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  • 2016年第47卷第10期文章目次
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    • >農(nóng)業(yè)裝備與機(jī)械化工程
    • 基于雙切圓尋線模型的農(nóng)機(jī)導(dǎo)航控制方法

      2016, 47(10):1-10. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.001

      摘要 (2741) HTML (0) PDF 1.29 M (1625) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對油菜直播機(jī)組導(dǎo)航作業(yè)中田頭換行、轉(zhuǎn)彎等直線跟蹤之間的銜接控制問題,設(shè)計(jì)了一種適用于2BFQ—6型油菜精量聯(lián)合直播機(jī)導(dǎo)航的雙切圓尋線模型控制方法。對初始偏差較大時(shí)拖拉機(jī)的尋線路徑進(jìn)行了定量分析,獲得最優(yōu)尋線路徑的幾何關(guān)系,依據(jù)該關(guān)系構(gòu)建控制決策方法。所建決策方法根據(jù)拖拉機(jī)位姿狀態(tài)選擇相匹配的控制方程組,計(jì)算獲得前輪轉(zhuǎn)角以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航控制。進(jìn)行了雙切圓尋線模型參數(shù)仿真優(yōu)化和性能與適應(yīng)性仿真試驗(yàn)。使用該模型控制器進(jìn)行拖拉機(jī)路面導(dǎo)航試驗(yàn),結(jié)果表明:當(dāng)行駛速度為0~7m/s,拖拉機(jī)與目標(biāo)直線初始橫向偏差為7m,初始航向偏角為90°時(shí),控制器橫向偏差響應(yīng)的超調(diào)量不超過3%,上升時(shí)間小于14s,調(diào)節(jié)時(shí)間不大于19s,較純追蹤模型方法的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間更??;田間和路面試驗(yàn)結(jié)果表明:該模型控制方法對2BFQ—6型油菜精量聯(lián)合直播機(jī)導(dǎo)航作業(yè)過程中的對行播種起始位姿調(diào)整和套行作業(yè)自動轉(zhuǎn)彎操作具有指導(dǎo)價(jià)值。

    • 稻麥秸稈旋耕作業(yè)中受力與位移分析

      2016, 47(10):11-18. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.002

      摘要 (2531) HTML (0) PDF 1.53 M (1842) 評論 (0) 收藏

      摘要:常見稻麥秸稈在實(shí)際作業(yè)過程中與刀具作用發(fā)生2種變形:擠壓秸稈發(fā)生彎曲變形和剪切秸稈發(fā)生剪切變形,根據(jù)2種變形設(shè)置彎曲試驗(yàn)和剪切試驗(yàn),分別測試15~30mm/min加載速率下彎曲強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明,小麥秸稈抗彎強(qiáng)度隨著加載速率增加而減小;水稻秸稈抗彎強(qiáng)度隨著轉(zhuǎn)速增加,表現(xiàn)為先增加后減小。小麥秸稈剪切強(qiáng)度隨著加載速率增加,表現(xiàn)為先增加后減??;水稻秸稈剪切強(qiáng)度隨著加載速率增加而增加。其次在田間試驗(yàn)中,根據(jù)2種變形設(shè)置橫縱向秸稈以及180~280r/min的刀軸轉(zhuǎn)速,并對其反旋作業(yè)。采用同位素示蹤法,即根據(jù)標(biāo)記秸稈前后坐標(biāo)變化值來代替機(jī)具在幅寬范圍內(nèi)縱橫向秸稈的位移變化,將得到的標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)在三維坐標(biāo)系中用Matlab繪制成曲線,該曲線形狀與旋耕刀片在刀軸上排列相似。耕作后位移和坐標(biāo)結(jié)果表明:水稻秸稈位移大于小麥秸稈位移,水稻秸稈標(biāo)記點(diǎn)位移變化較小麥秸稈標(biāo)記點(diǎn)位移變化均勻;2種秸稈排列方式對應(yīng)2種分布情況:縱向標(biāo)記秸稈坐標(biāo)在X軸上以零點(diǎn)對稱分布,橫向標(biāo)記秸稈坐標(biāo)在X、Z軸上兩側(cè)對稱分布?;谝陨弦蛩乜紤],實(shí)際作業(yè)中,選擇刀軸轉(zhuǎn)速230r/min以及改變秸稈在田間排列方式,以使秸稈還田效果達(dá)到更佳。

    • 玉米精量排種器排種質(zhì)量自動檢測儀設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

      2016, 47(10):19-27. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.003

      摘要 (2671) HTML (0) PDF 2.42 M (2198) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了方便、準(zhǔn)確地檢測不同種類玉米精量排種器的排種性能參數(shù),設(shè)計(jì)了一種排種質(zhì)量自動檢測儀。該檢測儀由PLC、伺服電動機(jī)、光電傳感器、觸摸屏組成,可以在不同播種參數(shù)(如播種粒距、播種速度、排種盤型孔數(shù))下實(shí)時(shí)檢測排種器的合格率、漏播率、重播率、粒距變異系數(shù)等播種質(zhì)量參數(shù),并可以檢測指夾式排種器各個(gè)指夾的重播數(shù)和漏播數(shù),同時(shí)對種子的下落情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的動畫模擬;當(dāng)下種粒數(shù)達(dá)到設(shè)定的下種目標(biāo)時(shí),系統(tǒng)自動停止檢測并將檢測到的排種質(zhì)量參數(shù)自動顯示和保存。為驗(yàn)證該檢測系統(tǒng)的檢測精度,分別與JPS—12型檢測臺和MeterMax型排種器檢測儀進(jìn)行了對比試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:在4、8、12km/h 3種播種行進(jìn)速度下,本文檢測儀的檢測精度與JPS—12型檢測臺的檢測精度相近(檢測結(jié)果相差不超過2%);在4~12km/h的速度下,本文檢測儀的檢測精度與MeterMax型排種器檢測儀的檢測精度也相近(對指夾式排種器的檢測結(jié)果相差小于2%,對氣吸式排種器的檢測結(jié)果相差小于0.7%)。試驗(yàn)證明該檢測儀的檢測精度符合使用要求。

    • 斷根嫁接苗自動栽植裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

      2016, 47(10):28-34. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.004

      摘要 (2403) HTML (0) PDF 1.46 M (1542) 評論 (0) 收藏

      摘要:為進(jìn)一步提高斷根嫁接苗育苗作業(yè)的自動化程度,針對現(xiàn)有的瓜科蔬菜嫁接機(jī)嫁接完成后幼苗栽植一直依靠人工作業(yè)的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了斷根嫁接苗自動栽植裝置,包括移苗機(jī)構(gòu)、插苗機(jī)構(gòu)、插孔機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵機(jī)構(gòu),并對關(guān)鍵部件進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明,當(dāng)插苗運(yùn)送氣缸上升速度與插苗手爪打開速度的比值在0.22~0.55之間時(shí),插苗手爪可以順暢撤離穴盤,并不會對已栽植好的嫁接幼苗產(chǎn)生影響。并對裝置栽植性能進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,裝置的栽植成功率為92%,最長栽植時(shí)間為7s/株,可較為理想地與相應(yīng)的瓜科斷根蔬菜嫁接機(jī)配套使用,滿足其自動育苗的要求。

    • 差速式三通道鮮杏動態(tài)定向輸送裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

      2016, 47(10):35-43. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.005

      摘要 (3392) HTML (0) PDF 1.69 M (1473) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對杏干加工過程中鮮杏切瓣勞動強(qiáng)度大、效率低、質(zhì)量差和衛(wèi)生難以保障等問題,在對鮮杏幾何特性及空間三軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量研究基礎(chǔ)上,提出了基于空間幾何最小作用量原理的差速帶式鮮杏動態(tài)定向輸送原理,確定了樣機(jī)的總體結(jié)構(gòu)方案;進(jìn)行了差速式鮮杏定向輸送機(jī)理分析和關(guān)鍵工作部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了相應(yīng)的鮮杏動態(tài)定向輸送裝置;以賽買提鮮杏為試驗(yàn)對象,以定向帶/夾持帶速比、定向帶上口間隙和鮮杏尺寸為試驗(yàn)因素,定向準(zhǔn)確率和切割準(zhǔn)確率為試驗(yàn)指標(biāo),進(jìn)行了鮮杏動態(tài)定向輸送裝置的性能試驗(yàn);通過正交試驗(yàn)分析表明:定向帶與夾持帶速比為6.52,定向帶上口間隙為15mm,鮮杏橫徑尺寸為32.1~35.0mm時(shí),鮮杏在輸送過程中的定向準(zhǔn)確率為87.4%,切割準(zhǔn)確率為85.6%。

    • 打結(jié)器割繩脫扣機(jī)構(gòu)與繞繩機(jī)構(gòu)作用分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)

      2016, 47(10):44-50,27. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.006

      摘要 (2423) HTML (0) PDF 3.39 M (1274) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對打結(jié)器脫扣失效和剛性碰撞的問題,分析割繩脫扣機(jī)構(gòu)與繞繩機(jī)構(gòu)的相互作用機(jī)理,仿真刀臂的受力—形變,得到刀臂沿打結(jié)嘴軸方向的剛度為801.05N/mm,脫扣凹槽與打結(jié)嘴的過盈量合理設(shè)計(jì)范圍應(yīng)為[0.38mm, 0.59mm];同時(shí)得到最大正壓力下割刀在刀臂變形后與Oxy、Oxz和Oyz平面夾角變化分別為0.659°、0.4759°和0.4555°,這為割刀安裝補(bǔ)償量提供數(shù)據(jù)支持;依據(jù)剛—柔碰撞原理,設(shè)計(jì)一種彈性化打結(jié)嘴軸系,仿真得到該軸系使脫扣凹槽—打結(jié)嘴首次接觸力在脫扣和回程階段分別比原軸系減小46.3%和83.9%,因此該方案可減輕碰撞,同時(shí)具備提升脫扣率的優(yōu)點(diǎn),最后成功試制樣品,實(shí)際打捆試驗(yàn)證明了該方案的可行性。

    • 基于多目標(biāo)模糊優(yōu)化的低比轉(zhuǎn)數(shù)多級自吸噴灌泵研究

      2016, 47(10):51-58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.007

      摘要 (2437) HTML (0) PDF 1.60 M (1250) 評論 (0) 收藏

      摘要:在單級自吸離心泵基礎(chǔ)上,提出了一種具有高自吸性能及優(yōu)良外特性的多級自吸泵的自吸裝置。基于多目標(biāo)模糊優(yōu)化設(shè)計(jì),確定追求關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程極大值、最大軸功率極小值的多目標(biāo)優(yōu)化模型,結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及工藝需求建立相關(guān)約束條件,并進(jìn)行非線性極值求解,最后以最優(yōu)解完成過流部件的水力優(yōu)化設(shè)計(jì)。對多級自吸噴灌泵進(jìn)行了外特性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)原始模型泵的關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程和最大軸功率分別為10.7m和250.4W,而新模型泵的關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程和最大軸功率分別為13.3m和189.6W。

    • 雙向流道立軸潛水泵系統(tǒng)流動特性研究

      2016, 47(10):59-65,58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.008

      摘要 (2229) HTML (0) PDF 1.54 M (1346) 評論 (0) 收藏

      摘要:為探索將潛水電泵和雙向流道泵裝置結(jié)合在一起的雙向流道潛水電泵系統(tǒng),通過CFX軟件對該系統(tǒng)進(jìn)行全流道數(shù)值模擬,獲得了系統(tǒng)內(nèi)的流動特性,并預(yù)測了泵裝置的水力性能。對進(jìn)水流道內(nèi)加設(shè)不同導(dǎo)流措施的水流特性進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,加設(shè)橢圓線導(dǎo)流錐的進(jìn)水流道出口流速分布均勻度效果最好,能夠防止有害旋渦,保證水泵運(yùn)行的進(jìn)水條件。應(yīng)用特別設(shè)計(jì)的、單邊18°的大擴(kuò)散角出水室,有效地抑制了脫流和水力損失,確保水泵系統(tǒng)整體效率水平。在高精度水力機(jī)械試驗(yàn)臺進(jìn)行了模型試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,泵裝置揚(yáng)程為3.11m,流量為256L/s,泵裝置效率達(dá)到71.9%,正、反向分別高于可逆式雙向潛水泵裝置7和13個(gè)百分點(diǎn)。說明雙向流道配立軸潛水泵裝置具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。模型試驗(yàn)結(jié)果和性能預(yù)測結(jié)果在高效區(qū)范圍內(nèi)吻合,數(shù)值計(jì)算得到較好的驗(yàn)證。

    • 混流泵非均勻輪緣間隙流場數(shù)值計(jì)算

      2016, 47(10):66-72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.009

      摘要 (1989) HTML (0) PDF 2.49 M (1341) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了研究非均勻輪緣間隙下混流泵葉輪內(nèi)部流場,基于RNG k—ε模型,采用SIMPLEC算法對混流泵在0、0.3、0.5mm偏心距下的內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬,對比分析了有、無偏心狀態(tài)下混流泵外特性、葉片表面靜壓分布、周向壓力和湍動能分布以及輪緣間隙流場的流線分布。研究結(jié)果表明,數(shù)值模擬采用的網(wǎng)格類型、湍流模型能夠較為準(zhǔn)確地計(jì)算混流泵的內(nèi)部流動特性。0.5mm偏心距下混流泵揚(yáng)程最大下降了9.8%,設(shè)計(jì)工況點(diǎn)效率下降了4.3%,高效點(diǎn)向大流量偏移;偏心對混流泵葉輪進(jìn)出口壓力分布影響較大,靠近偏心一側(cè)的葉片出口輪緣處壓力分布呈現(xiàn)沿徑向梯度分布趨勢且周向壓力分布嚴(yán)重不均;非均勻輪緣間隙嚴(yán)重干擾了端壁區(qū)流場,使輪緣間隙流場的泄漏流、二次流等不穩(wěn)定流動現(xiàn)象明顯增多,湍動能耗散隨著偏心距增大不斷加劇,水力損失增大,是造成效率下降的主要因素。

    • 半開式單葉片螺旋離心泵葉輪內(nèi)部壓力脈動研究

      2016, 47(10):73-77,90. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.010

      摘要 (2120) HTML (0) PDF 1.40 M (1138) 評論 (0) 收藏

      摘要:半開式單葉片螺旋離心泵由于葉輪結(jié)構(gòu)不對稱、葉輪與蝸殼之間的動靜耦合作用以及葉頂間隙泄漏等因素的共同作用,泵內(nèi)部伴隨著很強(qiáng)的壓力脈動效應(yīng),不利于機(jī)組的安全運(yùn)行。針對比轉(zhuǎn)數(shù)ns為237的半開式單葉片螺旋離心泵,以CCM+為仿真平臺,采用多面體網(wǎng)格劃分計(jì)算區(qū)域,進(jìn)行全流場定常/非定常數(shù)值計(jì)算,監(jiān)測葉輪葉片進(jìn)口附近及葉片中部區(qū)域的壓力脈動。結(jié)果表明:數(shù)值計(jì)算監(jiān)測得到的壓力脈動趨勢與試驗(yàn)結(jié)果基本一致,但在監(jiān)測點(diǎn)位置剛好離開葉片吸力面一定距離,并與同一軸向高度處葉片壓力面具有較大圓周距離范圍內(nèi)時(shí),數(shù)值計(jì)算得到的壓力波動變化趨勢與試驗(yàn)結(jié)果存在一定差異。結(jié)合數(shù)值計(jì)算得到的監(jiān)測點(diǎn)附近壓力云圖分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)葉片壓力面逼近監(jiān)測點(diǎn)時(shí),壓力達(dá)到最大值,并在葉片圓周厚度1/3處時(shí),壓力達(dá)到最小值。另外,從壓力最低點(diǎn)到壓力最高點(diǎn)范圍內(nèi),2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位置在5個(gè)工況下,壓力波動均呈現(xiàn)出3種斜率變化。

    • 導(dǎo)葉葉片數(shù)對井用潛水泵性能的影響

      2016, 47(10):78-84. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.011

      摘要 (2010) HTML (0) PDF 1.94 M (1447) 評論 (0) 收藏

      摘要:選取一典型井用混流式潛水泵作為研究對象,借助數(shù)值模擬和試驗(yàn)測量的方法研究導(dǎo)葉葉片數(shù)對井用潛水泵性能的影響。在導(dǎo)葉葉片型線不變的情況下,通過調(diào)整葉片數(shù)6、7、8共3個(gè)方案進(jìn)行數(shù)值模擬。以單級泵模型建立計(jì)算域,劃分高密度結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,通過網(wǎng)格無關(guān)性分析確定了合適的網(wǎng)格劃分方案?;赟ST k—ω 湍流模型和標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)進(jìn)行多工況數(shù)值模擬,對不同葉片數(shù)方案的泵性能預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了對比。證實(shí)在小流量工況下,葉片數(shù)的增加提高了導(dǎo)葉葉片流道內(nèi)整流效果,泵的揚(yáng)程隨葉片數(shù)的增加而提高。然而在大流量工況下,過多的葉片會占據(jù)更多的流道面積,并產(chǎn)生較大的水力損失。7葉片方案的進(jìn)口面積與葉輪出口面積匹配較好,水力損失較小。將7葉片方案進(jìn)行了加工制造和樣機(jī)性能試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明模型泵性能優(yōu)秀,高效區(qū)寬且具有無過載特性。數(shù)值模擬預(yù)測的揚(yáng)程和功率均略高于試驗(yàn)結(jié)果,預(yù)測的泵效率與試驗(yàn)值基本一致,兩者隨流量變化的整體趨勢基本一致,證實(shí)本文數(shù)值模擬具有一定的精度。

    • 雙流道泵葉輪邊界渦量流分析與水力優(yōu)化

      2016, 47(10):85-90. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.012

      摘要 (2126) HTML (0) PDF 1.68 M (1639) 評論 (0) 收藏

      摘要:為優(yōu)化雙流道泵葉輪,對原始泵的內(nèi)流場進(jìn)行數(shù)值模擬,引入邊界渦量動力學(xué)理論進(jìn)行流動診斷,分析了葉輪表面的邊界渦量流(BVF)、摩擦力線以及渦量線的分布規(guī)律,找到了葉輪內(nèi)產(chǎn)生不良流動的位置及其動力學(xué)根源。根據(jù)流動診斷結(jié)果,有針對性地調(diào)整影響雙流道泵葉輪內(nèi)流狀態(tài)的結(jié)構(gòu)參數(shù),得到優(yōu)化后的雙流道泵葉輪。聯(lián)合CFD計(jì)算和邊界渦量動力學(xué)流動診斷方法,對比分析了優(yōu)化前后的雙流道泵葉輪,結(jié)果表明:優(yōu)化后葉輪表面的BVF、摩擦力線以及渦線分布得到明顯改善,BVF峰值和均值均顯著降低,均勻性指數(shù)更接近于1,流動分離被抑制,葉輪受力狀況得到改善,揚(yáng)程和效率等水力性能明顯提高。研究結(jié)果證明了基于邊界渦量動力學(xué)理論的流動診斷和優(yōu)化方法在流道式葉輪機(jī)械中應(yīng)用的可行性。

    • >農(nóng)業(yè)水土工程
    • 水氮耦合對滴灌復(fù)播油葵氮素吸收與土壤硝態(tài)氮的影響

      2016, 47(10):91-100. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.013

      摘要 (2547) HTML (0) PDF 988.83 K (1066) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了解新疆北部石河子地區(qū)水氮耦合對滴灌復(fù)播油葵的氮素累積、轉(zhuǎn)運(yùn)分配與吸收利用及土壤硝態(tài)氮累積動態(tài)的影響,以大田試驗(yàn)為基礎(chǔ),結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn),以當(dāng)?shù)赜涂髟栽缡炱贩N“新葵雜五號”為供試材料,在滴灌條件下進(jìn)行水氮二因素三水平完全處理小區(qū)試驗(yàn)。結(jié)果表明,不同水氮組合的滴灌復(fù)播油葵各器官氮素累積生育前期均以葉片為主,生育后期均以花盤為主。水氮組合對滴灌復(fù)播油葵各器官在各生育期對氮素的累積、分配、轉(zhuǎn)運(yùn)與吸收利用及油葵產(chǎn)量均具有顯著(p<0.05)或極顯著(p<0.01)的互作效應(yīng)。適當(dāng)范圍內(nèi)(施純氮量小于等于232kg/hm2、灌水量小于等于3000m3/hm2)增水增氮可以促進(jìn)油葵各器官對氮素的有效累積,促進(jìn)油葵氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)與吸收利用,達(dá)到促進(jìn)油葵高產(chǎn)的目的。水氮耦合對滴灌復(fù)播油葵土壤硝態(tài)氮累積量影響顯著。隨施氮量增加,0~80cm土壤硝態(tài)氮累積量增加;隨灌水量增加,土壤硝態(tài)氮累積量在0~40cm土層降低,在40~80cm土層增加;收獲后,隨灌水量和施氮量增加,土壤硝態(tài)氮相對累積量在40~80cm土層增加,在0~40cm土層降低。結(jié)合油葵產(chǎn)量與植株對氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的表現(xiàn),該試驗(yàn)最佳花盤全氮增加量為2.16g/株,產(chǎn)量為3597.11kg/hm2,最優(yōu)水氮組合為灌3000m3/hm2,施純氮232kg/hm2。

    • 橫坡壟作下土壤濕潤速率對褐土坡面侵蝕特征的影響

      2016, 47(10):101-107. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.014

      摘要 (2031) HTML (0) PDF 1.11 M (1324) 評論 (0) 收藏

      摘要:不同土壤濕潤速率和侵蝕類型下團(tuán)聚體破碎存在較大差異,進(jìn)而誘發(fā)坡面侵蝕特征變化。橫坡壟作特有的侵蝕過程可能改變土壤濕潤速率對坡面侵蝕特征的影響效應(yīng)。以褐土橫壟為研究對象,基于室內(nèi)模擬降雨試驗(yàn),研究5個(gè)土壤濕潤速率下(10、20、30、60、90mm/h)不同侵蝕階段的產(chǎn)流產(chǎn)沙和團(tuán)聚體遷移規(guī)律。結(jié)果表明,細(xì)溝間階段徑流量隨土壤濕潤速率的增大而增加,而細(xì)溝階段不同土壤濕潤速率間的徑流量無顯著差異。2個(gè)階段內(nèi),侵蝕量均隨土壤濕潤速率的增大而增加,與土壤濕潤速率10mm/h相比,20、30、60、90mm/h速率下的侵蝕量分別顯著增加25.16%~115.51%、95.02%~144.34%、151.03%~164.49%、249.42%~398.91%。細(xì)溝間階段,土壤濕潤速率的變化僅改變了產(chǎn)沙過程,而細(xì)溝階段產(chǎn)流產(chǎn)沙過程均隨土壤濕潤速率發(fā)生了改變。主要遷移粒級—微團(tuán)聚體流失所增加的細(xì)溝間和細(xì)溝侵蝕階段分別主要來自2~5mm和0.25~0.5mm團(tuán)聚體的破碎,而相應(yīng)控制這2個(gè)粒級破碎的關(guān)鍵土壤濕潤速率分別為20mm/h和10mm/h。不同階段下遷移團(tuán)聚體平均重量直徑由大到小依次為細(xì)溝階段、濕潤處理后、細(xì)溝間階段。

    • 灌溉水質(zhì)對土壤飽和導(dǎo)水率和入滲特性的影響

      2016, 47(10):108-114. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.015

      摘要 (2431) HTML (0) PDF 1.08 M (1433) 評論 (0) 收藏

      摘要:為研究淡水與微咸水降水頭入滲的差異,采用礦化度為1.0g/L的微咸水與去離子淡水,對濱海圍墾區(qū)粉砂土與南京黃棕壤土進(jìn)行了一維降水頭積水入滲試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,采用微咸水入滲可以增大2種土壤的入滲能力,且對黃棕壤土的影響更為明顯。利用Philip入滲模型對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,結(jié)果表明,模型可以較為精確地描述2種土壤的微咸水降水頭入滲過程,且模型對黃棕壤土入滲過程的擬合精度更高。土壤水分與鹽分再分布過程中,在粉砂土上層,微咸水灌溉對鹽分的淋洗效果與淡水灌溉相近,但在土壤深層微咸水灌溉使土壤的積鹽量顯著高于淡水。采用淡水灌溉的黃棕壤土,土壤表層脫鹽、深層積鹽;采用微咸水灌溉的土柱剖面均明顯積鹽,且因表層土壤孔隙結(jié)構(gòu)被破壞,持水能力增強(qiáng),使表層土壤與深層土壤均積累了較高含量鹽分。

    • 基于水肥一體化的釀酒葡萄高效栽培與效益分析

      2016, 47(10):115-121. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.016

      摘要 (2141) HTML (0) PDF 659.61 K (1640) 評論 (0) 收藏

      摘要:水肥一體化技術(shù)在干旱、半干旱區(qū)應(yīng)用廣泛,為了探究水肥一體化技術(shù)在釀酒葡萄上的應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益,以“赤霞珠”為研究對象連續(xù)3a對寧夏賀蘭山東麓傳統(tǒng)水肥管理(CK)、滴灌+常規(guī)施肥管理(DF)和水肥一體化栽培方式(FI)下釀酒葡萄產(chǎn)量、品質(zhì)、成本及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,水肥一體化前期投入較傳統(tǒng)水肥管理偏高,釀酒葡萄水肥一體化增產(chǎn)效果較差,但品質(zhì)及價(jià)格提升明顯,葡萄原料收購價(jià)顯著高于傳統(tǒng)種植模式,灌溉水量和農(nóng)藥用量顯著降低。與傳統(tǒng)水肥管理相比,水肥一體化節(jié)約水費(fèi)1853元/hm2,節(jié)約人工成本9585元/hm2,年均收益達(dá)到43128元/hm2,產(chǎn)投比高達(dá)2.98,而傳統(tǒng)水肥管理下年均虧損7192元/hm2,產(chǎn)投比僅為0.77。傳統(tǒng)水肥管理不僅成本高,而且產(chǎn)出低,水肥一體化則成本低,產(chǎn)出高,是解決干旱區(qū)釀酒葡萄品質(zhì)低下、勞動投入量大、經(jīng)濟(jì)效益低的有效措施。在寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄園開展水肥一體化技術(shù)能顯著改善品質(zhì),節(jié)本增效,適宜在干旱、半干旱區(qū)域廣泛使用。

    • 涇惠渠灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)變化對灌溉需水量的影響

      2016, 47(10):122-130,100. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.017

      摘要 (2454) HTML (0) PDF 2.40 M (1807) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究種植結(jié)構(gòu)變化對灌區(qū)作物需水量和灌溉需水量的影響,能夠?yàn)樽魑锷诘墓喔扔盟芾砗娃r(nóng)業(yè)水資源規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。依據(jù)涇惠渠灌區(qū)實(shí)測降水和蒸發(fā)蒸騰等氣象數(shù)據(jù),采用FAO推薦的Penman—Monteith公式和作物系數(shù)法計(jì)算灌區(qū)主要作物需水量;通過頻率計(jì)算和配線法確定灌區(qū)豐水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根據(jù)1988—2014年Landsat衛(wèi)星遙感影像提取的涇惠渠灌區(qū)不同歷史時(shí)期農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),計(jì)算典型水文年份灌區(qū)總灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年際和月際變化。結(jié)果表明,隨著涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的變化,灌區(qū)總的作物需水量和灌溉需水量都呈現(xiàn)顯著下降趨勢。但涇惠渠灌區(qū)在1988—2005年間,單位面積平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不變,隨后均呈小幅下降趨勢。各月份作物總需水量和總灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈現(xiàn)顯著下降趨勢;但在此期間,灌區(qū)單位面積平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趨勢,而6月份呈顯著增加趨勢外,其余各月份基本保持不變。灌區(qū)總的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由農(nóng)作物種植面積大量減少所致,種植結(jié)構(gòu)的變化對其影響較小,但灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整后的作物需水量狀況更符合區(qū)域有效降水特點(diǎn)。

    • 基于多元回歸的柵格水系閾值計(jì)算模型

      2016, 47(10):131-138,107. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.018

      摘要 (2145) HTML (0) PDF 1.70 M (1485) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對柵格水系提取中匯流累積量閾值對水系密度和質(zhì)量的影響,以湖北省為研究樣區(qū),探索不同水流分配策略下,地形、降水量和植被因素與最佳水系閾值間的相關(guān)性,采用多元線性回歸方法建立水系閾值計(jì)算模型。結(jié)果表明,最佳水系閾值與區(qū)域坡度、多年降水量以及植被覆蓋率存在明顯的正相關(guān)性,地勢越陡峭、降水越充沛、植被越豐富,匯流累積量閾值越大?;诙嘣€性回歸的柵格水系閾值提取模型能夠有效融合不同區(qū)域的多源影響因素,得到合理的匯流累積量閾值。在不同水流分配策略下,方程的置信水平均大于0.95,模擬的數(shù)字水系與實(shí)際水系具有較高的相似度,能夠?yàn)檗r(nóng)林規(guī)劃和災(zāi)害預(yù)測等行業(yè)提供合理的水文信息。將該方法用于其他流域,同樣可以取得較好的提取效果。

    • 淺層填沙滴灌種植枸杞改良龜裂堿土重度鹽堿荒地研究

      2016, 47(10):139-149. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.019

      摘要 (2297) HTML (0) PDF 1.59 M (1186) 評論 (0) 收藏

      摘要:龜裂堿土重度鹽堿荒地主要分布在我國西北旱區(qū),其土壤堿化度高、結(jié)構(gòu)差、導(dǎo)水率低是制約其改良利用的關(guān)鍵因素。通過在滴頭下方設(shè)置沙穴,探索在滴灌條件下種植枸杞的方式改良利用該鹽堿荒地的可行性。通過設(shè)置-5kPa(S1)、-10kPa(S2)、-15kPa(S3)、-20kPa(S4)和-25kPa(S5)5個(gè)不同土壤基質(zhì)勢控制灌水下限處理,尋求最優(yōu)的滴灌灌溉制度。結(jié)果表明,種植后土壤水分入滲性能得到顯著改善,滴頭下濕潤區(qū)域面積不斷增大,逐漸形成一個(gè)脫鹽區(qū)(ECe<4dS/m)??刂戚^高的土壤基質(zhì)勢下限,有利于土壤鹽分的淋洗。滴灌種植后土壤的ECe/SARe顯著增加,說明土壤鹽分組成特征發(fā)生變化,土壤物理性質(zhì)得到改善;土壤速效養(yǎng)分含量顯著增加,其中硝態(tài)氮表現(xiàn)出較強(qiáng)的隨水遷移性,存在淋失風(fēng)險(xiǎn),而速效磷隨水遷移性弱,主要積累在0~20cm深度內(nèi)。種植3a之后,S1成活率最低(56.8%),S3最高(81.1%),而S2、S3和S4產(chǎn)量顯著高于其他處理(p<0.05),三者之間差異不顯著,均為900kg/hm2左右,達(dá)到當(dāng)?shù)亓继锼?。結(jié)合土壤水鹽特征、養(yǎng)分分布及枸杞生長等各方面因素,可以通過在滴頭下設(shè)置沙穴滴灌種植枸杞的方式改良龜裂堿土重度鹽堿荒地,并在種植前2a控制土壤基質(zhì)勢下限為-10kPa,從第3年改為-20kPa。

    • 基于主成分分析的不同預(yù)處理麥秸改良土壤效果評價(jià)

      2016, 47(10):150-155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.020

      摘要 (2506) HTML (0) PDF 661.80 K (1471) 評論 (0) 收藏

      摘要:以7種不同預(yù)處理(T1~T7)麥秸改良土壤為試驗(yàn)數(shù)據(jù),選用150min累積入滲量(I150)、有效含水率(θ)、土壤累積蒸發(fā)量(Ec)、土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)(FD)、土壤孔隙分形維數(shù)(Dp)、秸稈分解率(Rd)、全氮含量(wTN) 7個(gè)相互獨(dú)立的指標(biāo),基于主成分分析方法研究不同預(yù)處理秸稈還田后,對土壤入滲特性、土壤水分有效性、持水性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、土壤孔隙、秸稈分解率、土壤全氮含量7個(gè)方面的改良土壤效果進(jìn)行評價(jià)。將各評價(jià)指標(biāo)的加權(quán)和作為改良土壤效果的綜合主成分指標(biāo)。結(jié)果表明,改良效果綜合主成分可以代表86.93%的不同預(yù)處理麥秸改良效果變異信息,且服從正態(tài)分布,具有較好的代表性和客觀性,可以用于預(yù)處理麥秸改良土壤效果的評價(jià)。在7個(gè)指標(biāo)中,第一公因子以全氮含量(wTN)、孔隙分形維數(shù)(Dp)、土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)(FD)、土壤有效含水率(θ)的貢獻(xiàn)率較大(達(dá)49.92%);第二公因子以秸稈分解率(Rd)、累積入滲量(I150)和土壤累積蒸發(fā)量(Ec)的貢獻(xiàn)率較大(達(dá)37.01%)。不同預(yù)處理秸稈改良土壤綜合效果優(yōu)劣依次為T6、T7、T3、T5、T4、T2、T1。氨化秸稈對土壤的綜合改良效果優(yōu)于未氨化秸稈,粉碎秸稈對土壤的綜合改良效果優(yōu)于未粉碎秸稈,氨化秸稈與硫酸鈣改良劑混合還田的土壤改良效果優(yōu)于與硫酸鋁改良劑混合配施措施。

    • 坡面薄層水流滾波演變規(guī)律試驗(yàn)研究

      2016, 47(10):156-163. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.021

      摘要 (2053) HTML (0) PDF 3.42 M (1413) 評論 (0) 收藏

      摘要:為探求坡面薄層水流滾波產(chǎn)生機(jī)理及其演化規(guī)律,采用變坡水槽試驗(yàn),結(jié)合超聲波測量技術(shù),研究了5種坡度和21種單寬流量下坡面薄層水流的水力特性及失穩(wěn)特征。結(jié)果表明,試驗(yàn)條件下,坡面水流流態(tài)指數(shù)平均值為0.536,水流流態(tài)以紊流為主,流型為急流;特定粗糙床面條件下,隨著流量的增加,水流經(jīng)歷失穩(wěn)到滾波猝滅再到二次失穩(wěn)的演變過程;滾波猝滅臨界流量隨著坡度的增大而逐漸減小,其臨界雷諾數(shù)在509~602之間,臨界弗汝德數(shù)在3.29~7.39之間;隨著流程長度的增加,滾波的波速變化不大,波長和波高逐漸增大,頻率逐漸減小,滾波發(fā)生沿程聚合現(xiàn)象;當(dāng)單寬流量和坡度增大時(shí),波速和頻率均隨之增大,波長變幅不大,而波高呈現(xiàn)先增大后減小的拋物線型變化趨勢。

    • 哈爾濱市一次降雪過程多環(huán)芳烴的污染特征研究

      2016, 47(10):164-171. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.022

      摘要 (2524) HTML (0) PDF 1.39 M (1422) 評論 (0) 收藏

      摘要:為研究我國高寒地區(qū)典型城市降雪中多環(huán)芳烴(PAHs)的污染水平及空間分布特征,根據(jù)哈爾濱市不同功能區(qū)域劃分,共布設(shè)9個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行降雪樣品的采集,并利用GC—MS測定PAHs的濃度。結(jié)果表明,哈爾濱市降雪中16種PAHs的總質(zhì)量濃度范圍為33.2~2306.6ng/dL,平均質(zhì)量濃度為1144.38ng/dL,PAHs質(zhì)量濃度具有明顯的功能區(qū)域差異,其空間分布體現(xiàn)為:農(nóng)村1724.1ng/dL,商業(yè)交通混合區(qū)1662.6ng/dL,市區(qū)公園832.0ng/dL,居民區(qū)528.6ng/dL和郊區(qū)33.2ng/dL,農(nóng)村和商業(yè)交通混合區(qū)PAHs的濃度約為郊區(qū)的50倍,其中污染源和大氣擴(kuò)散條件是影響降雪中PAHs濃度呈現(xiàn)區(qū)域化差異的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)3~4環(huán)PAHs含量相對較高,約占PAHs總濃度的66.8%~77.3%,PAHs的單體含量也存在較大差異,其中菲(Phe)的含量在所有單體中最高。降雪樣品中2環(huán)PAHs處于強(qiáng)變異,而其他環(huán)數(shù)PAHs則表現(xiàn)為中等變異,污染來源與理化性質(zhì)的不同均可能會造成PAHs的空間異質(zhì)。結(jié)合比值法和因子分析法,初步判定哈爾濱市降雪中PAHs主要來源為煤和生物質(zhì)的燃燒,以及汽車尾氣排放等。

    • 輻射模型不同率定方法總輻射數(shù)據(jù)缺失插補(bǔ)比較

      2016, 47(10):172-180. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.023

      摘要 (2153) HTML (0) PDF 3.07 M (1277) 評論 (0) 收藏

      摘要:在長期連續(xù)觀測中,總輻射(Rs)的觀測數(shù)據(jù)通常有不同程度的缺失?;谌照諘r(shí)數(shù)的Angstrom—Presscott(A—P)模型是一種廣泛應(yīng)用且精度較高的總輻射估算經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?。選取A—P模型3種不同參數(shù)率定方法(M1:每年率定,M2:分月率定,M3:多年率定),基于6個(gè)輻射站的輻射資料,對年平均Rs、年平均ET0、參數(shù)取值和插補(bǔ)精度進(jìn)行了比較。t檢驗(yàn)結(jié)果表明,3種方法下A—P模型在昌都站數(shù)據(jù)插補(bǔ)無明顯差異,Rs年際變化大是造成該站Rs模擬不準(zhǔn)的主要原因。在宜昌和南寧站,M1方法進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)精度高于其他方法,M1方法Rs 缺失天數(shù)分別為40d和70d時(shí),兩站計(jì)算的參考作物蒸發(fā)蒸騰量(ET0)與實(shí)測Rs計(jì)算的ET0相比,t檢驗(yàn)無明顯差異。M2與M3相比精度稍高,但在昆明、贛州、杭州和南寧站冬季精度更高且6—8 月份精度更低。與1990年以前相比,各站點(diǎn)A—P模型參數(shù)a在1990年以后有明顯上升,工業(yè)污染導(dǎo)致氣溶膠增加是原因之一。A—P模型在極端年份率定精度不高,在極端炎熱氣候年份,應(yīng)用該模型用于灌溉預(yù)報(bào)時(shí)會低估作物耗水量,可能會給決策帶來風(fēng)險(xiǎn)。該研究結(jié)果可用于A—P模型的風(fēng)險(xiǎn)評估和提高總輻射時(shí)間序列數(shù)據(jù)缺失情況下的插補(bǔ)精度。

    • 基于常規(guī)氣象資料估算南方地區(qū)日輻射總量方法比較

      2016, 47(10):181-192,155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.024

      摘要 (2918) HTML (0) PDF 5.70 M (1192) 評論 (0) 收藏

      摘要:日地表總輻射量(Rs)是作物生長模型和參考作物蒸發(fā)蒸騰量估算的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù),但我國只有約1/20的氣象站能夠直接觀測Rs。由于氣溫資料很容易獲得,使用基于基本氣象資料的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P褪枪浪鉘s的常用方法。以1982—2014年南方20個(gè)氣象站的氣象資料為基礎(chǔ),對Bristow—Campbell (B—C)方法和Hargreaves(Harg)方法各6種不同形式重新進(jìn)行了參數(shù)率定,并對以上方法和支持向量機(jī)15種參數(shù)輸入形式進(jìn)行了適用性評價(jià),結(jié)果表明:支持向量機(jī)模型整體好于B—C方法和Harg方法。其中,以最高溫度(Tmax)、最低溫度(Tmin)、相對濕度(RH)和降水量(P)為輸入變量的支持向量機(jī)模型精度最高,其20站平均R2達(dá)到0.80、RMSE平均為3.20MJ/(m2·d),且在包含降雨量資料后,不存在Rs為負(fù)或大于地外總輻射量(Ra)的問題。僅有溫度資料時(shí),支持向量機(jī)模型的20站平均R2為0.74,RMSE為3.72MJ/(m2·d)。不同輸入變量對支持向量機(jī)模型預(yù)報(bào)Rs的精度影響不同,輸入變量為Tmax和Tmin優(yōu)于輸入變量為ΔT;而除溫度資料外,當(dāng)擁有相對濕度和降水量資料時(shí),模型優(yōu)劣依次表現(xiàn)為RH+P、RH、P。經(jīng)驗(yàn)?zāi)P椭蠦—C方法的M1和M3以及Harg方法的M10和M12模型精度較好,其R2為0.69~0.70、RMSE在4.00MJ/(m2·d)左右,但M10和M12模型對氣象資料要求更高,除日溫度差外,需要降水量資料,同時(shí)還存在有降水時(shí)日Rs嚴(yán)重高估或負(fù)值問題。

    • 長株潭地區(qū)耕地生態(tài)安全評價(jià)研究

      2016, 47(10):193-201. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.025

      摘要 (2455) HTML (0) PDF 1.79 M (1316) 評論 (0) 收藏

      摘要:耕地生態(tài)安全關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展和糧食安全。以長株潭地區(qū)耕地為研究對象,基于改進(jìn)的PSR模型構(gòu)建耕地生態(tài)安全評價(jià)指標(biāo)體系,運(yùn)用組合賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重,并對長株潭地區(qū)耕地生態(tài)安全進(jìn)行定量分析和評價(jià)。結(jié)果表明,在2000—2012年,研究區(qū)域耕地生態(tài)安全綜合指數(shù)從37.59增加到55.82,生態(tài)安全整體水平呈波動上升趨勢。其中,壓力指數(shù)由23.37下降到4.14,年均減少率為6.86%;狀態(tài)指數(shù)從10.00增加到33.55,年均增長率為19.63%;響應(yīng)指數(shù)從4.22增加到18.12,年均增長率為27.45%。影響耕地生態(tài)安全的主要因素是耕地環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重、單位耕地農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、單位耕地糧食產(chǎn)量、環(huán)保投資額占GDP比重和當(dāng)年造林面積。

    • >農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程
    • 農(nóng)村固體廢棄物堆肥胡敏酸還原土壤Fe3+礦物研究

      2016, 47(10):202-208. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.026

      摘要 (1863) HTML (0) PDF 1.24 M (1358) 評論 (0) 收藏

      摘要:堆肥胡敏酸作為農(nóng)村固體廢棄物資源化處置的重要產(chǎn)物,除具有保水保肥的功能外,還具有氧化還原特性。針對農(nóng)村固體廢棄物堆肥胡敏酸結(jié)構(gòu)特性,進(jìn)行了堆肥全過程胡敏酸結(jié)構(gòu)演變對土壤Fe3+礦物還原特性研究。結(jié)果表明,隨堆肥進(jìn)行,堆肥胡敏酸芳香化、腐殖化加劇,氧化還原功能基團(tuán)、組分含量增加,可有效促進(jìn)土壤Fe3+礦物還原。醌基團(tuán)是堆肥胡敏酸重要的氧化還原功能基團(tuán),堆肥中后期木質(zhì)纖維素降解釋放醌基團(tuán),經(jīng)縮合作用與堆肥胡敏酸結(jié)合加速堆肥腐殖化進(jìn)程,增強(qiáng)堆肥胡敏酸氧化還原性能,提升Fe3+礦物還原能力。

    • 熱水循環(huán)加熱厭氧反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬分析

      2016, 47(10):209-214. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.027

      摘要 (2331) HTML (0) PDF 1.41 M (1272) 評論 (0) 收藏

      摘要:對于厭氧發(fā)酵系統(tǒng),溫度分布是否均勻是影響產(chǎn)氣效率的關(guān)鍵因素。通過在10L厭氧反應(yīng)器中分別對水和TS為12.4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的發(fā)酵料液進(jìn)行加熱的熱平衡試驗(yàn),運(yùn)用Fluent軟件對厭氧污泥傳熱特性進(jìn)行仿真模擬,通過傳感器監(jiān)測溫度變化,得出水的溫度分布與高TS料液有很大差異,而且在沒有攪拌裝置的情況下進(jìn)行高TS料液的傳熱仿真,不能將其物性參數(shù)默認(rèn)為水。在對水進(jìn)行傳熱仿真時(shí)發(fā)現(xiàn),對于低TS料液進(jìn)行仿真要考慮料液間的對流換熱,因此需調(diào)用Boussinesq假設(shè),調(diào)用該假設(shè)后,模擬與試驗(yàn)最大誤差僅為4.2%。對換熱管壁面厚度設(shè)置作出分析并得出:在Fluent中設(shè)置虛擬壁面與在Gambit中直接繪制壁面模型具有相同效果,而前者可以簡化模型并減少計(jì)算時(shí)間。此外,在進(jìn)行高TS仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)最適合這種熱水循環(huán)加熱系統(tǒng)的湍流模型為可實(shí)現(xiàn)k—ε模型(Realizable k—ε)。

    • 基于LabVIEW的實(shí)驗(yàn)室厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣在線監(jiān)測系統(tǒng)

      2016, 47(10):215-220,301. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.028

      摘要 (2169) HTML (0) PDF 1.77 M (1274) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對實(shí)驗(yàn)室厭氧發(fā)酵試驗(yàn)周期長、產(chǎn)氣速率低、人工測量產(chǎn)氣量勞動強(qiáng)度大的問題,根據(jù)排水法原理,設(shè)計(jì)了基于LabVIEW軟件平臺的微量產(chǎn)氣在線監(jiān)測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)標(biāo)定、測量液體自動添加和補(bǔ)充、產(chǎn)氣量實(shí)時(shí)測量、累積產(chǎn)氣曲線實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)測數(shù)據(jù)自動存儲等功能。厭氧發(fā)酵試驗(yàn)測試結(jié)果表明:在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與人工測量數(shù)據(jù)對比,相對誤差平均值為-2.30%,相對誤差最大值為-3.03%,該系統(tǒng)具有良好的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性,可滿足實(shí)驗(yàn)室厭氧發(fā)酵試驗(yàn)微量產(chǎn)氣實(shí)時(shí)監(jiān)測的需求。

    • >農(nóng)產(chǎn)品加工工程
    • 果汁中脂環(huán)酸芽孢桿菌識別與控制研究進(jìn)展

      2016, 47(10):221-243. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.029

      摘要 (2678) HTML (0) PDF 1.36 M (1638) 評論 (0) 收藏

      摘要:脂環(huán)酸芽孢桿菌具有嗜酸耐熱的特性,是果汁工業(yè)中關(guān)鍵的質(zhì)量安全因子。論述了脂環(huán)酸芽孢桿菌的發(fā)現(xiàn)歷史及分類,不同來源脂環(huán)酸芽孢桿菌屬主要特征及分布,闡述了脂環(huán)酸芽孢桿菌對果汁工業(yè)的危害及愈創(chuàng)木酚等產(chǎn)物代謝路徑,系統(tǒng)分析了脂環(huán)酸芽孢桿菌識別與檢測研究進(jìn)展,同時(shí)也討論了果汁加工業(yè)中脂環(huán)酸芽孢桿菌控制技術(shù)方法,為果汁生產(chǎn)加工中脂環(huán)酸芽孢桿菌的快速識別與控制提供了理論方法和技術(shù)支持,為保障果汁工業(yè)的健康、快速發(fā)展提供了參考。

    • 基于粒子群優(yōu)化的嗅—味融合技術(shù)在啤酒辨識中的應(yīng)用

      2016, 47(10):244-249. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.030

      摘要 (2235) HTML (0) PDF 763.47 K (1252) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用電子鼻/舌融合系統(tǒng)對啤酒香氣、滋味進(jìn)行檢測,基于其融合后的嗅/味綜合信息實(shí)現(xiàn)啤酒的分類。由于傳統(tǒng)K均值聚類結(jié)果依賴于初始值的選取,且易陷入局部最優(yōu),依據(jù)融合數(shù)據(jù)特點(diǎn)提出一種改進(jìn)的基于粒子群優(yōu)化的K均值聚類算法,該算法在運(yùn)行過程中優(yōu)化了權(quán)重系數(shù),隨著迭代次數(shù)增加同時(shí)調(diào)整收斂速度,使粒子的搜索更趨于平衡化,同時(shí)引入壓縮因子,平衡全局與局部矛盾。將該算法與K均值聚類算法進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明該算法具有較好的全局收斂性,能克服易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)而收斂于最優(yōu)解,結(jié)果顯示:該算法對5種啤酒聚類效果明顯,正確率穩(wěn)定在93.3%。

    • 環(huán)境因子對大黃魚腐敗希瓦氏菌生長影響的計(jì)數(shù)法分析

      2016, 47(10):250-257,317. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.031

      摘要 (2153) HTML (0) PDF 2.28 M (1184) 評論 (0) 收藏

      摘要:以分離于腐敗大黃魚中的腐敗希瓦氏菌為對象,采用平板計(jì)數(shù)法和濁度法分析不同pH值、NaCl濃度和溫度下的生長情況,運(yùn)用修正的Gompertz方程擬合生長曲線,用決定系數(shù)、準(zhǔn)確度、精確度、殘差平方和及平方根誤差評價(jià)擬合優(yōu)度,比較分析2種計(jì)數(shù)法下環(huán)境因子對生長界限和動力學(xué)參數(shù)的影響。結(jié)果表明,在3~8℃,pH值6.0及NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%時(shí)不生長;2種計(jì)數(shù)法下生長動力學(xué)參數(shù)最大比生長速率(μmax)和代時(shí)差異不顯著(p>0.05),而遲滯期(λ)和最大細(xì)胞密度差異顯著(p<0.05);環(huán)境因子對生長動力學(xué)參數(shù)有顯著影響,溫度和NaCl濃度對代時(shí)影響較大,溫度越高或NaCl濃度越低,代時(shí)越短;在3~25℃,溫度越高,μmax越大,增速為(0.0143±0.0032)h-1/℃,溫度越高,λ越小,平板計(jì)數(shù)法下其降速約1.5h/℃,而在8~15℃,濁度法下λ降速約2.5h/℃;平板計(jì)數(shù)法下μmax的變化受NaCl濃度及pH值影響較大,λ變化無明顯規(guī)律,而濁度法下μmax的變化受NaCl濃度和pH值影響不明顯,λ變化較明顯。因此2種計(jì)數(shù)法均可對腐敗希瓦氏菌生長/非生長作出有效判斷,環(huán)境因子強(qiáng)度較大時(shí)濁度法相比平板技數(shù)法遲滯期與最大細(xì)胞密度誤差較大。

    • 淡腌青魚中木糖葡萄球菌碳源代謝能力研究

      2016, 47(10):258-266. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.032

      摘要 (1894) HTML (0) PDF 1.12 M (1135) 評論 (0) 收藏

      摘要:為探究淡腌青魚的腐敗與其微生物代謝能力的關(guān)系,利用Biolog GEN Ⅲ 微孔板對淡腌青魚貨架期終點(diǎn)的特定腐敗菌(木糖葡萄球菌)在5、15、25、33℃ 4種溫度下的碳源利用情況進(jìn)行研究,采用修正的Gompertz模型對代謝曲線進(jìn)行擬合,并以平均顏色變化率(AWCD)為指標(biāo)研究其代謝速率,分析木糖葡萄球菌利用碳源能力的動力學(xué)特征。結(jié)果表明:木糖葡萄球菌能利用糖、氨基酸和羧酸類等碳源;相同溫度下木糖葡萄球菌對碳源的代謝能力由大到小依次為糖、羧酸、氨基酸,其中單糖(葡萄糖、甘露糖)、雙糖(蔗糖、海藻糖)、多糖及其糖類衍生物(N-乙酰-β-D-甘露糖胺、β-甲酰-D-葡糖)、氨基酸(谷氨酸、絲氨酸)和羧酸(L-乳酸)的代謝較強(qiáng)。木糖葡萄球菌在25℃下的延滯期最短,進(jìn)入指數(shù)期最快。通過對木糖葡萄球菌在不同溫度下各種碳源代謝能力的分析,為優(yōu)化產(chǎn)品配方有效抑制微生物的活動、延長產(chǎn)品貨架期提供理論依據(jù)。

    • λ-卡拉膠對減脂乳凝膠結(jié)構(gòu)與流變特性的影響

      2016, 47(10):267-273. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.033

      摘要 (2314) HTML (0) PDF 1007.08 K (1489) 評論 (0) 收藏

      摘要:將λ-卡拉膠加入原料乳中,研究全脂、減脂和低脂(脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.80%、1.83%、0.48%)牛乳酶凝膠的理化指標(biāo)、結(jié)構(gòu)及流變特性變化,為開發(fā)能替代全脂產(chǎn)品的低脂干酪提供參考。結(jié)果表明,加入0.03%λ-卡拉膠后,分別與對照組相比,實(shí)驗(yàn)組乳凝膠的含水率均顯著增加(P<0.05);添加0.03%λ-卡拉膠的減脂實(shí)驗(yàn)組得率、蛋白質(zhì)回收率、脂肪回收率較對照組增加最多,分別為13.56%、1.77%、9.34%;加入0.03%λ-卡拉膠后,與對照組相比,實(shí)驗(yàn)組凝乳時(shí)間(G′=1Pa)顯著增加(P<0.05),自發(fā)性乳清析出率減小(P<0.05),硬度、彈性顯著降低(P<0.05),流變性無顯著影響(P>0.05)。綜上,添加0.03%λ-卡拉膠后的減脂實(shí)驗(yàn)組,凝膠理化指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)特性與全脂空白對照組無顯著性差異(P>0.05),表明003%λ-卡拉膠具有增加凝膠的蛋白質(zhì)回收率,軟化質(zhì)地,改善低脂干酪品質(zhì)的潛力。

    • 限氧熱泵干燥與油脂對β-胡蘿卜素生物接近度的影響

      2016, 47(10):274-279. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.034

      摘要 (1913) HTML (0) PDF 1.04 M (1078) 評論 (0) 收藏

      摘要:胡蘿卜富含維生素A原類胡蘿卜素,但含水率較高,不宜儲存。將其干燥制成脫水蔬菜可以有效地延長貨架期、保留營養(yǎng)價(jià)值。利用體外消化模型評估了胡蘿卜經(jīng)CO2源限氧熱泵干燥后的β-胡蘿卜素生物接近度及油脂對其的影響。以低速離心得到的上清液中的β-胡蘿卜素釋放率和超微過濾得到的膠束相中的β-胡蘿卜素膠束率為指標(biāo)評估β-胡蘿卜素生物接近度。盡管干燥對胡蘿卜中β-胡蘿卜素的保留率有消極影響,但對其生物接近度卻有積極作用。尤其是以CO2作為干燥介質(zhì)可以極大地提高β-胡蘿卜素的保留率和生物接近度。油脂的添加使得新鮮胡蘿卜和干制品中的β-胡蘿卜素釋放率和膠束率都顯著升高。

    • 葡萄汁有孢漢遜酵母糖苷酶增香釀造葡萄酒的潛力分析

      2016, 47(10):280-286. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.035

      摘要 (2213) HTML (0) PDF 892.76 K (1209) 評論 (0) 收藏

      摘要:評價(jià)了優(yōu)選葡萄汁有孢漢遜酵母分泌的糖苷酶用于干紅葡萄酒的增香釀造效果。實(shí)驗(yàn)以陜西楊凌黑比諾葡萄為原料,采用優(yōu)選菌株糖苷粗酶進(jìn)行發(fā)酵前處理,釀造干紅葡萄酒,并以AR2000酶處理為比照,實(shí)驗(yàn)中糖苷酶的釀造環(huán)境耐受性分析以β-葡萄糖苷酶的酶活表示。葡萄酒香氣成分采用固相微萃取—?dú)庀嗌V—質(zhì)譜聯(lián)用儀(SPME—GC—MS)檢測,香氣特征采用感官量化品評法分析。結(jié)果表明,優(yōu)選菌株糖苷酶更多地水解葡萄中去甲類異戊二烯和一些萜烯類的糖苷,催化水解C6化合物前體較少,所釀酒表現(xiàn)出溫帶水果、小漿果和花香特征;而AR2000酶在大量水解萜烯類香氣糖苷的同時(shí),水解大量C6化合物前體,導(dǎo)致所釀酒生青味突出。因此,優(yōu)選菌株糖苷酶有良好的增香釀造潛力。

    • 數(shù)顯式豆?jié){總固形物含量檢測儀設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

      2016, 47(10):287-292. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.036

      摘要 (2103) HTML (0) PDF 1.09 M (1212) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了給豆?jié){總固形物含量的檢測提供一種簡單、便捷的儀器,首先研究了豆?jié){的總固形物含量(2.13~6.50g/(100mL))和溫度(20~70℃)對其電導(dǎo)率的影響規(guī)律。結(jié)果說明,豆?jié){的電導(dǎo)率隨總固形物含量和溫度的增大而增大,可用二元二次模型表達(dá)豆?jié){的電導(dǎo)率與總固形物含量、溫度的關(guān)系,該模型的決定系數(shù)為0.994。進(jìn)而設(shè)計(jì)了以STC12C5A16S2單片機(jī)為控制器、以DJS—1型電導(dǎo)電極為電導(dǎo)率傳感器、以DS18B20為溫度傳感器、以鋰電池供電的便攜式豆?jié){總固形物含量檢測儀硬件系統(tǒng)。用C51語言設(shè)計(jì)了檢測儀的軟件,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示。對該檢測儀的檢驗(yàn)結(jié)果說明,當(dāng)總固形物質(zhì)量濃度在2.00~8.00g/(100mL)范圍內(nèi)時(shí),該檢測儀的總固形物含量測量誤差為-0.52~0.37g/(100mL),平均絕對誤差為0.17g/(100mL),響應(yīng)時(shí)間小于5s。

    • 出風(fēng)道參數(shù)對冷藏集裝箱溫度場的影響

      2016, 47(10):293-301. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.037

      摘要 (1950) HTML (0) PDF 3.00 M (1354) 評論 (0) 收藏

      摘要:結(jié)合貨物多孔介質(zhì)理論,建立了裝有荔枝貨物的保鮮集裝箱三維數(shù)值模型??紤]荔枝貨物及箱體物理特性,通過改變出風(fēng)道風(fēng)速、開孔面積和位置對制冷過程中集裝箱內(nèi)空氣和貨物溫度的變化進(jìn)行了數(shù)值分析,獲得了箱內(nèi)溫度場分布特性。研究結(jié)果表明,提高出風(fēng)道風(fēng)速、增大開孔面積,可以促進(jìn)箱內(nèi)空氣降溫速度,并提高貨物表面的溫度分布均勻性;貨物降溫速度隨出風(fēng)道風(fēng)速增大而增大,而與開孔面積關(guān)系不明顯;出風(fēng)道開孔位置對箱內(nèi)空氣降溫速度影響不大,集中開孔形式下的貨物溫度降幅較其他開孔形式小。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,空氣溫度變化平均誤差為5.05%、均方根誤差為5.95%;溫度分布平均誤差為14.04%、均方根誤差為16.48%,證明了模型的準(zhǔn)確性。

    • 冷藏運(yùn)輸工具滲風(fēng)特性試驗(yàn)與關(guān)鍵參數(shù)分析

      2016, 47(10):302-308. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.038

      摘要 (2371) HTML (0) PDF 2.08 M (1248) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對目前國家標(biāo)準(zhǔn)中不同冷藏運(yùn)輸工具滲風(fēng)量檢測指標(biāo)不統(tǒng)一的問題,運(yùn)用靜態(tài)壓差法和示蹤氣體濃度衰減法對不同氣密性條件的冷藏車展開試驗(yàn),分析不同速度、不同壓差、不同老化程度條件下滲風(fēng)量變化規(guī)律,尋求之間的匹配關(guān)系,為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供依據(jù)。研究給出了靜壓條件下冷藏運(yùn)輸工具滲風(fēng)特性曲線的試驗(yàn)確定法和經(jīng)驗(yàn)公式確定法,認(rèn)為滲風(fēng)量受工具本身氣密性和速度的雙重影響,且工具老化對滲風(fēng)影響較大。分析表明現(xiàn)行鐵路冷藏車、公路冷藏車和冷藏集裝箱在標(biāo)準(zhǔn)測定條件下,滲風(fēng)要求最大存在20倍的差距;50、100、250Pa的測試壓差分別對應(yīng)30~40km/h、45~60km/h、70~100km/h的運(yùn)行速度,滲風(fēng)量約為1∶2∶4的關(guān)系;在老化率方面,250Pa壓差條件下車輛行駛10萬km和20萬km后,車廂滲風(fēng)量分別上升40%和110%。結(jié)合實(shí)際情況,建議將250Pa靜壓差作為冷藏運(yùn)輸工具滲風(fēng)量檢測的統(tǒng)一測試基準(zhǔn)值,并建立熱工性能定期校驗(yàn)制度。

    • 面向農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)測的無線氣體傳感器在線校準(zhǔn)方法

      2016, 47(10):309-317. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.039

      摘要 (2351) HTML (0) PDF 1.15 M (1439) 評論 (0) 收藏

      摘要:鮮活農(nóng)產(chǎn)品冷鏈保鮮、?;钸\(yùn)輸過程中需要精確監(jiān)測和控制運(yùn)輸微環(huán)境氣體濃度,因此實(shí)時(shí)精準(zhǔn)地監(jiān)測運(yùn)輸環(huán)境中各類氣體成分濃度尤為重要。在長期氣體濃度監(jiān)測中,傳感器會發(fā)生漂移并呈現(xiàn)弱穩(wěn)定性現(xiàn)象,從而造成監(jiān)測精準(zhǔn)度降低,導(dǎo)致保鮮、保活控制低效。針對該問題,設(shè)計(jì)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣體傳感器在線校準(zhǔn)方法,利用融合技術(shù)對運(yùn)輸環(huán)境中分布式部署的無線氣體傳感器進(jìn)行周期性選舉,篩選測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定的領(lǐng)袖傳感器節(jié)點(diǎn)組作為參考,動態(tài)計(jì)算終端傳感器漂移特征參數(shù)變化,并使用無線通訊技術(shù)完成各類氣體感知節(jié)點(diǎn)輸出—濃度映射函數(shù)參數(shù)的修正調(diào)節(jié),以重新計(jì)算輸出信號與氣體濃度的動態(tài)映射關(guān)系。該方法可非更換地實(shí)現(xiàn)在線氣體傳感器動態(tài)校準(zhǔn),從整體上修正了運(yùn)輸微環(huán)境中氣體傳感器輸出—濃度映射參數(shù)以提高數(shù)據(jù)獲取精度。以鱘魚低溫?zé)o水休眠?;钸\(yùn)輸為試驗(yàn)流程,對重要環(huán)境氣體CO2、O2、NH3等濃度信息進(jìn)行了監(jiān)測與校準(zhǔn)試驗(yàn)。利用高精度、已校準(zhǔn)的氣體濃度記錄儀作為運(yùn)輸微環(huán)境氣體濃度測量標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行校準(zhǔn)試驗(yàn)評估。試驗(yàn)表明傳感輸出信號為TTL電平的CO2傳感器可提高測量精度3.28%,其精度提高程度低于線性或非線性函數(shù)輸出的氣體傳感器;對于輸出—濃度映射為非線性信號的NH3氣體監(jiān)測精度可提高4.14%;針對傳感輸出為線性函數(shù)關(guān)系的O2傳感器校準(zhǔn)效果最優(yōu),其監(jiān)測精度可提高4.71%。綜合對比運(yùn)輸氣體變化監(jiān)測數(shù)據(jù),驗(yàn)證了在不更換傳感器進(jìn)行離線氣調(diào)校準(zhǔn)的情況下,所提方法可較顯著地提高氣體濃度監(jiān)測精度,為有效精準(zhǔn)調(diào)節(jié)冷鏈運(yùn)輸微環(huán)境氣體濃度提供了調(diào)控依據(jù)。

    • >農(nóng)業(yè)信息化工程
    • 農(nóng)作物種植格局對遙感分類精度的影響

      2016, 47(10):318-324. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.040

      摘要 (2205) HTML (0) PDF 1.09 M (1773) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究不同作物種植成數(shù)、田塊形狀和田塊破碎度對作物遙感分類精度的影響,是科學(xué)評價(jià)作物遙感分類精度的基礎(chǔ)。采用GF—1遙感數(shù)據(jù),以時(shí)序植被指數(shù)的主要農(nóng)作物分類結(jié)果為基礎(chǔ),對研究區(qū)冬小麥—夏玉米作物種植區(qū)的分類精度與種植成分、田塊形狀和破碎度的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,種植成數(shù)與分類精度呈正相關(guān),田塊破碎度、田塊形狀指數(shù)與分類精度呈負(fù)相關(guān)。

    • 基于非線性特征的干旱影響評估研究

      2016, 47(10):325-331. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.041

      摘要 (1997) HTML (0) PDF 977.46 K (1121) 評論 (0) 收藏

      摘要:客觀地認(rèn)識干旱的非線性特征是干旱影響評估的關(guān)鍵,對制定抗旱減災(zāi)策略具有重要指導(dǎo)意義。以陜西省關(guān)中平原為研究區(qū)域,以核函數(shù)方法為非線性算法,基于核主成分分析方法(KPCA),將遙感反演的條件植被溫度指數(shù)(VTCI)映射到高維特征空間下對其進(jìn)行特征提取,并結(jié)合Copula函數(shù)構(gòu)建主成分間的聯(lián)合分布模型,確定2008—2013年冬小麥主要生育期的綜合VTCI;構(gòu)建綜合VTCI與冬小麥單產(chǎn)間的線性回歸模型,評估干旱對冬小麥產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)的主成分分析方法(PCA),KPCA能有效地提取干旱的非線性特征,且降維效果更好。與PCA—Copula方法構(gòu)建的回歸模型相比,應(yīng)用KPCA—Copula方法所建綜合VTCI與單產(chǎn)間的回歸模型的擬合度明顯提高,決定系數(shù)達(dá)到0.608(p<0.001),對應(yīng)模型的估測單產(chǎn)與實(shí)測單產(chǎn)之間的均方根誤差(RMSE)為298.1kg/hm2,相比于PCA—Copula的結(jié)果降低了60.1kg/hm2,且KPCA—Copula獲取的綜合VTCI更符合關(guān)中平原實(shí)際的干旱特征。這表明KPCA—Copula方法能夠較好地體現(xiàn)干旱的非線性特征,更加適用于干旱影響評估研究。

    • 基于CFD的夏季屋頂全開型玻璃溫室自然通風(fēng)流場分析

      2016, 47(10):332-337. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.042

      摘要 (2293) HTML (0) PDF 1.16 M (1662) 評論 (0) 收藏

      摘要:為研究自然通風(fēng)對屋頂全開型玻璃連棟溫室夏季降溫的影響,采用k—ε湍流模型和DO輻射模型建立了屋頂全開型溫室在夏季高太陽輻射和弱風(fēng)天氣下的CFD模型,將模型的模擬值與實(shí)測值進(jìn)行對比,兩者平均相對誤差為2.5%。利用建立的CFD模型,進(jìn)行了夏季高溫季節(jié)通風(fēng)降溫調(diào)控措施的試驗(yàn)分析。結(jié)果表明:屋頂全開窗玻璃溫室中,天窗的開窗角度應(yīng)與側(cè)窗配合,這樣能增強(qiáng)通風(fēng)的降溫效果;在側(cè)窗為45°時(shí),天窗調(diào)整至60°的溫室整體降溫效果優(yōu)于天窗45°或75°開啟角度。屋頂全開窗玻璃溫室在使用側(cè)窗和調(diào)控至合理開啟角度的天窗進(jìn)行聯(lián)合通風(fēng)的工況下,溫室整體溫度從38.4℃降至36.9℃,調(diào)控措施降溫效果明顯。

    • 基于隨機(jī)森林模型的山體滑坡空間預(yù)測研究

      2016, 47(10):338-345. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.043

      摘要 (2246) HTML (0) PDF 1.26 M (1397) 評論 (0) 收藏

      摘要:滑坡災(zāi)害空間分布的準(zhǔn)確預(yù)測是實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)的重要途徑。以2010年福建省順昌地區(qū)滑坡資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),分別應(yīng)用隨機(jī)森林模型和邏輯回歸模型對福建順昌地區(qū)山體滑坡發(fā)生與滑坡因子之間的關(guān)系進(jìn)行實(shí)證分析,通過模型變量篩選、模型精度分析,探討了隨機(jī)森林模型在我國南方山體滑坡空間預(yù)測中的適應(yīng)性。結(jié)果表明:隨機(jī)森林模型對滑坡發(fā)生數(shù)據(jù)的擬合效果比邏輯回歸模型好,其對順昌地區(qū)滑坡發(fā)生數(shù)據(jù)的預(yù)測精度為90.8%,而邏輯回歸模型的預(yù)測精度為81.8%;隨機(jī)森林模型對研究區(qū)滑坡發(fā)生的泛化能力比邏輯回歸模型好,其預(yù)測出高危險(xiǎn)區(qū)和較高危險(xiǎn)區(qū)所包含的滑坡比總和為66.05%,而邏輯回歸模型為63.34%。研究結(jié)果表明隨機(jī)森林模型的性能優(yōu)于邏輯回歸模型,可用于順昌地區(qū)基于滑坡因子的未來滑坡發(fā)生的預(yù)測預(yù)報(bào)。

    • DBSCAN算法優(yōu)化及在村鎮(zhèn)管理決策中的應(yīng)用

      2016, 47(10):346-350. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.044

      摘要 (1918) HTML (0) PDF 1.02 M (1564) 評論 (0) 收藏

      摘要:作為空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的一種,帶有噪聲的空間聚類應(yīng)用算法(DBSCAN算法)是基于密度的聚類算法,其可以從空間數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)任意形狀的聚類。本文研究了基于密度的空間聚類算法優(yōu)化原理及實(shí)現(xiàn)過程,分析了原始DBSCAN算法存在的問題,通過避免公共領(lǐng)域?qū)ο蟮闹貜?fù)查詢,減少對核心對象鄰域查詢的計(jì)算,優(yōu)化后算法的時(shí)間效率提高了33.73%。將優(yōu)化后的DBSCAN算法應(yīng)用于村鎮(zhèn)網(wǎng)格化管理,可對網(wǎng)格化管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行有效挖掘,為村鎮(zhèn)管理工作提供信息和輔助決策。

    • 基于視頻追蹤的豬只運(yùn)動快速檢測方法

      2016, 47(10):351-357,331. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.045

      摘要 (2593) HTML (0) PDF 3.12 M (1777) 評論 (0) 收藏

      摘要:自然條件下豬只日常運(yùn)動時(shí)間、距離、速度等構(gòu)成的運(yùn)動數(shù)據(jù),可作為豬只健康與舒適度狀況分析的重要依據(jù)。為快速準(zhǔn)確地捕獲及檢測豬場豬只的各種運(yùn)動信息,探討了基于視頻追蹤的豬只運(yùn)動信息檢測方法,該方法在基于顏色特征與輪廓特征相結(jié)合的多豬只目標(biāo)分割基礎(chǔ)上,通過基于最小化代價(jià)函數(shù)的橢圓擬合和最短距離匹配的目標(biāo)跟蹤,設(shè)計(jì)了運(yùn)動位移、運(yùn)動速度、運(yùn)動加速度和運(yùn)動角速度4個(gè)運(yùn)動信息的檢測算法。進(jìn)一步探索了基于運(yùn)動信息檢測豬只日?;钴S狀態(tài)、活動規(guī)律及行為識別方面的初步應(yīng)用。試驗(yàn)結(jié)果表明,該算法能夠識別多種顏色的純色豬只;分割粘連豬只成功率達(dá)92.6%;通過連續(xù)4d在廣州市力智豬場種豬室實(shí)時(shí)視頻測試表明,豬只日?;钴S狀態(tài)、活動規(guī)律和行為類別等信息均可通過豬只運(yùn)動信息表現(xiàn)出來。所提方案可快速、有效檢測豬只運(yùn)動信息,為豬只行為分析、健康與舒適度評估提供了依據(jù)。

    • >車輛與動力工程
    • 純電驅(qū)動工程機(jī)械自動怠速系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與試驗(yàn)

      2016, 47(10):358-364. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.046

      摘要 (2306) HTML (0) PDF 2.83 M (1174) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對工程機(jī)械節(jié)能需求,考慮挖掘機(jī)的典型工況,以保證在取消怠速恢復(fù)工作時(shí)執(zhí)行器入口能快速建立壓力為目標(biāo),提出一種基于蓄能器的二級怠速控制系統(tǒng),通過檢測先導(dǎo)手柄壓力、液壓泵出口壓力、執(zhí)行器入口壓力和蓄能器壓力等作為判斷條件,制定驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速切換規(guī)則。對影響怠速過程的關(guān)鍵元件液壓蓄能器的性能參數(shù)進(jìn)行分析,以選定的蓄能器參數(shù)在某1.5t純電驅(qū)動挖掘機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明所提出的二級自動怠速控制系統(tǒng)能在兩級怠速之間切換,且具有蓄能器的自動怠速系統(tǒng),與無自動怠速控制的系統(tǒng)相比,節(jié)能達(dá)36%;與無蓄能器的自動怠速系統(tǒng)相比,恢復(fù)工作時(shí)執(zhí)行器壓力建立更迅速,壓力更平穩(wěn),具有較好的操作穩(wěn)定性。

    • 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的柴油機(jī)韋博參數(shù)預(yù)測研究

      2016, 47(10):365-371. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.047

      摘要 (2561) HTML (0) PDF 1.82 M (1511) 評論 (0) 收藏

      摘要:韋博公式作為柴油機(jī)零維燃燒模型中較通用的放熱率計(jì)算半經(jīng)驗(yàn)公式,被廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)工作過程的仿真中,其模擬的準(zhǔn)確性主要依賴于公式中參數(shù)的選取,但常規(guī)選取方式存在一定的盲目性且普適性較差。針對這一問題,以上柴D4114B型發(fā)電用柴油機(jī)為例,提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的柴油機(jī)韋博公式參數(shù)的預(yù)測方法,通過實(shí)驗(yàn)所測缸壓曲線反推燃燒放熱率、放熱率曲線的數(shù)值擬合和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練建立可用于韋博公式參數(shù)預(yù)測的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,通過預(yù)測精度評價(jià)、預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比,驗(yàn)證了這種預(yù)測方式的準(zhǔn)確性。最后,基于該方法建立了柴油機(jī)的動態(tài)仿真模型,通過部分參數(shù)實(shí)驗(yàn)值與仿真值的比較,證明該方法在柴油機(jī)動態(tài)仿真中的可行性。

    • SCR系統(tǒng)尿素水溶液噴霧分解影響因素?cái)?shù)值模擬

      2016, 47(10):372-375,371. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.048

      摘要 (2024) HTML (0) PDF 1.54 M (1766) 評論 (0) 收藏

      摘要:為研究柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的尿素水溶液噴霧分解規(guī)律,建立了SCR尿素水溶液噴射霧化模型,進(jìn)行了尿素噴射及霧化過程的數(shù)值模擬,分析了排氣溫度、排氣流量、噴射速率和噴嘴布置位置對尿素水溶液分解的影響。結(jié)果表明,隨著排氣溫度的升高,排氣管內(nèi)壁尿素水溶液粒子密度逐漸降低,且排氣管內(nèi)壁出現(xiàn)尿素水溶液粒子堆砌的位置逐漸后移,NH3體積分?jǐn)?shù)隨排氣溫度的升高呈先升高后降低的變化趨勢,400℃時(shí)的NH3體積分?jǐn)?shù)較高;隨著排氣流量的增大,排氣管內(nèi)壁出現(xiàn)尿素水溶液粒子堆砌的位置明顯后移,NH3體積分?jǐn)?shù)降低;隨著尿素水溶液噴射速率的增大,排氣管內(nèi)壁尿素水溶液粒子密度逐漸增大,NH3體積分?jǐn)?shù)呈近似線性增加,排氣管內(nèi)壁出現(xiàn)尿素水溶液粒子堆砌的位置基本不變;隨著距離噴嘴布置位置的增大,尿素水溶液粒子的熱解和水解反應(yīng)進(jìn)行更為充分,NH3體積分?jǐn)?shù)逐漸增大。

    • >機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
    • 兩級徑向流蜿蜒式磁流變閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動態(tài)性能分析

      2016, 47(10):376-382,389. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.049

      摘要 (2038) HTML (0) PDF 1.74 M (1238) 評論 (0) 收藏

      摘要:設(shè)計(jì)了一種具有復(fù)雜液流通道結(jié)構(gòu)的兩級徑向流蜿蜒式磁流變閥,其液流通道主要由2段圓環(huán)軸向流、4段圓盤徑向流及3段中心小孔流組成。闡述了兩級徑向流蜿蜒式磁流變閥的工作原理,并推導(dǎo)了其壓降數(shù)學(xué)模型。采用有限元法(FEM)對兩級徑向流蜿蜒式磁流變閥電磁場進(jìn)行了建模仿真,分析了磁流變閥壓降變化規(guī)律,仿真結(jié)果表明加載電流為0.8A時(shí)壓降為5.81MPa。搭建了磁流變閥壓降性能及響應(yīng)特性測試實(shí)驗(yàn)臺,對不同加載電流及不同模擬負(fù)載下的磁流變閥壓降性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明加載電流為0.8A時(shí)壓降可達(dá)5.77MPa,與仿真結(jié)果基本相符。同時(shí),對磁流變閥壓力響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了測試分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的磁流變閥響應(yīng)迅速,響應(yīng)時(shí)間在3~7ms之間;并且響應(yīng)上升時(shí)間比下降時(shí)間短;負(fù)載對響應(yīng)時(shí)間沒有影響;激勵電流越大,響應(yīng)越快。

    • 數(shù)控機(jī)床幾何誤差相關(guān)性分析方法研究

      2016, 47(10):383-389. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.050

      摘要 (2359) HTML (0) PDF 1.60 M (1487) 評論 (0) 收藏

      摘要:為提高數(shù)控機(jī)床的精度, 降低裝配、制造過程產(chǎn)生的幾何誤差的影響,基于多體系統(tǒng)理論建立幾何誤差模型,在誤差相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上,提出了一種辨識關(guān)鍵性幾何誤差元素的方法。首先,基于多體系統(tǒng)理論及齊次坐標(biāo)變換方法建立了三軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差模型,構(gòu)建了幾何誤差元素相關(guān)性分析模型。其次,采用拉丁超立方抽樣方法在整個(gè)參數(shù)空間內(nèi)抽樣,有效避免了單因素分析的缺陷。最后,通過計(jì)算拉丁立方抽樣確定的誤差元素引起的空間幾何誤差,進(jìn)行相關(guān)性分析并辨識影響機(jī)床精度的關(guān)鍵幾何誤差元素。誤差補(bǔ)償后的圓測試對比結(jié)果表明,該方法可判別影響數(shù)控機(jī)床空間精度的重要誤差元素,并能夠定量辨識誤差元素對幾何誤差向量的作用效果,可為機(jī)床誤差補(bǔ)償及精度分配提供重要的理論參考。

    • Tripod并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析與樣機(jī)實(shí)驗(yàn)

      2016, 47(10):390-397. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.051

      摘要 (2401) HTML (0) PDF 2.58 M (1427) 評論 (0) 收藏

      摘要:對Tripod并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,計(jì)算了機(jī)構(gòu)自由度,采用矢量代數(shù)法和數(shù)值法求出了運(yùn)動學(xué)位置逆解和位置正解。利用Jacobian矩陣的條件數(shù)對其進(jìn)行了運(yùn)動性能評價(jià),分析了其可達(dá)工作空間。計(jì)算結(jié)果表明該機(jī)構(gòu)具有優(yōu)越的各向同性性能和廣闊的可達(dá)工作空間。通過ADAMS和Matlab運(yùn)動學(xué)仿真軟件對正解和逆解分別進(jìn)行了驗(yàn)證。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所建模型的正確性。并對Tripod并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)進(jìn)行了精確定位實(shí)驗(yàn)、直線插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)和圓弧插補(bǔ)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)證明機(jī)構(gòu)所建數(shù)學(xué)模型的正確性。

    • 五連桿足式機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化算法

      2016, 47(10):398-404. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.052

      摘要 (2613) HTML (0) PDF 1.36 M (2119) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了減小腿部轉(zhuǎn)動慣量,提高承載能力,提出了一種電驅(qū)式2自由度平面五桿機(jī)構(gòu)的腿部結(jié)構(gòu)。然而桿件尺寸會對機(jī)器人性能產(chǎn)生影響,為了得到最優(yōu)五桿尺寸參數(shù),對腿部運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行分析,建立關(guān)節(jié)電機(jī)峰值力矩、峰值角速度、單個(gè)步態(tài)周期內(nèi)總能耗與五桿尺寸參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系,構(gòu)建面向機(jī)器人五桿尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)的多目標(biāo)優(yōu)化模型,采用層次分析法確定各目標(biāo)決策屬性權(quán)重,將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)優(yōu)化問題,利用遺傳算法得到機(jī)器人總體性能最優(yōu)解。在ADAMS中建立優(yōu)化前后的機(jī)器人腿部模型,進(jìn)行行走仿真試驗(yàn),并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比,再根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行電機(jī)選型,使機(jī)器人自重減少7.8%,有利于負(fù)載能力和續(xù)航能力的提高,從而驗(yàn)證了本文所提算法的正確性和有效性。

    • 水面矢量推進(jìn)器仿生設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

      2016, 47(10):405-412. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.10.053

      摘要 (1955) HTML (0) PDF 2.51 M (1149) 評論 (0) 收藏

      摘要:以蛇怪蜥蜴為仿生對象,基于蛇怪蜥蜴股骨旋轉(zhuǎn)帶動兩腳踏水的高速運(yùn)動行為,設(shè)計(jì)了水面仿生矢量推進(jìn)器,增加了驅(qū)動力輸出維數(shù),實(shí)現(xiàn)了可控的托舉力、推進(jìn)力和轉(zhuǎn)矩輸出。結(jié)合RNG k—ε湍流方程和PISO算法,構(gòu)建推進(jìn)器的流體動力學(xué)模型,獲得了葉片徑向和軸向的最優(yōu)設(shè)計(jì)形狀,推導(dǎo)了驅(qū)動力與葉片長度和寬度的數(shù)學(xué)函數(shù)。最后,搭建矢量推進(jìn)器試驗(yàn)系統(tǒng),驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算模型的正確性;進(jìn)行兩棲車輛樣機(jī)試驗(yàn),矢量推進(jìn)器驅(qū)動車體實(shí)現(xiàn)了10.6°仰角狀態(tài)的滑水航行,為水面裝置減阻提速提供了一種新思路。

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