油菜联合收割机在作业过程中,脱出物容易在清选筛面粘连、堵塞筛孔,导致清选损失急剧增加,严重制约了我国油菜联合收割机的使用和推广。油菜脱出物粘塞筛堵孔问题属于湿粘农业物料与运动金属部件之间的粘附摩擦问题。基于表面仿生减粘降阻脱附原理,探索油菜清选仿生减粘降阻技术,分析油菜脱出物与仿生清选筛面的摩擦与粘附性能,对于解决油菜机械化收获中粘筛堵孔的瓶颈问题,具有重要的科学意义和应用前景。本文在这样的背景下,开展了油菜脱出物基本特性、油菜脱出物与仿生筛面之间的准静态单向摩擦特性和往复摩擦特性、油菜脱出物与仿生筛面之间的粘附特性以及仿生油菜清选筛近筛层微观气流场等研究。　　 (1)通过跟踪油菜联合收割机田间作业情况,分析了油菜脱出物在清选筛面上的粘附过程,并对油菜筛面粘附物的组成结构、尺度分布和浸润性等基本特性进行了测试。试验表明:筛面粘附物由角果皮、角果内膜、隔膜、碎茎秆、茎秆内海绵体、茎秆表皮、少量破碎的青油菜籽等组成；筛面粘附物中各成分的尺寸主要集中在0.3mm～2.5mm之间,占整体的77％,大于2.5mm的占18％,小于0.3mm的仅占5％,尺寸大于10mm的没有；收获期的油菜茎秆和角果外表面分别为亲油疏水和亲油亲水表面。　　 (2)在低速(1.6mm／s)、单向条件下,以含水率、摩擦方向和表面形态等为考察因素,对油菜主茎秆、枝茎秆及角果壳与仿生非光滑筛面和普通光滑筛面之间的准静态摩擦特性进行了测试与分析。试验表明:油菜主茎秆、枝茎秆和角果壳与各筛面之间的摩擦因数均随含水率的提高而提高；各摩擦对象对摩擦方向不太敏感,仅主茎秆外表面摩擦特性表现出较明显的方向性,且由大到小依次为0°、45°、90°；仿生筛面能对角果壳起到一定的降阻作用,在含水率较高时能对主茎秆和枝茎秆起到一定的降阻作用。　　 (3)设计了专用船型夹具,在多频(1.67Hz、5.0Hz、8.33Hz、11.67Hz)、往复条件下,以表面形态、往复频率为考察因素,对油菜茎秆、角果壳与仿生非光滑筛面和普通光滑筛面之间的往复摩擦特性进行了测试,发现并阐述了“仿生非光滑表面的增频降阻原理”。试验表明:往复条件下,仿生非光滑表面没有对角果壳起到减阻作用,但茎秆与仿生筛面之间的往复摩擦因数普遍小于茎秆与普通光滑筛面之间的往复摩擦因数；茎秆与仿生凸包之间的往复摩擦因数随着往复频率的增加而减小,且小于与普通光滑筛面之间的往复摩擦因数,角果壳与仿生凸包之间的往复摩擦因数随往复频率的增大而先增大后减小,但不显示降阻特性,光滑筛面的往复摩擦因数不随往复频率的变化而变化。　　 (4)以残留粘附面积r为基础定义了“粘附率”μi与“减粘率”τi,以图像技术为核心构建了油菜脱出混合物粘附测试系统,将筛面形态与混合物组成作为考察因素,对油菜脱出混合物与仿生非光滑筛面和普通光滑筛面之间的粘附特性进行了测试与分析。试验结果表明:仿生非光滑筛面对油菜脱出混合物具有显著的减粘能力,减粘率普遍超过30％,最高可达90％；仿生凸包的减粘能力优于仿生凹坑,且相比较与普通光滑筛面,仿生非光滑筛面的粘附状况基本不依赖于脱出混合物的成分及比重,具有优良的适应性。　　 (5)采用数值模拟的手段,以入风口角度(22°、25°和28°)与筛面形态为考察因素,对仿生非光滑筛面与普通光滑筛面的近筛层(0～10mm的高度范围内)微观气流场进行了仿真试验与分析,试制了仿生非光滑油菜清选筛与普通光滑油菜清选筛进行了田间对比试验。结果表明:入风口角度对近筛层微观气流场基本没有影响；仿生形态对筛孔间的小漩涡起到了一定的破坏作用,减小了细小物料与筛面的接触机会,有利于缓解粘附的发生。田间对比试验表明:所制仿生清选筛具有突出的减粘降阻能力,其中仿生凸包的减粘降阻能力尤为明显。　　 本文通过一系列测试与分析,借鉴已有的仿生非光滑表面降阻技术,从试验的角度对油菜脱出物与清选筛面之间的粘筛堵孔问题展开了多方面的研究,得出了相关重要结论,拓宽了本领域研究思路,验证了仿生非光滑表面降阻技术在油菜机械化收获中的应用价值。