本研究利用计算流体力学商业软件Fluent对小区小麦联合收获机气流清选方式中的旋风分离清选系统进行了数值仿真研究。针对旋风分离筒内三维强旋流的特点,并考虑到实际情况,对于连续相介质(气相)的模拟计算采用RNG k ?ε湍流模型,压力-速度耦合采用非交错网格的SMPLEC算法,离散格式采用QUICK格式,压力梯度项采用PRESTO格式;对于颗粒相的计算采用了基于Lagrange观点的DPM模型。经过仿真计算,获得旋风分离筒内部气流的速度分布、压力分布和颗粒的运动轨迹。计算结果表明,旋风分离筒内部的流场是可分为内、外两层,其速度、压力基本呈轴对称分布。速度场由轴心部分的高速区和筒壁四周的环形低速区形成;压力场由轴心部分的低压区和四周环形高压区形成。由于湍流的影响,颗粒在分离筒内的运动轨迹较为复杂,具有一定的随机性。本文设计了三种结构形式的旋风分离筒,采用相同的网格划分、边界条件和数值计算方法,以三种模型对颖壳分离效率、茎秆分离效率和小麦籽粒损失率为评价指标进行对比分析,以效果相对较优的模型1作为进一步研究对象。鉴于影响旋风分离清选系统分离效率的因素复杂,本研究仅以喂入速度、吸风机负压、旋风分离筒锥体长度和入口大小四个主要因素为研究对象,运用正交试验设计安排16组模型的数值仿真,进行对比分析,结合综合平衡法优化出一组优方案:喂入速度:12m/s;吸风机负压:-1250pa;锥体部分长度:150mm;入口大小:120x150mm2。依据正交试验优化方案,借助课题组“小区小麦联合收获机样机”搭建旋风分离清选系统试验台。不再考虑旋风分离筒锥体长度和入口大小对清选性能的影响,仅考虑对清选性能影响较为显著的吸杂风机转速和扬谷器转速。在正交试验优化方案附近,安排二次通用旋转组合试验,建立清选系统清选性能指标——籽粒清洁率和清选损失率的数学模型。确定其最佳结构参数和运动参数,并进行优化设计计算,分析结构和运动参数对清选性能的影响规律。