Phân tích động lực học của hạt phân bón vô cơ sử dụng đĩa quay ly tâm

Ngày nhận bài: 04-04-2024

Ngày duyệt đăng: 17-04-2025

Ngày xuất bản: 28-03-2025

DOI: https://doi.org/10.1234/v9wgff55

Lượt xem

1

Download

1

Số: Tập 23 Số 3 (2025)

Chuyên mục:

KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

Cách trích dẫn:

Nguyên, N. T., Thông, N., Emmanuel, P., Denis, M., & Thịnh, L. (2025). Phân tích động lực học của hạt phân bón vô cơ sử dụng đĩa quay ly tâm. Tạp Chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 23(3), 306–316. https://doi.org/10.1234/v9wgff55

Phân tích động lực học của hạt phân bón vô cơ sử dụng đĩa quay ly tâm

Nguyễn Thị Hạnh Nguyên (*) 1 , Nguyễn Chung Thông 1 , Emmanuel Piron 2 , Denis Miclet 2 , Lê Tiến Thịnh 3

  • Tác giả liên hệ: hanhnguyen@vnua.edu.vn
  • 1 Học viện Nông nghiệp Việt Nam
  • 2 Viện Nghiên cứu Nông nghiệp quốc gia, Cộng hòa Pháp
  • 3 Trường Đại học Phenikaa

    • Từ khóa

    Đĩa quay ly tâm, hạt phân bón vô cơ, động lực học, thông số cơ lý tính của hạt

    Tóm tắt


    Nông nghiệp chính xác yêu cầu rải phân bón đúng số lượng, vị trí và thời điểm để nâng cao hiệu quả canh tác, tiết kiệm tài nguyên và giảm tác động môi trường. Nghiên cứu này xây dựng mô hình lý thuyết mô phỏng quỹ đạo hạt phân bón sau khi rời khỏi đĩa quay. Phương pháp động lực học và số Runge-Kutta được áp dụng để phân tích ảnh hưởng của hệ số cản không khí, kích thước hạt và khối lượng riêng đến quãng đường di chuyển. Kết quả cho thấy, hệ số cản không khí và quãng đường di chuyển có quan hệ tỉ lệ nghịch. Khi hệ số cản tăng từ 0,4 lên 0,6, quãng đường giảm từ 17,79m xuống 15,59m. Ngược lại, đường kính và khối lượng riêng của hạt có quan hệ tỉ lệ thuận với vị trí tiếp đất. Khi đường kính tăng từ 2mm lên 4mm, quãng đường tăng từ 13,98m lên 20,79m. Khi khối lượng riêng tăng từ 1.200 kg/m³ lên 1.800 kg/m³, quãng đường tăng từ 15,59m lên 19,64m. Nghiên cứu khẳng định rằng thiết kế hệ thống rải phân cần tính đến sự tương tác giữa các thông số cơ lý tính của hạt để tối ưu hóa hiệu quả phân phối trên đồng ruộng.

    Tài liệu tham khảo

    Abbou-ou-cherif E.-M., Piron E., Chateauneuf A., Miclet D., Lenain R. & Koko J. (2017). On-the-field simulation of fertilizer spreading: Part 1 - Modeling. Computers and Electronics in Agriculture. 142: 235-247.

    Abbou-Ou-Cherif E-M., Piron E., Chateauneuf A., Miclet D. & Villette S. (2019). On-the-Field Simulation of Fertilizer Spreading: Part 3 - Control of Disk Inclination for Uniform Application on Undulating Fields. Computers and Electronics in Agriculture. 158: 150-158.

    Aphale A., Bolander N., Park J., Shaw L., Svec J. & Wassgren C. (2003). Granular Fertiliser Particle Dynamics on and off a Spinner Spreader. Biosystems Engineering. 85(3): 319-329.

    Cool S.R., Pieters J.G., Van Acker J., Van Den Bulcke J., Mertens K.C., Nuyttens D.R.E., Van De Gucht T.C. & Vangeyte J. (2016). Determining the Effect of Wind on the Ballistic Flight of Fertiliser Particles. Biosystems Engineering. 151: 425-34.

    Cool Simon R., Jan G. Pieters, Dejan Seatovic, Koen C. Mertens, David Nuyttens, Tim C. Van De Gucht & Jürgen Vangeyte (2017). Development of a Stereovision-Based Technique to Measure the Spread Patterns of Granular Fertilizer Spreaders. Sensors. 17(6): 1396.

    Ding Shangpeng, Lu Bai, Yuxiang Yao, Bin Yue, Zuoli Fu, Zhiqi Zheng & Yuxiang Huang (2018). Discrete Element Modelling (DEM) of Fertilizer Dual-Banding with Adjustable Rates. Computers and Electronics in Agriculture. 152: 32-39.

    Dintwa Edward, Paul Van Liedekerke, Robert Olieslagers, Engelbert Tijskens & Herman Ramon (2004). Model for Simulation of Particle Flow on a Centrifugal Fertiliser Spreader. Biosystems Engineering. 87(4): 407-15.

    Dormand J.R. & Prince P.J. (1980). A Family of Embedded Runge-Kutta Formulae. Journal of Computational and Applied Mathematics. 6(1): 19-26.

    Grift T.E., Walker J.T. & Hofstee J.W. (1997). Aerodynamic Properties of Individual Fertilizer Particles. Transactions of the Asae. 40(1): 13-20.

    Le Tien-Thinh, Denis Miclet, Philippe Heritier, Emmanuel Piron, Alaa Chateauneuf & Michel Berducat (2018). Morphology Characterization of Irregular Particles Using Image Analysis. Application to Solid Inorganic Fertilizers. Computers and Electronics in Agriculture. 147: 46-57.

    Mando M. & Rosendahl L. (2010). On the Motion of Non-Spherical Particles at High Reynolds Number. Powder Technology. 202(1-3): 1-13.

    Nguyễn Chung Thông, Lê Minh Lư, Nguyễn Xuân Thiết & Nguyễn Thị Hạnh Nguyên (2021). Xây dựng mô hình dao động thẳng đứng của liên hợp máy gieo kết hợp với bón phân cho đậu tương. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 19(5): 652-661.

    Nguyễn Hoa Toàn (2019). Phân bón hoá học. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

    Nieuwenhuizen A.T., Hofstee J.W., Lokhorst C. & Muller J.. (2003). Evaluation of Fertiliser Spreading Strategies. Precision Agriculture. pp. 439-44.

    Olieslagers R., Ramon H. &De Baerdemaeker J. (1996). Calculation of Fertilizer Distribution Patterns from a Spinning Disc Spreader by Means of a Simulation Model. Journal of Agricultural Engineering Research. 63(2): 137-52.

    Park Alex G., Andrew J. McDonald, Mina Devkota & Adam S. Davis (2018). Increasing Yield Stability and Input Efficiencies with Cost-Effective Mechanization in Nepal. Field Crops Research. 228: 93-101.

    Przywara Artur, Francesco Santoro, Artur Kraszkiewicz, Anna Pecyna & Simone Pascuzzi (2020). Experimental Study of Disc Fertilizer Spreader Performance. Agriculture. 10(10): 467.

    Shampine Lawrence F. & Mark W. Reichelt (1997). The MATLAB ODE Suite. SIAM Journal on Scientific Computing. 18(1): 1-22.

    Stewart W.M., Dibb D.W., Johnston A.E. & Smyth T.J. (2005). The Contribution of Commercial Fertilizer Nutrients to Food Production. Agronomy Journal. 97(1): 1-6.

    Stojadinović Saša, Radoje Pantović & Miodrag Žikić (2011). Prediction of Flyrock Trajectories for Forensic Applications Using Ballistic Flight Equations. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 48(7): 1086-94.

    The MathWorks Inc (2018). MATLAB 2018. Natick, Massachusetts: The MathWorks Inc.

    Tran-Cong S., Gay M. & Michaelides E.E. (2004). Drag Coefficients of Irregularly Shaped Particles. Powder Technology. 139(1): 21-32.

    Van Liedekerke P., Tijskens E., Dintwa E., Anthonis J. & Ramon H. (2006). A Discrete Element Model for Simulation of a Spinning Disc Fertilizer Spreader I. Single Particle Simulations. Powder Technology. 170(2): 71-85.

    Villette S., Cointault F., Piron E. & Chopinet B. (2005). Centrifugal Spreading: An Analytical Model for the Motion of Fertiliser Particles on a Spinning Disc. Biosystems Engineering. 92(2): 157-64.

    Villette S., Piron E., Martin R., Miclet D., Boilletot M. & Gee C. (2010). Measurement of an Equivalent Friction Coefficient to Characterise the Behaviour of Fertilisers in the Context of Centrifugal Spreading. Precision Agriculture. 11(6): 664-83.

    Villette S., Piron E., Miclet D., Martin R., Jones G., Paoli J.N. & Gee C. (2012). How Mass Flow and Rotational Speed Affect Fertiliser Centrifugal Spreading: Potential Interpretation in Terms of the Amount of Fertiliser per Vane. Biosystems Engineering. 111(1): 133-38.

    Xian Yong, Le-liang Ren, Ya-jie Xu, Shao-peng Li, Wei Wu & Da-qiao Zhang (2023). Impact Point Prediction Guidance of Ballistic Missile in High Maneuver Penetration Condition. Defence Technology. 26: 213-30.

    Xie Ya-chen, Shao-bo Qi, Jia-qi Bai, Meng-lu Li & Guang-yan Huang (2024). Ballistic Performance of Flexible Structures Composed of UHMWPE Fibers and Airbag: Effects of the Stacking Order. International Journal of Impact Engineering. 191: 105008.

    Yinyan Shi, Chen Man, Wang Xiaochan, Morice Oluoch Odhiambo & Ding Weimin (2018). Numerical Simulation of Spreading Performance and Distribution Pattern of Centrifugal Variable-Rate Fertilizer Applicator Based on DEM Software. Computers and Electronics in Agriculture. 144: 249-59.

    Zhang Qinghui, Jianguo Li, Tengfei Ren, Bohan Ma & Tao Suo (2023). Ballistic Response and Failure Mechanisms of Gradient Structured Mg Alloy. Journal of Materials Research and Technology. 26: 5236-51.

    Zinkevièienë Raimonda, Eglë Jotautienë, Antanas Juostas, Antonio Comparetti & Edvardas Vaiciukevièius (2021). Simulation of Granular Organic Fertilizer Application by Centrifugal Spreader. Agronomy. 11(2): 247.