2014, 45(5):1-7. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.001
摘要:為了提高電磁-液壓復(fù)合制動系統(tǒng)的緊急制動性能,設(shè)計了一套既適用于電磁制動特性,又適用于液壓制動特性的電磁-液壓復(fù)合制動系統(tǒng),按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立了液壓制動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,分低速區(qū)和高速區(qū)分別建立了電磁制動數(shù)學(xué)模型。在1/4車輛模型受力分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)控制器,搭建了硬件在環(huán)仿真平臺,模擬瀝青路面和冰雪路面進(jìn)行了防抱死制動系統(tǒng)(ABS)性能仿真實驗,并同商業(yè)ABS在同等條件下的實驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析。實驗結(jié)果表明:電磁-液壓復(fù)合制動系統(tǒng)相比傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)而言,響應(yīng)速度更快,滑移率控制更精確,車輛制動穩(wěn)定性更高,制動時間也有小幅減少,同時還減小了機械磨損,并降低了熱衰退和失效的風(fēng)險。
2014, 45(5):8-15. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.002
摘要:輪胎試驗臺的力與力矩測試精度直接影響到輪胎數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,應(yīng)用多體動力學(xué)理論對所研發(fā)的平板式六自由度低速輪胎試驗臺進(jìn)行研究,分析了該試驗臺姿態(tài)控制的機理,推導(dǎo)出試驗臺輪胎六分力解算公式,并用abaqus有限元軟件驗證其準(zhǔn)確性。然后對設(shè)計加工出的試驗臺進(jìn)行標(biāo)定,結(jié)果表明:3個方向的力吻合較好,但是力矩并不特別理想。經(jīng)合理分析假設(shè),試驗臺6個電缸鉸支的硬點實際安裝中存在空間的偏差,對其進(jìn)行辨識優(yōu)化分析,結(jié)果表明:優(yōu)化后三方向的力及力矩與標(biāo)定值吻合的精度符合要求,力的精度高于0.75%,力矩精度可達(dá)1%左右,證明了鉸支安裝偏差的假設(shè)是合理的,也體現(xiàn)出該輪胎試驗臺在測試精度上的優(yōu)勢。
2014, 45(5):16-21. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.003
摘要:建立了某型工程車輛油氣懸架的運動微分方程,基于油氣懸架的多相介質(zhì)力學(xué)特點,引入了分?jǐn)?shù)階微積分理論,建立其分?jǐn)?shù)階Bagley-Torvik方程。通過Oustaloup算法設(shè)計低通濾波器進(jìn)行數(shù)值運算,求得非線性分?jǐn)?shù)階微分方程數(shù)值解,探討分?jǐn)?shù)階模型下懸架的振動特性。通過搭建等比例試驗臺和建立仿真模型,將分?jǐn)?shù)階、整數(shù)階仿真和試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。結(jié)果表明當(dāng)分?jǐn)?shù)階次取0.9時能更好地反映油氣懸架運動特性,系統(tǒng)的分?jǐn)?shù)階模型與實測數(shù)據(jù)能夠更好地吻合,驗證了分?jǐn)?shù)階模型在油氣懸架系統(tǒng)模型上的有效性。
姜光軍 , 張煜盛 , Medhat Elkelawy , 肖 干
2014, 45(5):22-29. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.004
摘要:采用高速可控閃光攝影技術(shù)搭建了噴油器噴孔內(nèi)流動及近場噴霧可視化試驗裝置,針對柴油、汽油、乙醇柴油、生物柴油4種燃料,對實際尺寸的透明噴油器噴孔內(nèi)的流動及近場噴霧進(jìn)行了對比試驗研究。試驗研究結(jié)果表明:所有試驗燃料噴孔內(nèi)均呈現(xiàn)空穴流動,低運動粘度、高飽和蒸氣壓的燃料空穴生成時刻更早、空穴強度更強;噴孔空穴強度較大的燃料具有更大的近場噴霧錐角;噴射結(jié)束后噴孔內(nèi)會產(chǎn)生氣體倒流現(xiàn)象并形成初始?xì)馀?,初始?xì)馀蒹w積隨燃料表面張力的減小而增大。同時發(fā)現(xiàn),針閥運動會對壓力室和噴孔內(nèi)的流動產(chǎn)生極大的擾動并影響其流動形態(tài)。
2014, 45(5):30-36. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.005
摘要:綜合離合器滑摩功和沖擊度作為換擋過程性能的評價指標(biāo),基于該性能指標(biāo)分析了干式雙離合器自動變速器(DCT)換擋過程中的關(guān)鍵節(jié)點,將換擋過程劃分為4個階段,并根據(jù)各個階段的特點采用相應(yīng)的控制策略,來達(dá)到換擋過程整體優(yōu)化。在扭矩交互階段采用微滑摩轉(zhuǎn)速跟隨策略,在調(diào)速階段采用基于離散動態(tài)規(guī)劃的策略。將該換擋策略應(yīng)用于試驗車輛,驗證了其在改善干式雙離合自動變速器換擋綜合性能上的有效性。
李志軍 , 楊士超 , 焦鵬昊 , 楊 陽 , 侯普輝 , 申博璽
2014, 45(5):37-43. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.006
摘要:通過數(shù)值模擬和發(fā)動機試驗驗證,建立了催化型微粒捕集器(CPF)的數(shù)值模型,引入微粒(PM)催化再生比α用以評價CPF催化劑催化效率,分析研究了CPF進(jìn)口條件等對催化效率的影響并依據(jù)催化效率區(qū)間選擇催化劑涂覆量大??;分析了3種過濾體孔道形狀、壁面滲透率、碳煙滲透率等對CPF壓降特性以及主動再生頻率的影響;研究了3種物理參數(shù)對CPF主動再生最高溫度的影響。結(jié)果表明:在特定溫度范圍內(nèi),隨著初始碳煙量和NO與NO2體積分?jǐn)?shù)比的提高,催化劑催化效率提高;正六邊形孔道、高壁面滲透率及高碳煙滲透率情況下,主動再生頻率較低;正四邊形孔道、高壁面滲透率和低碳煙滲透率情況下主動再生最高溫度較低。
2014, 45(5):44-50. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.007
摘要:在一臺6缸重載車用增壓中冷柴油機上,進(jìn)行進(jìn)氣管改裝,采用向內(nèi)噴入摻水乙醇(水的體積分?jǐn)?shù)為30%)的方式,實現(xiàn)柴油/摻水乙醇二元燃料組合燃燒(DECC)。研究了穩(wěn)定工況下,摻水乙醇不同比例替代柴油(替代率分別為0%、30%、40%、50%、60%)對發(fā)動機燃燒特性和經(jīng)濟性的影響。研究結(jié)果表明:與純柴油相比,隨著替代率的增加,二元燃料燃燒的滯燃期延長,最大放熱率增加,缸內(nèi)壓力峰值升高,燃燒持續(xù)期縮短。低轉(zhuǎn)速時,當(dāng)量比油耗最高降幅達(dá)13%,熱效率最大升幅為8.3%;高轉(zhuǎn)速時,當(dāng)量比油耗變化不大,乙醇替代率超過30%時,發(fā)動機燃油經(jīng)濟性甚至?xí)霈F(xiàn)輕微惡化。
2014, 45(5):51-58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.008
摘要:根據(jù)軸流泵進(jìn)口導(dǎo)葉片的設(shè)計要求,設(shè)計了可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉并開展了不同安放角進(jìn)口導(dǎo)葉軸流泵裝置的三維定常數(shù)值計算,獲取了進(jìn)口導(dǎo)葉對軸流泵裝置水力性能調(diào)節(jié)的綜合特性曲線,建立了帶可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉軸流泵裝置水力性能預(yù)測的多元非線性回歸預(yù)測數(shù)學(xué)模型。依據(jù)數(shù)值計算結(jié)果和速度三角形分析了可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉對轉(zhuǎn)輪及軸流泵裝置水力性能的影響,結(jié)果表明:在進(jìn)口導(dǎo)葉安放角0°時,相比不帶可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉的軸流泵裝置,在高效區(qū)及小流量工況時帶進(jìn)口導(dǎo)葉泵裝置的能量性能變化很小,大流量工況時進(jìn)口導(dǎo)葉的水力損失較大進(jìn)而導(dǎo)致帶進(jìn)口導(dǎo)葉泵裝置的效率下降幅度較大。隨進(jìn)口導(dǎo)葉安放角由0°逐漸向正角度增大時,泵裝置的最優(yōu)工況向小流量方向偏移,泵裝置的流量效率曲線呈現(xiàn)出整體下降的趨勢;隨進(jìn)口導(dǎo)葉安放角由0°逐漸向負(fù)角度減小時,泵裝置的最高效率先增大后減小,但泵裝置的最高效率點對應(yīng)的流量未發(fā)生改變。
2014, 45(5):59-64. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.009
摘要:為分析不同葉頂間隙下軸流泵輪緣區(qū)非定常流動特征,采用大渦模擬方法和滑移網(wǎng)格技術(shù),對5種輪緣間隙下軸流泵設(shè)計工況的非定常湍流進(jìn)行了數(shù)值計算,分析了間隙尺寸對泵外特性、輪緣泄漏渦形態(tài)及葉片近輪緣區(qū)壓力脈動特性的影響。結(jié)果顯示:葉頂間隙從0.001D2增加到0.003D2,泵揚程和效率分別下降6.2%和5.6%;間隙值大于0.001D2時,輪緣間隙主泄漏渦發(fā)展至相鄰葉片正面,間隙區(qū)產(chǎn)生大量次泄漏渦;受泄漏渦影響,葉片正面中部近輪緣側(cè)壓力脈動幅值隨輪緣間隙增加而增大;不同間隙尺寸下,葉片背面近輪緣處壓力脈動主頻均為葉輪轉(zhuǎn)頻fr,葉片正面對應(yīng)點的壓力脈動主頻則隨間隙變化存在明顯差異。
2014, 45(5):65-70. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.010
摘要:利用商業(yè)軟件CFX的二次開發(fā)技術(shù),將濾波器湍流模型(FBM)耦合進(jìn)軟件,并結(jié)合均相流空化模型對軸流泵在不同工況下的空化流場進(jìn)行數(shù)值計算,分析了空化模型中的水氣最大密度比對軸流泵空化特性計算的影響,并與實驗結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果表明:基于RNG k-ε的FBM湍流模型能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測軸流泵的外特性;在3種工況下(320、392、480m3/h),采用真實水氣密度比43197得到的臨界汽蝕余量與默認(rèn)值1000相比更接近實驗值,相對誤差分別為1.93%、4.73%和8.09%;隨著最大密度比的提高,計算出的空泡面積、空泡含氣率和葉頂泄漏渦作用范圍也隨之增大,這是導(dǎo)致預(yù)測的臨界汽蝕余量產(chǎn)生差異的原因。
2014, 45(5):71-77. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.011
摘要:為深入研究S形軸伸貫流泵裝置過流部件的水力性能,采用CFD技術(shù)對泵裝置進(jìn)行了多工況全流道的數(shù)值計算,分析了泵裝置各過流部件的水力性能,重點闡述了3種特征工況(小流量工況KQ=0.368、最優(yōu)工況KQ=0.490、大流量工況KQ=0.613)時轉(zhuǎn)輪葉片表面的靜壓分布、摩擦力線、各軸向弦長位置的軸向速度分布以及導(dǎo)葉體內(nèi)部流態(tài)和回收環(huán)量效果。結(jié)果表明:在輪緣側(cè)的葉片壓力面靜壓值較大,在輪轂側(cè)的葉片吸力面的靜壓值較大,輪緣側(cè)較小,且隨著展向位置Span值的增大,壓力面與吸力面的壓差呈現(xiàn)出逐漸遞增趨勢。在最優(yōu)工況時,從導(dǎo)葉體進(jìn)口至出口,導(dǎo)葉體的靜壓值逐漸增大。隨流量的減小,導(dǎo)葉體的回收環(huán)量比CH先減小后增大。在最優(yōu)工況KQ=0.490時,回收環(huán)量比CH最小,其值僅為0.031。針對該泵裝置進(jìn)行了同尺寸的物理模型試驗,獲得了泵裝置的綜合特性曲線,在葉片安放角-2°時,新型S形軸伸貫流泵裝置的最高效率達(dá)83.55%,此時流量系數(shù)KQ=0.443,揚程系數(shù)KH=0.828。通過物理模型試驗結(jié)果對泵裝置外特性預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了驗證,對比分析結(jié)果表明數(shù)值模擬是可信的。
2014, 45(5):78-83. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.012
摘要:為分析虹吸式出水管虹吸形成過程中氣液兩相流動,基于各向同性假設(shè),采用歐拉多相流模型與RNG k-ε湍流模型對一泵站虹吸式出水管虹吸過程中的氣液兩相流進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明:虹吸過程中,在虹吸管駝峰段和下降段易產(chǎn)生上、下氣囊,對虹吸作用的完成有不利影響。來流流量是影響虹吸形成時間的主要因素,水力驅(qū)氣階段和水力挾氣階段可分別用不同的冪函數(shù)來表達(dá)時間與流量的關(guān)系。
2014, 45(5):84-90. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.013
摘要:為研究不同空化發(fā)展階段離心泵泵腔內(nèi)的流動情況及其對葉輪的影響,提出了一種泵腔區(qū)域的拓?fù)鋲K生成和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法。在充分考慮近壁區(qū)網(wǎng)格質(zhì)量的基礎(chǔ)上,采用SST k-ω湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型對設(shè)計工況下某離心泵進(jìn)行了全流場空化數(shù)值模擬,并計算了3種有效汽蝕余量下泵腔內(nèi)的非定常流動情況及其對葉輪的作用力。結(jié)果表明:空化造成泵腔內(nèi)壓力脈動的幅值增大,由于前口環(huán)的存在,其前泵腔內(nèi)的壓力脈動幅值大于后泵腔;空化的加劇造成泵腔內(nèi)寬頻脈動的增加,以軸頻最為明顯;空化的加劇不僅影響泵腔內(nèi)的流態(tài),同時也增大了設(shè)計工況下作用于葉輪上的徑向力和軸向力
2014, 45(5):91-95. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.014
摘要:為滿足低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵對多工況點效率和無過載特性要求,針對模型泵TS65-40-160,基于無過載理論進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化,通過CFD分析內(nèi)部流動分布規(guī)律,并采用快速成型模型試驗進(jìn)行對比分析。經(jīng)過多方案改進(jìn)得到較優(yōu)方案2,該方案揚程在關(guān)死點、設(shè)計點以及最大流量點均高于設(shè)計要求;最高機組效率提高了14%,功率特性曲線出現(xiàn)了無過載趨勢,在最大要求流量點48m3/h處輸入功率卻未增大,且泵效率達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)多方案CFD模擬和試驗數(shù)據(jù)對比,證明模擬精度可滿足模型優(yōu)選要求。
2014, 45(5):96-100. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.015
摘要:針對ES250-370型雙蝸殼式雙吸離心泵隔板設(shè)計不合理導(dǎo)致泵效率不高和徑向力過大,使軸發(fā)生變形引起密封部件磨損的問題,依據(jù)雙蝸殼泵設(shè)計的基本原理分析了葉輪徑向力產(chǎn)生的原因及原雙蝸殼泵存在的問題,提出了3種不同隔板位置的改進(jìn)方案?;贑FX軟件提供的RNG k-ε湍流模型及Simple算法對3種不同改進(jìn)方案的雙蝸殼進(jìn)行定常數(shù)值模擬,得到了不同方案蝸殼中截面靜壓分布云圖,并進(jìn)行了軸應(yīng)力和徑向力分析。模擬和試驗結(jié)果表明:3號方案雙蝸殼泵比原雙蝸殼泵額定點效率提高了7%,同時能夠有效平衡葉輪的徑向力,軸所受到的應(yīng)力也最小,因此確定3號方案雙蝸殼式雙吸泵為最優(yōu)設(shè)計,隔板起點為蝸殼的第4斷面終點為第8斷面,曲線方程為對數(shù)螺旋線。
高雄發(fā) , 施衛(wèi)東 , 張德勝 , 張啟華 , 方 波
2014, 45(5):101-106. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.016
摘要:為了優(yōu)化旋流泵的水力性能,找出影響旋流泵性能的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),采用正交試驗方法,選取葉輪外徑D2、葉片數(shù)Z、葉片寬度b2、葉片出口安放角β2、葉片進(jìn)口安放角β1為主要因素,選取L16(45)正交表得到16組方案,由數(shù)值計算結(jié)果級差分析初步獲得各因素的較優(yōu)取值范圍,再次進(jìn)行少因素的正交試驗,通過級差綜合分析法,探索主要因素對旋流泵的影響規(guī)律,找到了影響旋流泵性能的主要因素和次要因素,最終得出較優(yōu)方案組合。原型機和較優(yōu)設(shè)計方案內(nèi)流場和試驗結(jié)果對比分析表明:旋流泵進(jìn)口處產(chǎn)生兩個不同程度的回流損失;優(yōu)化方案內(nèi)流場回流損失較少,優(yōu)于原型泵;較優(yōu)方案比原型機的效率高出4.2個百分點,揚程高出10m左右;效率和揚程有一定的提高,滿足設(shè)計要求,驗證了正交試驗的可行性。
2014, 45(5):107-112. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.017
摘要:為探求植物混摻對土壤持水能力的影響,通過測定不同土壤容重、不同混摻物及混摻比例條件下的土壤水分特征曲線,分析植物混摻物對土壤持水能力的影響,并利用RETC軟件結(jié)合統(tǒng)計分析確定不同處理的模型適宜性。結(jié)果表明,相同土壤水吸力下,添加植物混摻物處理的土壤含水率均高于純土處理;添加3%植物混摻物的處理中,玉米葉的保水效果優(yōu)于玉米芯,而添加1%植物混摻物的處理中兩者差異較?。坏臀﹄A段,混摻物的添加減少了土壤中大孔隙的比例,而在中高吸力階段,混摻物的添加增大了土壤中小孔隙的比例,進(jìn)而提高土體的持水能力。模型適宜性分析結(jié)果表明,各處理最優(yōu)模型的非飽和導(dǎo)水率模式均為Mualem模型;土壤容重為1.35g/cm3和1.40g/cm3,混摻比例為1%和3%的玉米葉處理時,最優(yōu)模型分別為VGM(m,1/n)和VGM(m,n),混摻比例為1%和3%的玉米芯處理時,最優(yōu)模型分別為BCM 和VGM(m,1/n)。
2014, 45(5):113-117. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.018
摘要:基于室內(nèi)土柱穿透試驗,設(shè)置4組試驗處理:3組施加脫硫石膏,不同次數(shù)淋洗處理;1組無脫硫石膏無淋洗對照處理。通過分析NH+4、Ca2+、Na+3種離子相互關(guān)系及土壤水力傳導(dǎo)度的變化情況,研究脫硫石膏及不同淋洗次數(shù)對堿土養(yǎng)分離子銨態(tài)氮遷移轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明:堿土混合脫硫石膏后未經(jīng)淋洗的情況下會抑制堿土對NH+4的吸附效果,但隨著穿透前被淋洗次數(shù)的增加,NH+4在鹽堿土中穿透曲線的斜率減小,吸附作用增強。從節(jié)水控鹽、促進(jìn)土壤肥力吸收、抑制土壤次生鹽堿化的因素來看,根據(jù)試驗結(jié)果推測銨肥不適合與脫硫石膏同時施加到堿土土壤中。建議在施肥前,拌施脫硫石膏的堿土宜采用秋澆與春灌相結(jié)合的方式,每次淋洗662.7m3/hm2水量,這種淋洗方式在保證改良效果,促進(jìn)肥料吸收的基礎(chǔ)上,還可以適當(dāng)減少秋澆灌水量,合理分配灌區(qū)有限的淡水資源。
趙維軍 , 馬 歡 , 朱清科 , 張 巖 , 劉蕾蕾 , 王 瑜
2014, 45(5):118-124. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.019
摘要:利用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)分析了吳起縣1957—2012年的全年、生長季的降水特征,以及緩坡和陡坡不同微地形土壤水分在2008—2012年生長季的動態(tài)變化特征,結(jié)果表明:吳起縣1957—1986年的降水波動較大,出現(xiàn)極端、嚴(yán)重干旱和濕潤年份,但1987年以來則表現(xiàn)為輕微干旱、濕潤或正常;生長季標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)與各點土壤水層厚度變化值呈正相關(guān)關(guān)系,與塌陷、緩坡的相關(guān)程度(R2)低于0.8,與切溝、緩臺及淺溝的相關(guān)程度介于0.8~0.9之間,與其他各點的相關(guān)程度大于0.9;生長季各點土壤水層厚度變化值存在顯著差異,且緩坡、塌陷和緩臺的值顯著高于其他各點。
2014, 45(5):125-130. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.020
摘要:采用野外實測與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法,對玉米各生育期土壤抗剪強度變化特征及其影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:隨著玉米生育期推進(jìn),0~5cm土層土壤抗剪強度持續(xù)增加,于成熟期達(dá)最大;5~10cm和10~15cm土層表現(xiàn)為先增加后減小,在抽雄期達(dá)最大;15~20cm土層抗剪強度總體較大。玉米對0~5cm 、5~10cm和10~15cm土層土壤抗剪強度的增強效應(yīng)較好,其增強率在抽雄期最高。抗剪強度與土壤含水率呈線性函數(shù)關(guān)系,與土壤容重呈極顯著線性正相關(guān);含根量、根長和根系體積等根系參數(shù)與土壤抗剪強度呈極顯著正相關(guān),土壤抗剪強度增強值與0~1mm根長增加值呈極顯著正相關(guān)。土壤抗剪強度隨玉米生育期推進(jìn)逐漸增強,含水率、容重和玉米根系對土壤抗剪強度具有較大影響,采用一定耕作和水保措施增加土壤表層含水率和容重,同時選取含0~1mm根徑較多的玉米品種對該區(qū)域水土流失防治具有重要意義。
黨紅凱 , 李 偉 , 曹彩云 , 鄭春蓮 , 馬俊永 , 李科江
2014, 45(5):131-138. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.021
摘要:于2011—2012年玉米生長季節(jié),采用3個高產(chǎn)玉米品種,在乳熟后期分期(設(shè)9月20日、9月25日、9月30日3水平,不灌水為對照,分別用I920、I925、I930和CK表示)進(jìn)行灌溉單因素試驗。結(jié)果表明:各灌水處理與CK相比,成熟期1m土體土壤含水率提高2.92%~14.14%。不同灌水處理農(nóng)田蒸散量變幅為380.67~434.91mm,處理間由小到大為I925、I920、I930、CK。不同處理影響干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)移,CK和I930處理提高了吐絲前營養(yǎng)器官同化物向籽粒的轉(zhuǎn)化效率, I920與I925處理則提高了吐絲后營養(yǎng)器官同化物的轉(zhuǎn)化效率,而最終產(chǎn)量以I920與I925處理較高。不同處理籽粒水分生產(chǎn)率為21.94~26.53kg/m3,以CK最高或較高。這表明,乳熟后適期灌溉,雖然降低了水分利用率,但提高了籽粒產(chǎn)量。結(jié)合本研究地區(qū)小麥-玉米一體化生產(chǎn),乳熟后灌水建議在9月20~25日期間進(jìn)行。
王忠江 , 蔡康妮 , 王麗麗 , 王光遠(yuǎn) , 李文哲
2014, 45(5):139-144. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.022
摘要:為探討施灌沼肥對土壤氨揮發(fā)和氮素下滲的影響,在室溫條件下,采用土柱模擬試驗,系統(tǒng)研究沼肥不同施用量和不同施用深度對土壤表面的NH3揮發(fā)及土壤垂直剖面上的總氮、NH+4N、NO-3N下滲的影響規(guī)律。結(jié)果表明:表施沼肥時,土壤表面的NH3揮發(fā)累積量和揮發(fā)的延續(xù)時間均隨沼肥施用量的增加而增加;土壤垂直剖面上的含水率、總氮和NH+4N均主要集中在表層土壤,而NO-3N可遷移至較深層土壤。底施沼肥時,NH3揮發(fā)累積量隨著沼肥施用深度的增加而減少,施用深度為10cm時便可有效減少沼肥的NH3揮發(fā)損失;同時土壤垂直剖面上的含水率和總氮、NH+4N、NO-3N質(zhì)量比的最高點均與沼肥施用深度呈顯著正相關(guān)。
吳樹彪 , 李 穎 , 董仁杰 , 袁振宏 , 孫永明 , 孔曉英
2014, 45(5):145-154. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.023
摘要:從生物強化作用機理、作用效果及影響因素等方面對國內(nèi)外生物強化在沼氣發(fā)酵過程中的研究進(jìn)行了歸納與總結(jié),表明生物強化在厭氧發(fā)酵的原料預(yù)處理、系統(tǒng)啟動、產(chǎn)氣等方面均具有促進(jìn)作用,可提高系統(tǒng)的產(chǎn)氣效率,但多數(shù)研究為實驗室規(guī)模的批式發(fā)酵,生物強化的功能菌在發(fā)酵系統(tǒng)中的適應(yīng)能力及穩(wěn)定性是限制該技術(shù)實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題,需揭示投加的功能菌與系統(tǒng)土著微生物間的相互作用機制,研制性能穩(wěn)定、適應(yīng)性強的功能菌劑,尋求更佳的生物強化作用方式、建立強化效果的評價標(biāo)準(zhǔn),才能使生物強化技術(shù)在實際工程中得到廣泛應(yīng)用。
范金霞 , 李文哲 , 鄭國香 , 關(guān)正軍 , 姜 成
2014, 45(5):155-159. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.024
摘要:采用搖瓶發(fā)酵法,研究了尖孢鐮刀菌乙醇發(fā)酵對甲酸、乙酸、糠醛、香草醛、鄰苯二酚等水解抑制物的耐受能力,結(jié)果顯示:尖孢鐮刀菌乙醇發(fā)酵時對各種抑制物的敏感程度順序為甲酸、乙酸、香草醛、鄰苯二酚、糠醛,乙酸在pH值為6.5,而甲酸則在pH值為7.5的培養(yǎng)基中,酸質(zhì)量濃度均為0.6g/L,乙醇產(chǎn)量與對照組產(chǎn)量相當(dāng)。低質(zhì)量濃度的甲酸和乙酸促進(jìn)菌體的生長,高質(zhì)量濃度時則抑制菌體生長,香草醛、鄰苯二酚、糠醛對菌體的生長抑制作用強于甲酸和乙酸。尖孢鐮刀菌對于單一抑制物的耐受能力強于混合抑制物,當(dāng)培養(yǎng)液中甲酸、乙酸、香草醛、鄰苯二酚質(zhì)量濃度均為0.05g/L,乙醇產(chǎn)量為對照組的78%。
夏吉慶 , 王寧寧 , 王曉東 , 劉環(huán)宇 , 施燦璨 , 王忠江
2014, 45(5):160-165. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.025
摘要:為了解決北方冬季沼氣厭氧發(fā)酵溫度不穩(wěn)定的瓶頸問題,設(shè)計了一種用于沼氣系統(tǒng)的燃?xì)饧訜嵩鰷匮b置,即配套一種燃?xì)饧訜岬臒峁苁綗崴訜崞?。選擇熱管加熱端距離燃?xì)庠羁椎母叨取⑷細(xì)饬髁?、平均水溫作為影響因素,以熱管式熱水加熱器熱效率作為目?biāo)進(jìn)行了試驗分析,結(jié)果表明:當(dāng)熱管加熱端距離燃?xì)庠羁椎母叨葹?1.5cm,液化石油氣流量為1.01kg/h,平均水溫為35~45℃時,其熱效率達(dá)到最高,最高值為63.47%。
劉 丹 , 李文哲 , 劉 爽 , 王 明 , 曹 瀾 , 常素青
2014, 45(5):166-172. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.026
摘要:為確定餐廚廢棄物厭氧發(fā)酵過程中脂肪、淀粉和蛋白質(zhì)的交互作用規(guī)律,采用混料設(shè)計研究了3種有機成分不同混合比例對中溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷特性和降解特性的影響。結(jié)果表明:脂肪、淀粉和蛋白質(zhì)分別單獨作為原料時,其產(chǎn)甲烷性能都受到了不同程度的抑制,平均生化產(chǎn)甲烷勢分別為345.36、59.80、135.87mL/g,相應(yīng)地占理論產(chǎn)甲烷量的34%、14%和26%;其降解性能也受到了明顯的影響。當(dāng)三者進(jìn)行混合發(fā)酵時,表現(xiàn)出了明顯的協(xié)同作用。建立各有機成分在混合發(fā)酵中配比與發(fā)酵的生化產(chǎn)甲烷勢和揮發(fā)性固體降解率之間的回歸模型并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果為脂肪、淀粉、蛋白質(zhì)質(zhì)量比為36∶30∶33時,可獲得最高的生化產(chǎn)甲烷勢和揮發(fā)性固體降解率。經(jīng)驗證最優(yōu)配比時生化產(chǎn)甲烷勢、揮發(fā)性固體降解率分別為451.36mL/g、79.62%。
2014, 45(5):173-178. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.027
摘要:為探明葉片數(shù)對自適應(yīng)風(fēng)速垂直軸風(fēng)力機(VAWT-SWS)自起動性能的影響,設(shè)計了可更換葉片個數(shù)(2,3,4)的風(fēng)力機模型,通過風(fēng)洞實驗獲得了3m/s風(fēng)速下風(fēng)力機的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩系數(shù)隨方位角變化曲線,并與相同參數(shù)的Darrieus直葉片風(fēng)力機(D-風(fēng)力機)進(jìn)行了對比。之后使自適應(yīng)風(fēng)速垂直軸風(fēng)力機空載,得到了3m/s風(fēng)速下其轉(zhuǎn)速隨時間變化曲線。實驗結(jié)果表明:自適應(yīng)風(fēng)速垂直軸風(fēng)力機的自起動性能優(yōu)于Darrieus直葉片風(fēng)力機,增加葉片數(shù)可使自適應(yīng)風(fēng)速垂直軸風(fēng)力機的靜態(tài)自起動性能提高,但使動態(tài)自起動性能降低。
2014, 45(5):179-184. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.028
摘要:為了獲得高濕稻谷逆流干燥層內(nèi)的水分分布,實現(xiàn)干燥過程動態(tài)跟蹤和調(diào)控,基于干燥水分?jǐn)U散模型和深層干燥質(zhì)量平衡方程,在線解析稻谷逆流干燥水分變化,給出了稻谷多段逆流干燥、緩蘇復(fù)雜工藝條件下,層內(nèi)含水率分布及干燥速率解析式,驗證了風(fēng)量谷物比為4,溫度50℃的熱風(fēng)流過0.5m厚的逆流層后,仍具有較強的干燥能力,解析結(jié)果與實測的干燥機出糧口水分偏差在±0.5%范圍內(nèi),證實了解析模型的可靠性。
2014, 45(5):185-190. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.029
摘要:為了得出菊粉在酸性條件下的成膠規(guī)律、凝膠穩(wěn)定性和質(zhì)構(gòu)特性,考察了pH值對不同菊粉含量形成的凝膠性能的影響。試驗發(fā)現(xiàn),隨pH值降低,菊粉成膠能力減弱,成膠時間延長,而凝膠指數(shù)隨菊粉含量的增加而增大,隨pH值的降低而減小;當(dāng)pH值為1時,60%的菊粉溶液也不能形成凝膠。隨菊粉含量的升高,其凝膠持水力增加,其增加幅度隨pH值的降低而減弱,pH值分別為7、5和3時,60%的菊粉凝膠持水力較40%的凝膠分別增加了9.4%、5.75%和5.47%;菊粉含量越高,凝膠對酸的穩(wěn)定性越強,當(dāng)pH值為3和水解時間為24 h時,40%菊粉凝膠的水解速率分別是50%和60%的1.35倍和2.97倍。質(zhì)構(gòu)儀分析發(fā)現(xiàn),pH值高低與菊粉凝膠的硬度、強度、黏著性、凝聚性、咀嚼性等呈正相關(guān)。差示掃描量熱儀分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值由7下降到3時,50%菊粉凝膠的可凍結(jié)水含量增加程度最大,達(dá)到26.0%。
李小昱 , 陶海龍 , 高海龍 , 李 鵬 , 黃 濤 , 孫金風(fēng)
2014, 45(5):191-196. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.030
摘要:針對反射機器視覺技術(shù)若同時檢測馬鈴薯內(nèi)外部缺陷存在檢測精度不高的問題,提出一種基于透射機器視覺技術(shù)的馬鈴薯內(nèi)外部缺陷無損檢測方法。通過對獲取的馬鈴薯透射和反射圖像預(yù)處理方法的比較研究,確定上山法結(jié)合區(qū)域生長法為馬鈴薯透射和反射圖像特征的最優(yōu)分割方法;采用偏最小二乘-支持向量機分別建立了透射和反射圖像的馬鈴薯缺陷識別模型并進(jìn)行了比較。在對馬鈴薯內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測時,透射和反射圖像所建模型的判別正確率分別為96.30%、59.26%;在對馬鈴薯外部缺陷進(jìn)行檢測時,透射和反射圖像所建模型的判別正確率分別為94.20%、89.86%;在對馬鈴薯內(nèi)外部缺陷進(jìn)行同時檢測時,透射和反射圖像所建模型的判別正確率分別為95.83%、81.25%。研究結(jié)果表明,無論是對馬鈴薯內(nèi)部或外部缺陷單獨進(jìn)行檢測,還是對內(nèi)外部缺陷同時進(jìn)行檢測,透射方法均比反射方法精度更高。
2014, 45(5):197-204. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.031
摘要:通過對蘋果的CT掃描灰度圖像進(jìn)行傅里葉變換,在變換后的頻域圖像中提取16個參數(shù),并結(jié)合蘋果的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可滴定酸度、pH值和含水率,采用主成分回歸和偏最小二乘回歸的方法建立模型,預(yù)測蘋果的內(nèi)部品質(zhì)。結(jié)果表明,采用主成分回歸分析建立模型,主成分的累計貢獻(xiàn)率選取99%的情況下,F(xiàn)檢驗的P均小于0.05,預(yù)測效果良好。采用偏最小二乘回歸時潛變量的個數(shù)為12時,各模型的誤差平方和最小,預(yù)測效果良好。對兩個模型進(jìn)行誤差率驗證表明主成分回歸的模型略優(yōu)于偏最小二乘回歸模型。
胡玉福 , 蔣雙龍 , 劉 宇 , 李 翔 , 王鈺婷 , 陳 波
2014, 45(5):205-215. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.032
摘要:以TM和ETM+遙感影像為數(shù)據(jù)源,利用RS和GIS技術(shù),提取和分析了1999—2010年安寧河上游植被覆蓋度及其時空變化特征,并結(jié)合Aster DEM數(shù)據(jù)分析了不同海拔高度帶和坡度帶的植被覆蓋分布及變化特征。研究結(jié)果表明,研究區(qū)植被覆蓋狀況總體較好,植被覆蓋度fc≥0.5的區(qū)域面積占研究區(qū)總面積的比例達(dá)60%以上;研究區(qū)植被覆蓋度總體呈增加趨勢,Ⅰ級(fc≥0.7)、Ⅱ級(0.5 ≤fc<0.7)和Ⅲ級(0.3≤fc<0.5)植被覆蓋度區(qū)域面積分別增加了1.24%、4.36%和2.28%,而Ⅳ級(0.1≤fc<0.3)和Ⅴ級(fc<0.1)植被覆蓋度區(qū)域面積呈減少特征,分別減少了25.72%和12.28%;植被覆蓋度較低的區(qū)域主要分布在海拔高度相對較低的地帶,隨著海拔高度的升高植被覆蓋度呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢,海拔高度低于3000m的地帶植被覆蓋變化較為明顯,主要表現(xiàn)為低植被覆蓋度向高植被覆蓋度轉(zhuǎn)化,其中海拔高度低于2500m的地帶變化最為顯著,海拔高度大于3000m的地帶受人為活動影響小,植被覆蓋變化相對較??;研究區(qū)植被覆蓋度較高的區(qū)域主要分布在坡度相對較陡的地帶,而植被覆蓋度較低的區(qū)域主要分布在坡度相對較緩的地帶,植被覆蓋度變化較為明顯的區(qū)域主要集中在坡度25°~45°的地帶,其次是坡度0°~25°的地帶;坡度45°以上的地帶受人為活動影響小,植被覆蓋變化不明顯;受水熱條件的影響,研究區(qū)植被覆蓋度隨坡向的變化特征呈現(xiàn)從大到小依次為陽坡(135°~225°)、半陽坡(45°~135°)、半陰坡(225°~315°)、陰坡(0°~45°,315°~360°),1999—2010年各坡向地帶的植被覆蓋度均有不同程度的提高,其中,陽坡提高幅度相對較大,陰坡提高幅度相對較小。
2014, 45(5):216-220. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.033
摘要:以資源三號衛(wèi)星遙感圖像為數(shù)據(jù)源,以內(nèi)蒙古旺業(yè)甸林場為研究區(qū)域,通過外業(yè)調(diào)查獲取的樣地蓄積量真實值,對資源三號影像進(jìn)行處理,獲得對應(yīng)樣地的波段光譜值、光譜組合值及地形因子信息,應(yīng)用多元回歸分析,分別建立闊葉林和針葉林蓄積量估測模型。實驗結(jié)果表明:蓄積量估測模型相關(guān)系數(shù)闊葉林為0.815,針葉林為0.761,說明資源三號衛(wèi)星影像的光譜值、光譜組合值及地形因子與蓄積量具有較強的相關(guān)性,同時利用檢驗數(shù)據(jù),得出模型的預(yù)估精度,其中闊葉林為85.3%,針葉林為91.9%,預(yù)估精度較高,研究表明利用資源三號衛(wèi)星影像進(jìn)行森林蓄積量估測具有很好的應(yīng)用前景。
胡 煉 , 周志艷 , 羅錫文 , 汪 沛 , 嚴(yán)乙桉 , 李繼宇
2014, 45(5):221-226. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.034
摘要:為了實現(xiàn)田間多點、多風(fēng)向、可移動、實時采集無人直升機旋翼氣流在作物冠層所形成的風(fēng)場相關(guān)參數(shù),設(shè)計了一種風(fēng)場無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng),對該系統(tǒng)風(fēng)速測量時的可靠性進(jìn)行了分析和田間試驗檢驗。系統(tǒng)由若干三向風(fēng)速傳感器無線測量節(jié)點(WWSS)、無人直升機位姿信息測量模塊(FGPS)以及智能總控匯聚模塊(ICFN)組成,試驗結(jié)果表明:選用葉輪風(fēng)速傳感器設(shè)計的三方向風(fēng)速無線測量節(jié)點風(fēng)速平均測量相對誤差不大于3.52%,最大絕對誤差為0.2m/s,且各葉輪風(fēng)速傳感器之間無顯著差異,變異系數(shù)不大于4.41%,能夠可靠準(zhǔn)確地測量風(fēng)場內(nèi)相應(yīng)的風(fēng)速值;三方向安裝支架可方便地將三方向風(fēng)速無線測量節(jié)點置于水稻田間,智能匯聚節(jié)點(ICFN)和WWSS節(jié)點以星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式組網(wǎng),非常適合在田間進(jìn)行多點、多風(fēng)向、可移動、實時采集數(shù)據(jù);此外,F(xiàn)GPS模塊采用RTK GPS等高精度傳感器測量直升機的位姿信息,有利于后期開展授粉作業(yè)影響因素的綜合分析,為開展無人直升機用于水稻制種輔助授粉的田間作業(yè)參數(shù)優(yōu)選提供有效工具。
郭 浩 , 馬 欽 , 張勝利 , 蘇 偉 , 朱德海 , 郜允兵
2014, 45(5):227-232. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.035
摘要:為提高現(xiàn)有動物體尺獲取技術(shù)的效率和自動化程度,提出雙深度攝像頭動物實時三維重建系統(tǒng),進(jìn)而進(jìn)行動物體尺獲取?;陔S機采樣一致性算法的圓球標(biāo)定方法對攝像頭外參數(shù)進(jìn)行自動標(biāo)定,再利用外參數(shù)將同步獲取的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)達(dá)到實時重建,最后采用優(yōu)化拾取機制后的交互式測量方法得到體尺。選取Xtion PRO作為點云數(shù)據(jù)采集設(shè)備并以豬標(biāo)本作為重建對象,利用高精度激光掃描儀的重建數(shù)據(jù)與該系統(tǒng)重建結(jié)果進(jìn)行了對比試驗,結(jié)果表明圓球標(biāo)定算法能夠全自動快速地獲取攝像頭外參數(shù),用該參數(shù)配準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)平均誤差在7.50mm以內(nèi),該系統(tǒng)以15幀/s的速度重建豬體全身,獲取誤差在4%以內(nèi)的體尺信息,達(dá)到農(nóng)業(yè)上動物體尺測量的一般要求,該系統(tǒng)可用于動物體尺測量。
2014, 45(5):233-238. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.036
摘要:針對標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法進(jìn)化后期收斂速度慢、易陷入局部極小點、早熟收斂等問題,提出一種基于交叉粒子群的農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)三維定位算法。該方法主要包括匯聚節(jié)點選取、測量距離修正、節(jié)點定位3個階段,通過借鑒遺傳算法交叉操作的思想,增加粒子的多樣性,減小測距誤差、錨節(jié)點數(shù)量對定位結(jié)果的影響,有效提高定位算法全局搜索能力。仿真結(jié)果表明,該方法的穩(wěn)定性和定位精度均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法。在測距誤差和錨節(jié)點數(shù)量相同的條件下,與混合蛙跳定位算法進(jìn)行性能比較,兩種算法的最大定位誤差分別為1.3378m、1.7473m,最小定位誤差分別為0.2583m、0.5615m,平均定位誤差分別為0.6512m、1.0447m。
2014, 45(5):239-246. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.037
摘要:為解決水質(zhì)預(yù)測傳統(tǒng)方法精度低、魯棒性差等問題,提出了基于主成分分析(PCA)、改進(jìn)文化魚群算法(MCAFA)和最小二乘支持向量機(PCA-MCAFA-LSSVM)的養(yǎng)殖水質(zhì)pH值預(yù)測模型。該模型通過主成分分析提取養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的主成分,降低模型輸入向量維數(shù),利用改進(jìn)文化魚群算法對最小二乘支持向量機超參數(shù)進(jìn)行組合優(yōu)化,以自動獲取最優(yōu)超參數(shù)建立非線性養(yǎng)殖水質(zhì)pH值預(yù)測模型。應(yīng)用該模型對宜興市河蟹養(yǎng)殖某池塘2011年9月1日~9月4日在線監(jiān)測的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)測分析,試驗結(jié)果表明:該模型取得較好的預(yù)測效果,與分別用蟻群算法或遺傳算法優(yōu)化LSSVM的方法相比,PCA-MCAFA-LSSVM模型有93.05%的測試樣本絕對誤差小于8%,最大絕對誤差僅為11.61%,均方根誤差、平均相對誤差絕對值和運行時間分別為0.0474、0.0041和4.367s,且均優(yōu)于其他預(yù)測方法。PCA-MCAFA-LSSVM算法不僅計算速度快、預(yù)測精度高,還能夠為河蟹養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)控管理提供決策依據(jù)。
2014, 45(5):247-252. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.038
摘要:植物莖稈儲水每天都會發(fā)生周期性變化。針對目前缺少對草本植物莖稈儲水無損測量傳感器的問題,提出了一種基于莖流傳感器的草本植物莖稈儲水動態(tài)觀測方法。該方法以溫室盆栽向日葵為試驗對象,通過莖流傳感器及電子秤的輸出,得出向日葵莖稈儲水狀況及其內(nèi)部充放水狀態(tài)切換時間。向日葵莖稈直徑動態(tài)變化的觀測結(jié)果進(jìn)一步驗證了該方法的有效性。同時,該方法還可以采集向日葵所處環(huán)境下的微氣象因子變化,試驗結(jié)果表明微氣象因子變化是引起莖稈儲水動態(tài)變化主要因素。
2014, 45(5):253-258. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.039
摘要:為定量化描述植物葉片萎蔫的動態(tài)過程,提出一種基于物理模型的描述方法。首先基于植物葉片的三維模型構(gòu)造體素結(jié)構(gòu)用以抽象植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上利用質(zhì)點彈簧模型表示細(xì)胞之間的受力關(guān)系,然后根據(jù)歐拉-拉格朗日方程描述細(xì)胞的運動過程,最后采用隱式紐馬克積分法對方程求解進(jìn)而得到細(xì)胞的三維位置變化。以萎蔫狀態(tài)下葉尖在幾何空間的變化軌跡作為參考屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)驗證,模擬的葉尖運動方向與實測值相差19°,實測的葉尖三維空間位置與模擬結(jié)果的距離差值在0.68cm至3.0cm之間,數(shù)據(jù)表明所提算法得到的葉尖變化軌跡與真實葉尖變化軌跡接近;其次,從視覺角度評價,也可逼真地模擬萎蔫狀態(tài)下葉片三維形態(tài)的變化過程。
2014, 45(5):259-264. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.040
摘要:根據(jù)時域傳輸TDT法,設(shè)計了灌木莖體含水率測量裝置。裝置由高頻信號源、同軸傳輸線、纏繞式探頭及相位比較電路4部分組成。高頻電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同,表現(xiàn)為在不同介質(zhì)中的傳播相位不同,而含水灌木介電常數(shù)的大小主要取決于其含水率的大小,因此通過測量電磁波在同軸電纜上A和纏繞于灌木莖體上探頭B的相位差來獲取灌木的含水率。選擇吸水棉棒來模擬不同含水率的灌木,研究高頻信號源工作頻率、探頭結(jié)構(gòu)對相位差的影響。實驗表明,當(dāng)探針長度為60cm,信號源頻率為50MHz和100MHz時,A、B兩路電磁波信號的相位差與棉棒吸水率變化呈單調(diào)性,且具有良好的相關(guān)性。
2014, 45(5):265-270. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.041
摘要:六足步行機器人位姿控制系統(tǒng)是強耦合冗余非線性系統(tǒng),對單腿速度逆運動學(xué)進(jìn)行研究,建立六足步行機器人速度逆運動學(xué)模型,對六足步行機器人位置和姿態(tài)進(jìn)行解耦控制。對機器人位置和姿態(tài)采用比例控制策略,建立機器人位置控制閉環(huán)和姿態(tài)控制閉環(huán)實現(xiàn)六足步行機器人位姿閉環(huán)控制?;诹悴叫袡C器人平臺,由MATLAB和ADAMS建立六足步行機器人仿真模型,并對六足步行機器人位姿閉環(huán)控制進(jìn)行聯(lián)合仿真,仿真結(jié)果驗證了六足步行機器人位姿閉環(huán)控制方法的正確性。
2014, 45(5):271-277. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.042
摘要:針對直接驅(qū)動機器人結(jié)構(gòu)參數(shù)與摩擦參數(shù)的非確定性,提出機器人自適應(yīng)-PD控制策略。首先分析了機器人的兩類不確定性,推演了機器人動力學(xué)方程,給出不確定性動力學(xué)結(jié)構(gòu)量的線性化表示;然后,對關(guān)節(jié)摩擦力矩矢進(jìn)行了建模;為補償動力學(xué)不確定性給機器人帶來的控制誤差,構(gòu)建含位置與速度反饋的雙閉環(huán)控制系統(tǒng),引入自適應(yīng)機構(gòu)辨識不確定性參量,并據(jù)此規(guī)劃出自適應(yīng)控制律;為提高運動控制精度,在控制器中嵌入PD子控制器。仿真實驗顯示,系統(tǒng)的位置和角速度跟蹤誤差分別為-0.02°~0.03°與±0.005rad/s,表明自適應(yīng)-PD控制律可實現(xiàn)直接驅(qū)動機器人精密軌跡控制。
2014, 45(5):278-283. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.043
摘要:對具有大范圍運動特性的柔順關(guān)節(jié)并聯(lián)機器人開展了動力學(xué)建模、特性分析、控制策略設(shè)計及動態(tài)性能分析等研究?;趥蝿傮w法,研究柔順關(guān)節(jié)特性,建立含大變形柔順關(guān)節(jié)的系統(tǒng)模型,應(yīng)用拉格朗日方法建立了系統(tǒng)動力學(xué)方程。為補償柔順關(guān)節(jié)引起的系統(tǒng)振動、未建模動態(tài)以及慣性參數(shù)攝動造成的模型誤差,設(shè)計趨近律滑??刂撇呗圆⒆C明了其穩(wěn)定性。仿真結(jié)果驗證了動力學(xué)模型和控制策略的有效性。
2014, 45(5):284-290. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.044
摘要:針對傳統(tǒng)柔順關(guān)節(jié)運動范圍小、易產(chǎn)生軸向漂移的不足,依據(jù)3RRR并聯(lián)機器人運動范圍,以關(guān)節(jié)的移動范圍及所需剛度作為條件,對關(guān)節(jié)的幾何尺寸進(jìn)行了設(shè)計計算,并用ANSYS軟件進(jìn)行強度分析,設(shè)計了一種新型開槽式薄壁柔順關(guān)節(jié)。利用扭轉(zhuǎn)作為主要變形方式時,該柔順關(guān)節(jié)具有扭轉(zhuǎn)角度可達(dá)到36°及軸線相對固定不易漂移的優(yōu)點。根據(jù)關(guān)節(jié)設(shè)計尺寸選擇65Mn為材料進(jìn)行了加工,在三自由度并聯(lián)機器人實驗平臺上進(jìn)行了片簧式與開槽式兩種柔順關(guān)節(jié)的實驗對比,實驗結(jié)果表明設(shè)計的開槽式薄壁柔順關(guān)節(jié)能夠完成軌跡跟蹤任務(wù),且最大相對誤差為6.05%,對比片簧式柔順關(guān)節(jié)具有一定優(yōu)越性。
王 雯 , 傅衛(wèi)平 , 孔祥劍 , 馬玉山 , 徐 麗
2014, 45(5):291-298. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.045
摘要:針對單座式調(diào)節(jié)閥閥芯-閥桿系統(tǒng)的流固耦合振動問題,建立了考慮閥門定位器作用的系統(tǒng)動態(tài)仿真模型,給出了求解閥芯-閥桿系統(tǒng)響應(yīng)的預(yù)估-校正算法,利用ANSYS軟件對系統(tǒng)在固定開度與變開度情況和流開型與流閉型情況下的振動響應(yīng)進(jìn)行了定性分析。研究表明:對于固定開度,閥芯穩(wěn)態(tài)位移偏移量以及流體力隨壓差增加以及開度減小而增大,閥芯動態(tài)位移過渡時間隨壓差增加而縮短,而流開型流向時閥芯位移響應(yīng)幅度要大于流閉型流向。對于開度減小情況,采用流閉型流向時閥芯動態(tài)位移過渡時間更短,且壓差越大,閥芯動態(tài)位移過渡時間越短,而流開型流向時則相反;對于開度增大情況,閥芯動態(tài)位移過渡時間和壓差之間的關(guān)系與開度減小情況相反。
2014, 45(5):299-304. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.046
摘要:以預(yù)混高壓氣體加注為工程背景,對超高壓氣體精確加注的關(guān)鍵元件——超高壓氣動加注閥的流量特性進(jìn)行了試驗研究。利用杠桿原理和自密封結(jié)構(gòu)設(shè)計,解決了超高壓氣動加注閥閥芯驅(qū)動力大、響應(yīng)速度慢和高壓氣體泄漏的難題,設(shè)計出中低壓小流量控制高壓大流量的超高壓氣動加注閥。闡述了氣動加注閥閥口流量特性的試驗裝置和測試系統(tǒng),建立了閥門不同開度下的加注閥流道簡化模型,在加注壓力大于10MPa條件下,對氣動加注閥在不同閥口節(jié)流面積下的流量特性進(jìn)行了試驗研究。試驗表明,儲罐氣體背壓增長率和閥門開啟高度對閥口流量特性影響較大;閥門開度較大時,閥口流道可簡化為兩級節(jié)流口串聯(lián),流量特性與理想收縮噴管相符,臨界壓力比在0.5左右;閥口開度較小時,閥口流道可簡化為三級節(jié)流口串聯(lián),流量特性比較獨特,臨界壓力比在0.3左右;增大閥門開度和加注壓力是提高瞬時流量和流量系數(shù)最為有效的方法。
2014, 45(5):305-309. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.047
摘要:平衡式兩排軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點,決定了其流量脈動不同于普通軸向柱塞泵。分析了內(nèi)外柱塞數(shù)同為奇數(shù)或偶數(shù)的平衡式兩排軸向柱塞泵的流量脈動情況,采用不同參數(shù),利用Matlab繪制其瞬時流量曲線進(jìn)行比較。結(jié)果表明:內(nèi)外排柱塞數(shù)同為不相等的奇數(shù)或偶數(shù)時,內(nèi)外排瞬時流量存在抵消使流量脈動減小。內(nèi)外排柱塞數(shù)為相同的奇數(shù)或偶數(shù)時,內(nèi)外排瞬時流量互相疊加使流量脈動保持不變。內(nèi)外排柱塞數(shù)相等且交叉布置時,其流量脈動具有最大的減小量,脈動周期為普通軸向柱塞泵的一半,有利于泵結(jié)構(gòu)的緊湊。
2014, 45(5):310-314. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.048
摘要:電跳動誤差反映了軸類零件表面材料的電磁性質(zhì)分布差異,加工過程中對此類零件電跳動進(jìn)行在位測量有助于檢驗電跳動是否滿足加工和機器運行的要求,對控制產(chǎn)品的質(zhì)量和保證工作性能十分重要。本文提出了一種基于電渦流的電跳動軸類零件在位測量技術(shù),首先介紹了電渦流傳感器的工作原理及其電渦流分布規(guī)律,然后建立了電跳動檢測的有限元分析模型,最后搭建了電跳動在位測量系統(tǒng),針對空壓機轉(zhuǎn)子進(jìn)行了電跳動在位測量試驗,測量結(jié)果驗證了系統(tǒng)的有效性。
2014, 45(5):315-321. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.049
摘要:基于一組帶參數(shù)的四次廣義Bernstein基函數(shù),構(gòu)造了一種帶多形狀參數(shù)λ、γi的四次廣義Bézier曲面,該曲面不僅保留了傳統(tǒng)Bézier曲面的性質(zhì),而且具有優(yōu)良的形狀可調(diào)性,同時還以四次Bézier曲面為其特殊情形;其次,詳細(xì)分析了該曲面的一些基本性質(zhì),以及討論了該曲面的一些特殊退化曲面的構(gòu)造;最后,為了解決造型設(shè)計中復(fù)雜曲面難以用單一曲面表示的問題,進(jìn)一步研究了該曲面的拼接技術(shù),推導(dǎo)了兩相鄰四次帶參廣義Bézier曲面片間G1和G2光滑拼接的幾何條件,并給出了具體的拼接步驟與幾何造型實例。實例結(jié)果表明,所提方法不僅簡單有效且易實現(xiàn),可應(yīng)用于工程復(fù)雜曲面的構(gòu)造與外形設(shè)計中。
2014, 45(5):322-326. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.050
摘要:通過納米壓痕實驗對單晶鍺(100)、(110)、(111)晶面進(jìn)行各向異性力學(xué)性能的分析研究。根據(jù)納米壓痕過程中獲得的載荷-位移曲線并結(jié)合Oliver-Pharr理論對材料的彈性模量和硬度進(jìn)行考察。實驗結(jié)果表明:單晶鍺在納米壓痕過程中發(fā)生明顯的塑性變形,并且(110)晶面塑性最好,(100)晶面其次,(111)晶面塑性最差;硬度與彈性模量變化趨勢相一致,在壓入深度較小時,材料受表面效應(yīng)的影響,硬度和彈性模量發(fā)生明顯波動,而且由于單晶鍺各個晶面上的原子密度以及晶面間距有較大的差異,單晶鍺表現(xiàn)出穩(wěn)定的各向異性,硬度和彈性模量大小依次為:(111)晶面、(110)晶面、(100)晶面。隨著壓入深度增加,硬度和彈性模量逐漸趨于穩(wěn)定,大小依次為:(110)晶面、(100)晶面、(111)晶面。
2014, 45(5):327-333. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.051
摘要:針對傳統(tǒng)直動式電液比例方向閥流量小,而導(dǎo)控式電液比例方向閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不足,提出了一種流量大、結(jié)構(gòu)簡單的位置反饋型2D電液比例方向閥。該閥由2D方向閥、彈性壓扭聯(lián)軸器和比例電磁鐵共軸聯(lián)結(jié)。其中彈性壓扭聯(lián)軸器實現(xiàn)比例電磁鐵銜鐵直線運動和閥芯旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換,并同時放大比例電磁鐵推力。在分析彈性壓扭聯(lián)軸器工作原理的基礎(chǔ)上,建立了數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了軸向力、扭矩、轉(zhuǎn)角與撓度的解析方程。基于ANSYS Workbench 13平臺對彈性壓扭聯(lián)軸器靜力學(xué)特性進(jìn)行了有限元仿真,仿真結(jié)果與解析方程計算結(jié)果及實驗結(jié)果基本一致。研究結(jié)果表明:比例電磁鐵輸入55N,通過彈性壓扭聯(lián)軸器轉(zhuǎn)換,閥芯產(chǎn)生了12N·m扭矩,且輸入力與輸出扭矩的線性度較好;彈性壓扭聯(lián)軸器應(yīng)用于2D電液比例方向閥是可行的。
2014, 45(5):334-339. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.052
摘要:離子化氣流輔助切削是將電離后的氣流噴向切削區(qū)以起到潤滑冷卻作用的切削方式。分別在空氣、空氣流、離子化空氣流、氮等離子體射流等氣氛中進(jìn)行304不銹鋼的摩擦磨損和切削試驗。結(jié)果顯示,離子化空氣流氣氛具有良好的冷卻潤滑作用,摩擦因數(shù)相比干摩擦降低約46%,切向切削力和后刀面磨損相比干切削分別下降約24%和69%,并可顯著減少黏著磨損和積屑瘤,大幅提高304不銹鋼的摩擦磨損性能和切削加工效果。
2014, 45(5):340-346. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.05.053
摘要:骨重建是一種持續(xù)進(jìn)行的新骨替代舊骨的過程,它通過具有骨吸收能力的破骨細(xì)胞和具有骨成形能力的成骨細(xì)胞來實現(xiàn)。在陸地脊椎動物中這兩種細(xì)胞活動是嚴(yán)格平衡的,并且骨的拓?fù)湫螤钍沁m應(yīng)局部力學(xué)環(huán)境的。本文以Turing反應(yīng)-擴散模型為基礎(chǔ),通過骨成形與骨吸收機理耦合建立了骨重建模型。該模型通過有限元方法和像素單元的添加和刪除準(zhǔn)則提出了連續(xù)體結(jié)構(gòu)仿生拓?fù)鋬?yōu)化計算方法,該方法將結(jié)構(gòu)看成生長的骨骼,將尋找最優(yōu)拓?fù)涞倪^程比擬為骨骼的重建過程,應(yīng)變能密度的均勻分布作為優(yōu)化準(zhǔn)則更新材料分布,直至達(dá)到一個平衡狀態(tài),并由此獲得最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最后通過典型的算例驗證了所提方法的可行性和有效性。
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