玉米是三大主粮之一,具有粮、经、饲等多种用途。玉米籽粒收获技术是我国大力发展的新技术,但籽粒机收清选装置的高损失率、高含杂率问题,严重制约玉米籽粒收获技术的发展与推广。本文基于玉米籽粒收获中脱出物物料属性分析,采用CFD-DEM气固耦合仿真技术模拟清选过程,探究不同弹性筛面对清选装置作业性能的影响规律,优化清选作业参数,通过台架试验验证仿真结论。本文的主要工作和结论如下:探明玉米籽粒收获脱出物物料属性,并构建多元颗粒物料模型。对脱出物进行了物料取样分析,确定了仿真颗粒模型为玉米籽粒、芯轴和秸秆;测定物料的物理属性(几何尺寸、含水率、密度)和力学特性(泊松比、静摩擦系数、碰撞恢复系数),为仿真分析的参数设置提供数据支撑,并提出了多元颗粒流几何特征建模方法。基于多元颗粒物料流和清选气流场,建立气固耦合模拟方法。对脱出物中的多元固体颗粒进行理论分析,确定了接触模型为Hertz-Mindlin(no-slip)模型;基于玉米籽粒收获机械清选室的气流场测定,确定了清选气流为不可压缩流体,流动状态为湍流,离散方法采用二阶迎风格式,迭代求解方法采用SIMPLEC算法;基于清选过程多元固体颗粒与气流场存在能量交换,确定了Fluent软件与EDEM软件之间采用欧拉耦合模型。构建籽粒收获机械清选装置三维模型,仿真分析筛面清选特性。采用SolidWorks软件建立清选装置三维模型,利用ICEM-CFD软件对三维模型进行四面体非结构化网格划分;设置气流场参数,建立多元颗粒模型并验证,设置运动参数;仿真分析刚性圆孔筛清选过程,揭示气流场分布规律,及各处气压、速度和湍流的大小,揭示筛面上物料流多元颗粒的运动轨迹;仿真刚性筛、聚氨酯弹性筛、聚脲弹性筛3种不同筛面的清选过程,对比分析得出,弹性筛面清选性能优于刚性筛面,且聚脲弹性筛清选性能最优。仿真优化聚脲弹性清选筛作业参数并进行台架验证。对聚脲弹性筛清选装置进行单因素仿真试验,发现风速、振幅、振频对清选效果影响较大,入风角对清选效果影响较小;以风速、振幅、振频为因素,以损失率和含杂率为指标,进行仿真正交试验,发现风速和振幅对损失率影响最明显,振频影响较小,而风速、振频、振幅对含杂率影响依次降低,风速12 m/s、振幅30 mm、振频5 Hz为最优参数组合,此时玉米籽粒损失率为1.16%,含杂率为1.88%,清选性能综合指标为1.52%。按照最优参数组合搭建清选试验台架,通过台架验证试验,发现台架试验与仿真试验的玉米籽粒损失率相对误差为4.20%、含杂率相对误差为3.45%,仿真优化结果具有较高的真实性与可靠性。