Die DEM-Simulation als Entwicklungswerkzeug zur Optimierung der Querverteilung von landwirtschaftlichen Universalstreuern

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Abstract


Landwirtschaftliche Universalstreuer bringen heterogene Wirtschaftsdünger aus, für die eine große Arbeitsbreite bei möglichst gleichmäßiger Querverteilung gefordert ist. Konventionelle Feldversuche sind dafür zeit- und kostenintensiv sowie nur eingeschränkt reproduzierbar. In dieser Arbeit wird untersucht, wie die Diskrete-Elemente-Methode (DEM) zur simulationsgetriebenen Auslegung des Streuwerks von Universalstreuern eingesetzt werden kann. Als homogenes, wiederverwendbares Versuchsmaterial dienen Holzhackschnitzel, deren Größenverteilung per Siebanalyse erfasst und in der DEM über Composite-Partikel abgebildet wird. Im numerischen Modell wird das Streuwerk mit den Streuscheiben abgebildet. Die räumliche Massenverteilung des Materials auf den Streuscheiben wird experimentell bestimmt und als Randbedingung in die Simulation übernommen. Der Luftwiderstand wird über ein vereinfachtes analytisches Strömungswiderstandsmodell berücksichtigt, das mit einem Laborversuch zur kalibriert wird. Die Abweichung zum Versuch bleibt dabei unter 1 %. Eine Sensitivitätsstudie zeigt, dass Reibungs- und Restitutionskoeffizienten sowie ein Kalibrierungsfaktor im eingeführten Strömungswiderstandsmodell das Streubild dominieren. Streuversuche im Gesamtmaschinenmaßstab ergeben eine Arbeitsbreite von maximal 19 m bei einem Variationskoeffizienten von 17,83 %. Das Histogramm der Querverteilung zeigt eine W‑Verteilung mit zwei Maxima bei etwa ±5 m sowie einem lokalen Maximum in der Mitte des Streubilds, die von der DEM-Simulation qualitativ in Form und Lage reproduziert werden. Das Modell eignet sich damit, Trends beim Einfluss von Betriebs- und Geometrieparametern abzubilden und Konstruktionsentscheidungen früh im Entwicklungsprozess zu unterstützen.

Details

Original languageGerman
Title of host publication15. Saxon Simulation Meeting
PublisherTechnische Universität Chemnitz
Number of pages10
ISBN (electronic)978-3-96100-316-7
Publication statusPublished - 2026
Peer-reviewedYes

External IDs

ORCID /0009-0007-8562-1349/work/223387239