白星花金龟幼虫作为一种腐食性昆虫，整个幼虫期都可以取食发酵后残膜混合物中的秸秆。目前研究表明，通过借助白星花金龟幼虫的取食、转化能力和“背行足推”特点，可将残膜混合物变成易筛分的残膜、虫体、虫砂和残渣，从而实现残膜回收混合物的高效分离和产物的资源化利用。然而研发适用于白星花金龟虫体、虫砂和残膜转化物的筛分装置对残膜的资源化利用至关重要。在此背景下，应用离散元法对白星花金龟幼虫-虫砂进行参数标定对于筛分装置的结构设计、参数优化具有重要意义。
近日，世界杯投注地址机电工程学院谢建华教授团队在《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》发表了题为“Parameter calibration and experimental verification of discrete element simulation model for Protaetia brevitarsis larvae bioconversion mixture”的研究论文。通过物理试验与仿真试验相结合的方法，应用EDEM软件对白星花金龟幼虫-虫砂混料的本征参数及接触参数进行标定。以堆积角和物料筛分时间为响应值，选用“Hertz-Mindlin with JKR”作为接触模型，应用 Plackett-Burman 设计试验、最陡爬坡试验和 Box-Behnken 试验获得较优的白星花金龟幼虫-虫砂混料离散元仿真模型参数，为白星花金龟幼虫转化残膜混合物后混合物料的筛分机理分析、筛分装备的设计提供理论基础，同时也为其他昆虫类物料的离散元建模提供参考。
图1 白星花金龟及虫砂堆积角物理试验
通过万能试验机对白星花金龟幼虫-虫砂混料进行圆筒提升试验，获得白星花金龟幼虫-虫砂混料的实际堆积角，利用高清相机拍摄混料的前视图像，将前视图像导入Matlab软件进行灰度处理、二值化处理、孔洞填充、提取边界轮廓操作后，将轮廓图导入Origin软件后获取轮廓各点坐标值，再将轮廓坐标值转化为点线图并进行线性拟合，获得堆积角实际数值为27.67。
图2 静、动摩擦系数测量
图3 碰撞恢复系数测量
通过斜面滑动/滚动试验测得白星花金龟幼虫-虫砂与钢的静摩擦系数分别为0.325/0.625、动摩擦系数为0.435/0.167；通过自由落体碰撞试验测得白星花金龟幼虫-虫砂与钢的碰撞恢复系数分别为0.223/0.387；通过细线悬挂碰撞试验测得幼虫间碰撞恢复系数为0.185。
图4 堆积角仿真试验与对比
图5 物料筛分与仿真验证试验
通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验、Box-Behnken 响应面分析试验获得较优的白星花金龟幼虫-虫砂混料离散元仿真模型参数。研制一种分段滚筒式气力协助白星花金龟幼虫转化混合物分离装置，通过物料筛分对比试验验证参数标定的准确性，试验结果表明两种试验相对误差均小于5%。
世界杯投注地址2022级硕士研究生李沅泽为第一作者，机电工程学院谢建华教授为通讯作者。该研究得到自治区重点研发专项（2022B02046）的支持。
