高筱鈞 徐 楊 賀小偉 張東興 楊 麗 崔 濤

(1.中國農業(yè)大學工學院， 北京 100083； 2.農業(yè)農村部土壤-機器-植物系統(tǒng)技術重點實驗室， 北京 100083；3.塔里木大學機械電氣化工程學院， 阿拉爾 843300)

0 引言

高速精量播種技術是推動玉米產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一[1-2]。排種器在高速排種過程中，由于排種機構高速回轉，充種時間急劇下降，加上玉米種子形狀大小差異較大，導致漏播指數(shù)顯著上升。為解決上述問題，國內外學者在現(xiàn)有重力充種的原理基礎上開展了提高充種性能的研究[3-11]，這些研究均采用輔助手段改善充種性能，未從根本上解決因高速作業(yè)、種群堆積而造成的重力充種難問題，為此，崔濤等[12]提出一種氣力送種、氣流擾種、離心清種的高速排種方法，并設計了一種氣送式高速玉米精量排種器。

由于排種器內部流場復雜且雜亂無章，探討不同結構導流渦輪對排種器內部流場分布以及工作性能的影響很有必要。通過流場分析以及對比試驗發(fā)現(xiàn)，導流渦輪可以將排種器中心空氣引導至外圈，增加外圈流速流量，產生壓覆作用力，有效提高了排種器工作性能。近年來，CFD 數(shù)值計算在農業(yè)機械領域的應用較為廣泛。通過 CFD 技術，可利用計算機分析并顯示氣流場中的現(xiàn)象，使分析結果可視化、直觀化，并能在較短時間內預測流場[13-18]。本文通過對比不同結構的導流渦輪，并采用Fluent 軟件數(shù)值模擬排種器內流場變化，確定導流渦輪結構，分析對排種過程各階段的影響，通過對比試驗驗證安裝導流渦輪的必要性。為獲得在高速作業(yè)下排種器最佳工作性能，以工作速度、種子喂入量和氣送風壓為試驗因素，開展二次回歸正交旋轉組合試驗，以期得到排種器最佳參數(shù)組合。

1 工作原理

1.1 排種器組成與工作原理

氣送式高速玉米精量排種器主要由后殼體、軸承、排種盤、型孔插件、軸、導流渦輪、護種板和前殼體組成，其整體結構如圖1a所示。

圖1 氣送式高速玉米精量排種器結構示意圖Fig.1 Structure schematic of high speed maize precision seed metering device with seed feeding in air-assisted1.后殼體 2.軸承 3.排種盤 4.型孔插件 5.軸 6.導流渦輪 7.護種板 8.前殼體 9.分隔板 Ⅰ.充種區(qū) Ⅱ.攜種區(qū) Ⅲ.清種區(qū) Ⅳ.投種區(qū) Ⅴ.過渡區(qū)

氣流從進風口吹入，將從喂入口進入的種子吹入文丘里管，形成均勻有序的種子流進入排種器[19]。排種器工作過程主要分為充種、攜種、清種、投種和過渡5個階段，逆時針轉動，如圖1b所示。軸轉動帶動排種盤轉動，排種盤轉動帶動與之連接的4個型孔插件及導流渦輪轉動，種子從前殼體進種口隨氣流進入排種器。在型孔插件以及護種板的夾持作用下，充入型孔插件的種子隨之轉動，途經(jīng)充種區(qū)和攜種區(qū)后轉動到排種器正上方處，由于護種板在充種區(qū)和攜種區(qū)的前端傾斜部與型孔插件貼合起到囊種作用，在清種區(qū)由于其前端傾斜部分變窄，此時型孔插件內僅能容納單粒種子，多余的種子失去了護種板的支持力，做離心運動脫離型孔插件，甩到前殼體內壁面并順著分隔板滑落回排種器底部，在氣流作用下與剛進入排種器的種子匯合，進行再次的充種。型孔插件內留下的單粒種子繼續(xù)隨著型孔插件轉動，直到投種區(qū)失去了護種板的包裹，種子缺少了支持力，在自身重力和氣流作用下脫離型孔插件沿著落種口排出排種器，完成排種過程(圖2)。

圖2 排種器工作原理圖Fig.2 Schematic of metering device1.進風口 2.喂入口 3.文丘里管 4.玉米種子 5.分隔板 6.型孔插件 7.排種器 8.護種板 9.導流渦輪 10.軸

1.2 導流渦輪工作原理

導流渦輪固定安裝在排種盤上，隨排種盤一起轉動。工作情況下，導流渦輪逆時針轉動，在相同轉速情況下排種盤內外圈角速度一致，但外圈線速度最大，公式為

vl=ωR

(1)

式中vl——線速度，m/s

ω——角速度，rad/s

R——半徑，m

因此導流渦輪外圈將會產生較大的線速度，帶動外圈氣流流動，由簡化的伯努利方程可以定性地知道，外圈氣流流速快、壓強小，將會產生較大壓差，起到很好的壓覆種子作用，公式為

(2)

式中p——壓強，Pa

ρ——流體密度，kg/m3

g——重力加速度，取9.81 m/s2

h——高度，m

v——流速，m/sC——常數(shù)

導流渦輪可以提高排種器內部流場的流動性，增大排種器外圈壓差，從而增加對種子壓覆作用，使得種子流動均勻有序，提高充種、攜種、清種和投種性能。

2 導流渦輪結構設計

為了探討不同導流渦輪結構對排種器內部流場以及工作性能的影響，設計了3種具有代表性的導流渦輪，如圖3所示，3種裝置均為中心對稱結構，采用未來800樹脂材料3D打印加工制成。

圖3 3種結構導流渦輪示意圖Fig.3 Schematic of diversion turbine structure

對3種結構的迎風角α分析，由圖4可知，A型結構迎風角為銳角，因此具有較好的導流作用，但其擾流作用不明顯。B型結構迎風角為直角，具有較好的擾流作用，但導流作用不顯著。C型結構結合上述2種結構的特點，將攪拌葉片設計為曲線形式，增加導流作用，同時2種葉片迎風角分別為銳角和直角，兼具導流性和擾流性。為了得出中心空氣導流至外圈的運動軌跡，假設空氣質點最佳絕對運動軌跡方程為|y|=vt，其中t為運動時間。設t=0時刻空氣質點初始位置坐標為(R′，0)，排種盤逆時針轉動，當運動一定時間，空氣質點位置坐標為

圖4 迎風角分析Fig.4 Upwindangle analysis

(3)

式中x——漸開線橫坐標值，mm

y——漸開線縱坐標值，mm

將空氣質點絕對運動軌跡方程|y|=vt代入式(3)中，得

(4)

v=R′ω，φ=ωt，將其代入式(4)中，得出空氣相對運動軌跡方程

(5)

式中φ——轉動角度，rad

可見，空氣相對運動軌跡方程即導流渦輪葉片曲線方程是基圓半徑為R′的漸開線，根據(jù)排種器整體結構尺寸要求，本設計取R′為38 mm。為了增大型孔處流速流量以及與型孔相對位置，銳角迎風角α取40°，導流渦輪外圈與型孔插件上邊緣相切，直角迎風角葉片頂端與型孔插件頂端相連接，相鄰2種葉片包圍一個型孔，由于種盤上有4個型孔，因此一共需要8個葉片，內圓半徑r為75 mm，導流渦輪半徑R為150 mm，這種結構增大了型孔處空氣流速流量，起到了增大壓覆力的作用。

2.1 充種過程

由于排種器工作原理的改變，將原本堆積于排種器腔體內的種子群依靠自身重力進行充種的方式改變?yōu)殡S氣流均勻有序進入排種器內的種子流，避免了種子堆積帶來的種間摩擦力大，出現(xiàn)結拱和架空等不利于充種現(xiàn)象。在充種過程中，種子之間相互碰撞，不止一顆種子被囊入型孔插件中，由于導流渦輪的加入，種子除了受到來自種群間的擠壓力以及與護種板、型孔插件之間的接觸力，還受到流場的壓覆作用力，其中在型孔底端的種子受力如圖5所示。圖中F0為種群擠壓力，N；F1為種子受到護種板的支持力，N;F2為種子受到型孔底部支持力，N;F3為流場壓覆力所產生的擠壓力，N;f為種子與幾何體之間的靜摩擦力，N。

圖5 型孔底部種子受力圖Fig.5 Force analysis of seed at bottom

高速工作狀態(tài)下，種子所需向心力較大，同時護種板給予型孔底部種子的支持力以及種群對型孔底部種子的擠壓力均較大，再加之導流渦輪高速旋轉在外圈形成較高的空氣流速，產生較大壓覆力，使得型孔底部的種子被牢牢壓覆于型孔內，因此在高工作速度下不會出現(xiàn)漏充的現(xiàn)象。導流渦輪使得排種器在原工作條件的基礎上增加了對種子的壓覆作用，因此避免了傳統(tǒng)排種器因種群堆積，排種盤在高速轉動下漏充嚴重的問題。

2.2 清種過程

隨著高速旋轉的排種盤，型孔內的種子到達排種盤頂端清種區(qū)，由于排種盤高速旋轉，種子所需向心力較大，且多來自護種板的支持力，當種子到達清種區(qū)由于護種板寬度驟減，型孔上部多余的種子瞬間失去了來自護種板的支持力，加之導流渦輪作用產生的壓覆力，壓覆力作用效果為推出多余種子做離心運動，更好地起到了清種效果，使得多余的種子做離心運動，脫離型孔，其受力情況如圖6所示。

圖6 清出種子受力圖Fig.6 Force analysis of redundant seed

在水平方向上，多余的種子受到型孔插件的支持力以及種子之間的擠壓力，處于平衡狀態(tài)，在向心方向上，由于缺少護種板的支持再加上導流渦輪所產出的壓覆力，使得種子做離心運動，受力為

(6)

式中Fy——排種盤向心方向的合力，N

Fx——排種盤切線方向的合力，N

Fn——種子受到的支持力，N

Fr——種子所需向心力，N

清除了多余種子，在型孔底部僅且只有一顆種子被牢牢壓覆在型孔內，由于清種區(qū)護種板寬度蓋過型孔底部種子的重心位置，因此可以提供其足夠的向心力，不會脫離型孔，實現(xiàn)清除多余種子保證單粒率。

2.3 投種過程

在投種區(qū)，型孔內種子失去護種板的支持力，以及受到導流渦輪所產生的壓覆力，種子做離心運動。在離心運動過程中種子第1階段先脫離型孔，其受力運動情況如圖7所示。

圖7 種子脫離受力分析圖Fig.7 Force and motion analysis of seed departure

第2階段中，種子脫離型孔的束縛，在慣性的作用下繼續(xù)保持沿著排種盤切線方向運動。因為導流渦輪在排種器內外圈產生較大空氣流速，且在投種區(qū)種子與氣流均從落種口排出，所以種子除了受到自身重力、流場壓覆力，還受到流場中曳力的作用，曳力表達式為

(7)

式中FD——曳力，N

CD——繞流阻力系數(shù)

Q——物體在流動方向上的投影面積，m2

導流渦輪的加入使得種子在投種階段減小了水平方向的速度，并且在豎直方向做加速下落運動，增加了投種的流暢性，降低漏播風險，實現(xiàn)單粒播種，如圖8所示。

圖8 種子下落受力圖Fig.8 Force analysis of seed dropping

在整個投種過程中，種子除了受到自身重力以及與幾何體之間的摩擦力之外，主要受到導流渦輪所產生的壓覆力和排種器內投種區(qū)流場中曳力的作用，壓覆力作用效果為推出型孔內種子，做離心運動。其中壓覆力遠遠大于摩擦力，起到了較好的推種作用。種子自身的重力以及流場中的曳力有效起到快速投種的作用。

3 流場仿真與分析

為了探討不同結構導流渦輪對排種器內流場影響情況，采用計算流體力學(CFD)的方法進行模擬仿真，通過流場變化分析得出較好導流渦輪結構。

3.1 流場數(shù)學模型

氣體密度隨著壓強或溫度的變化而變化的性質，叫做氣體的壓縮性，它是氣體的重要屬性，通常用馬赫數(shù)來判別流動氣體是否可壓縮[20-22]。馬赫數(shù)是流場中任意一點的速度v與該點處聲速U的比值，用Ma表示，表達式為

(8)

式中γ——比熱容

M——氣體常數(shù)，J/(kg·K)

T——熱力學溫度，K

當Ma≤0.3時，認為流體為低速流動，密度變化忽略不計，流體為不可壓縮流體；當Ma>0.3時，認為流體為高速流動，密度變化不可忽略，考慮流體可壓縮性的影響。高速流動也可分為3種情況：當0.35時，為超高聲速流動。

在本次模擬仿真中，通過試驗測量風速最大不超過80 m/s，常溫下氣體比熱容為1.4，氣體常數(shù)為287 J/(kg·K)，絕對溫度為293 K，通過計算馬赫數(shù)小于0.3，因此氣體看作不可壓縮流體。

根據(jù)雷諾數(shù)Re來判斷流場類型，通常情況下：當Re<2 300時，一般為層流；當Re>4 000時， 一般為湍流；當2 300≤Re≤4 000可能是層流，也可能是湍流，與流動環(huán)境有關。對于內流問題，當Re>2 300時，應用湍流模型進行分析。雷諾數(shù)為

(9)

式中a——粘性系數(shù)，Pa·s

D——水力直徑，m

標準大氣壓下，空氣密度為1.2 kg/m3，粘性系數(shù)為1.8×10-5Pa·s，通過計算排種器內流場的雷諾數(shù)遠大于2 300，因此確定流場為湍流。

流體流動遵循質量守恒、動量守恒以及能量守恒，分別對應計算流體力學中的連續(xù)性方程、N-S方程和能量守恒方程，湍流流動還需滿足湍流輸運方程。

連續(xù)性方程

(10)

N-S方程

(11)

湍流輸運方程

(12)

(13)

式中k——湍動能

ε——湍動耗散率

μ——湍流粘度

Gk——平均速度梯度引起的湍動能產生項

Gb——浮力影響產生的湍動能產生項

YM——可壓縮湍流脈動膨脹對總耗散率系數(shù)

C1ε、C2ε、C3ε——經(jīng)驗常數(shù)

σk、σε——湍動能和湍動耗散率對應的普朗特數(shù)

Si、Sk、Sε——源項

由于本文不涉及傳質傳熱相關內容，因此無需考慮能量守恒方程。

3.2 仿真方法

對排種器內部流場區(qū)域進行網(wǎng)格劃分。采用ANASYS軟件下的MESHING模塊對排種器進行網(wǎng)格劃分，劃分得網(wǎng)格總數(shù)為129 797，最大網(wǎng)格體積為9.49×10-8mm3，最小體積為9.75×10-13mm3。根據(jù)排種器工作原理，選擇排種器進種口為壓力入口，落種口為壓力出口，如圖9所示。

圖9 邊界條件Fig.9 Boundary conditions

數(shù)值模擬選擇非耦合隱式求解器進行求解，采用k-ε模型，工作參考壓力點選擇在進種口中心位置，絕對壓力為101 325 Pa。設置導流渦輪為Moving wall邊界條件，轉速設為300 r/min，其他壁面采用無滑移邊界條件，流場壓力入口邊界條件為6 kPa壓力入口。為了減少數(shù)值擴散，計算中選取二階迎風格式，并采用SIMPLEC算法進行求解計算。

3.3 結果分析

為了研究不同結構導流渦輪對排種器內部流場的影響情況，對3種不同結構的導流渦輪以及不加導流渦輪的排種器內部流場進行數(shù)值模擬仿真，探尋影響機理以及最佳結構。

圖10中，D型為不增加導流渦輪的排種器，從圖中可以看出，空氣流速較小，總壓強較低，與添加導流渦輪的相比，更加明顯?？梢?，導流渦輪可以有效增加排種器內部空氣的流動，大幅增加外圈型孔處空氣流速流量以及落種口空氣的流速，增大壓覆作用力，在排種過程中有助于壓覆充種、高效清種、加速投種。A型有效提高了排種器內部流場的流動性，具有較好的導流性，將中心空氣導向外圈，增大了外圈型種孔處空氣流速流量，增大壓覆力，與B型和C型相比，由于迎風角度較小，擾流性不強，外圈空氣流速增大有限。B型有效提高了排種器內部流場的流動性，具有較好的擾流性，增大了外圈型種孔處空氣流速，增大壓覆力，與A型和C型相比，由于不具備曲線結構，導流性不強，流場中心空氣向外圍流動效果不明顯。C型有效提高了排種器內部流場的流動性，由于結構兼具較大迎風角以及曲線結構，因此具有較好的擾流性和導流性，增大了外圈型種孔處空氣流量與流速，增大了壓覆力。3種結構中，C型具有較好的適用性。模擬仿真結果與上述理論分析一致。

圖10 腔體內部流場速度矢量圖Fig.10 Velocity vector diagrams of flow field inside cavity

為了定量地分析不同導流渦輪結構對排種器內部流場產生的影響，分別選取充種區(qū)、攜種區(qū)、清種區(qū)以及投種區(qū)型孔處動壓為評價指標，如圖11所示。

圖11 動壓變化曲線Fig.11 Changing curves of dynamic pressure

從圖11可以看出，3種導流渦輪在排種過程的各個階段均產生動壓變化，即產生壓覆作用力，并且變化趨勢一致。相同工作條件下，其中導流渦輪C在充種、攜種、清種和投種環(huán)節(jié)所產出的壓覆作用力均大于其他2個。由此可見，導流渦輪C結構最佳。

4 試驗

4.1 試驗條件

試驗所用排種器為自主研發(fā)的氣送式高速玉米精量排種器，所用檢測裝置為中國農業(yè)大學自主研發(fā)的排種器性能檢測儀，如圖12所示。試驗時，檢測儀風機為排種器提供風壓，將定量排種裝置排出的種子經(jīng)由供料管吹入氣送式高速玉米精量排種器，導種管安裝于排種器投種口下方，用于檢測排種器性能的傳感器安裝在導種管中間。作業(yè)時，當種子經(jīng)過導種管時，觸發(fā)傳感器，檢測儀通過記錄相鄰種子間的時間間隔并同時將其轉換為實際株距的方法，計算和判斷排種情況，并將計算的重播指數(shù)、漏播指數(shù)和合格指數(shù)直接輸出到顯示器上。該檢測儀的檢測結果與美國 Precision Planting研發(fā)的MeterMax檢測儀相比合格指數(shù)誤差不超過 0.7%[23-24]。

圖12 試驗裝置實物圖Fig.12 Experiment equipment1.排種器性能檢測儀 2.定量排種裝置 3.供料管 4.排種器 5.導種管

4.2 試驗方法

試驗種子為河南省農科院種業(yè)有限公司生產的秋樂牌鄭單958玉米雜交種，籽粒黃色，半馬齒型，千粒質量351 g，含水率12.5%，未分級[25]。根據(jù)GB/T 6973—2005《單粒(精密)播種機試驗方法》的規(guī)定，試驗指標包括合格指數(shù)Y1=n1/N′×100%；重播指數(shù)Y2=n2/N′×100%；漏播指數(shù)Y3=n3/N′×100%。其中n1為單粒排種數(shù)，n2是2粒以上排種數(shù)，n3為漏排種數(shù)，N′是理論排種數(shù)。根據(jù)前期試驗研究，結合相關學者的研究成果[26-29]，以影響排種性能的主要參數(shù)工作速度X1、種子喂入量X2以及氣送風壓X3為主要試驗因素。其中種子喂入量為試驗開始階段前5 s的種子喂入速度，隨后喂入量與當前工作速度下排種量保持一致，排種量與工作速度關系式為

(14)

式中Q——排種量，g/sS——理論株距，m

Z——排種器工作速度，m/s

連續(xù)記錄200粒種子的試驗結果，每次試驗重復3次取平均值。

4.3 二次旋轉正交組合試驗

通過上述理論分析以及仿真分析可以看出，在高速作業(yè)下導流渦輪將會產生壓覆作用力，結合前期單因素試驗選取工作速度取值范圍在8.3～15.8 km/h，種子喂入量取值范圍在1～2 kg/min，氣送風壓范圍在6.5～8.5 kPa。為了找到這3個因素的最佳參數(shù)，使得此排種器排種性能最佳，選擇試驗次數(shù)少，計算方便，可以避免回歸系數(shù)間相關性的二次旋轉正交組合試驗方法[30]，試驗因素和水平如表1所示。再根據(jù)三因素二次旋轉正交組合試驗表進行試驗，每組試驗重復3次取平均值。試驗方案與試驗結果見表2，x1、x2、x3為因素編碼值。

表1 試驗因素編碼Tab.1 Factors and codes of test

表2 試驗設計方案與結果Tab.2 Experiment design and response values

采用回歸方程方差分析法進一步分析， 結果如表3所示。

表3 回歸方程方差分析Tab.3 Variance analysis of regression equation

注：*表示差異顯著(P<0.05)，** 表示差異極顯著(P<0.01)。

4.4 試驗結果回歸分析

采用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，對試驗結果進行回歸分析，可以得到合格指數(shù)Y1、重播指數(shù)Y2和漏播指數(shù)Y3的回歸方程。

4.4.1合格指數(shù)

通過試驗以及對試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到各因素對排種合格指數(shù)Y1影響的回歸模型

(15)

Y1=35.52+5.10X1+42.81X2-4.02X1X2

(16)

通過對式(16)回歸系數(shù)的檢驗得出，影響排種合格指數(shù)的因素主次順序為種子喂入量、工作速度和氣送風壓。

4.4.2重播指數(shù)

通過試驗以及對試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到各因素對重播指數(shù)Y2影響的回歸模型

(17)

(18)

通過對式(18)回歸系數(shù)的檢驗得出，影響重播指數(shù)的因素主次順序為種子喂入量、工作速度和氣送風壓。

4.4.3漏播指數(shù)

通過試驗以及對試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到各因素對漏播指數(shù)Y3影響的回歸模型

(19)

通過對式(20)回歸系數(shù)的檢驗得出，影響漏播指數(shù)的因素主次順序為種子喂入量、氣送風壓和工作速度。

4.5 各因素對排種合格指數(shù)的影響

由圖13可知：排種合格指數(shù)隨著工作速度的提高先上升后下降并保持穩(wěn)定，在10.8～13.7 km/h有最大值；隨著種子喂入量的增大先增后降，在1.2～1.5 kg/min有最大值；隨著氣送風壓的增大先增后降，在7.5～8 kPa有最大值。

圖13 因素交互作用對合格指數(shù)的影響Fig.13 Impact of interaction on qualified index

由上述內容可知，各因素以及各因素之間的交互作用對排種器工作性能影響較大，為了獲得最佳排種作業(yè)參數(shù)，優(yōu)化工作參數(shù)，實現(xiàn)因素間參數(shù)的合理匹配是提高合格指數(shù)的關鍵[31-33]。

以合格指數(shù)為最終優(yōu)化目標，根據(jù)JB/T 10293—2001《單粒(精密)播種機技術條件》中的要求，播種合格指數(shù)大于等于80.0%， 重播指數(shù)小于等于15.0%，漏播指數(shù)小于等于8.0%。結合各因素邊界條件， 建立參數(shù)化數(shù)學模型，進行優(yōu)化求解，其目標函數(shù)和約束條件為

Fmax=Y1-Y2-Y3

(21)

(22)

Fmax為最終優(yōu)化的目標，即合格指數(shù)；運用Design-Expert 8.0.6軟件的優(yōu)化模塊，對約束目標優(yōu)化求解，得到工作速度為9.8 km/h，種子喂入量為1.8 kg/min，氣送風壓為8 kPa時，排種合格指數(shù)最高。

根據(jù)優(yōu)化得到的最優(yōu)參數(shù)，進行5次重復對比臺架試驗，對比結果如表4所示。對比試驗結果表明，通過安裝導流渦輪可以大幅度提高合格指數(shù)，降低漏播指數(shù)和重播指數(shù)。試驗時發(fā)現(xiàn)，在當前工作條件下，裝有導流渦輪一組在充種、攜種過程中種子壓覆效果明顯，清種效果明顯優(yōu)于未安裝導流渦輪一組，投種過程中種子掉落速度明顯增加。因此通過安裝導流渦輪可以提高排種器的排種性能。

表4 對比試驗結果Tab.4 Result of contrast test %

5 結論

(1)為了使氣送式高速玉米精量排種器內流場分布有序，從而提高排種器工作性能，設計了3種結構類型的導流渦輪，通過理論分析得出，具有較大迎風角、且具備曲線結構的導流渦輪具有較好的擾動性和導流性。

(2)采用CFD方法模擬分析不同結構導流渦輪對排種器內部流場的影響情況，得出3種結構均可有效提高排種器內部空氣的流動性，增大外圈型孔處空氣流速，增大壓覆作用力。通過對比分析排種過程中各個環(huán)節(jié)動壓的變化，得出C型結構效果最佳。

(3)在排種器內添加C型導流渦輪，并采用三元二次回歸正交旋轉組合試驗方法進行臺架試驗，建立排種性能指標(合格指數(shù)、漏播指數(shù)、重播指數(shù))與工作速度、種子喂入量、氣送風壓 3 個試驗因素間的回歸數(shù)學模型，得出了影響各指標的因素主次順序， 并運用響應面法分析了試驗因素對響應指標的影響。采用多目標優(yōu)化方法，確定了排種器最佳工作參數(shù)組合為工作速度為9.8 km/h、種子喂入量為1.8 kg/min、氣送風壓為8 kPa，此時排種合格指數(shù)最高，其性能指標為：合格指數(shù) 91.32%、漏播指數(shù) 2.83%、重播指數(shù)5.85%。對優(yōu)化結果進行對比驗證試驗，在相同條件下與未安裝導流渦輪排種器進行對比表明，安裝導流渦輪可以有效提高排種器工作性能。