• 2016年第47卷第10期文章目次
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    • >农业装备与机械化工程
    • 基于双切圆寻线模型的农机导航控制方法

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

      摘要 (2771) HTML (0) PDF 1.29 M (1786) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对油菜直播机组导航作业中田头换行、转弯等直线跟踪之间的衔接控制问题,设计了一种适用于2BFQ—6型油菜精量联合直播机导航的双切圆寻线模型控制方法。对初始偏差较大时拖拉机的寻线路径进行了定量分析,获得最优寻线路径的几何关系,依据该关系构建控制决策方法。所建决策方法根据拖拉机位姿状态选择相匹配的控制方程组,计算获得前轮转角以实现导航控制。进行了双切圆寻线模型参数仿真优化和性能与适应性仿真试验。使用该模型控制器进行拖拉机路面导航试验,结果表明:当行驶速度为0~7m/s,拖拉机与目标直线初始横向偏差为7m,初始航向偏角为90°时,控制器横向偏差响应的超调量不超过3%,上升时间小于14s,调节时间不大于19s,较纯追踪模型方法的超调量和调节时间更小;田间和路面试验结果表明:该模型控制方法对2BFQ—6型油菜精量联合直播机导航作业过程中的对行播种起始位姿调整和套行作业自动转弯操作具有指导价值。

    • 稻麦秸秆旋耕作业中受力与位移分析

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

      摘要 (2566) HTML (0) PDF 1.53 M (1978) 评论 (0) 收藏

      摘要:常见稻麦秸秆在实际作业过程中与刀具作用发生2种变形:挤压秸秆发生弯曲变形和剪切秸秆发生剪切变形,根据2种变形设置弯曲试验和剪切试验,分别测试15~30mm/min加载速率下弯曲强度和剪切强度。试验结果表明,小麦秸秆抗弯强度随着加载速率增加而减小;水稻秸秆抗弯强度随着转速增加,表现为先增加后减小。小麦秸秆剪切强度随着加载速率增加,表现为先增加后减小;水稻秸秆剪切强度随着加载速率增加而增加。其次在田间试验中,根据2种变形设置横纵向秸秆以及180~280r/min的刀轴转速,并对其反旋作业。采用同位素示踪法,即根据标记秸秆前后坐标变化值来代替机具在幅宽范围内纵横向秸秆的位移变化,将得到的标记点坐标在三维坐标系中用Matlab绘制成曲线,该曲线形状与旋耕刀片在刀轴上排列相似。耕作后位移和坐标结果表明:水稻秸秆位移大于小麦秸秆位移,水稻秸秆标记点位移变化较小麦秸秆标记点位移变化均匀;2种秸秆排列方式对应2种分布情况:纵向标记秸秆坐标在X轴上以零点对称分布,横向标记秸秆坐标在X、Z轴上两侧对称分布。基于以上因素考虑,实际作业中,选择刀轴转速230r/min以及改变秸秆在田间排列方式,以使秸秆还田效果达到更佳。

    • 玉米精量排种器排种质量自动检测仪设计与试验

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

      摘要 (2710) HTML (0) PDF 2.42 M (2368) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了方便、准确地检测不同种类玉米精量排种器的排种性能参数,设计了一种排种质量自动检测仪。该检测仪由PLC、伺服电动机、光电传感器、触摸屏组成,可以在不同播种参数(如播种粒距、播种速度、排种盘型孔数)下实时检测排种器的合格率、漏播率、重播率、粒距变异系数等播种质量参数,并可以检测指夹式排种器各个指夹的重播数和漏播数,同时对种子的下落情况进行实时的动画模拟;当下种粒数达到设定的下种目标时,系统自动停止检测并将检测到的排种质量参数自动显示和保存。为验证该检测系统的检测精度,分别与JPS—12型检测台和MeterMax型排种器检测仪进行了对比试验,试验结果表明:在4、8、12km/h 3种播种行进速度下,本文检测仪的检测精度与JPS—12型检测台的检测精度相近(检测结果相差不超过2%);在4~12km/h的速度下,本文检测仪的检测精度与MeterMax型排种器检测仪的检测精度也相近(对指夹式排种器的检测结果相差小于2%,对气吸式排种器的检测结果相差小于0.7%)。试验证明该检测仪的检测精度符合使用要求。

    • 断根嫁接苗自动栽植装置设计与试验

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

      摘要 (2434) HTML (0) PDF 1.46 M (1700) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步提高断根嫁接苗育苗作业的自动化程度,针对现有的瓜科蔬菜嫁接机嫁接完成后幼苗栽植一直依靠人工作业的现状,设计了断根嫁接苗自动栽植装置,包括移苗机构、插苗机构、插孔机构等关键机构,并对关键部件进行了仿真。仿真结果表明,当插苗运送气缸上升速度与插苗手爪打开速度的比值在0.22~0.55之间时,插苗手爪可以顺畅撤离穴盘,并不会对已栽植好的嫁接幼苗产生影响。并对装置栽植性能进行了试验,试验结果表明,装置的栽植成功率为92%,最长栽植时间为7s/株,可较为理想地与相应的瓜科断根蔬菜嫁接机配套使用,满足其自动育苗的要求。

    • 差速式三通道鲜杏动态定向输送装置设计与试验

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

      摘要 (3430) HTML (0) PDF 1.69 M (1613) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对杏干加工过程中鲜杏切瓣劳动强度大、效率低、质量差和卫生难以保障等问题,在对鲜杏几何特性及空间三轴旋转转动惯量研究基础上,提出了基于空间几何最小作用量原理的差速带式鲜杏动态定向输送原理,确定了样机的总体结构方案;进行了差速式鲜杏定向输送机理分析和关键工作部件的结构设计,设计了相应的鲜杏动态定向输送装置;以赛买提鲜杏为试验对象,以定向带/夹持带速比、定向带上口间隙和鲜杏尺寸为试验因素,定向准确率和切割准确率为试验指标,进行了鲜杏动态定向输送装置的性能试验;通过正交试验分析表明:定向带与夹持带速比为6.52,定向带上口间隙为15mm,鲜杏横径尺寸为32.1~35.0mm时,鲜杏在输送过程中的定向准确率为87.4%,切割准确率为85.6%。

    • 打结器割绳脱扣机构与绕绳机构作用分析与改进设计

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

      摘要 (2466) HTML (0) PDF 3.39 M (1430) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对打结器脱扣失效和刚性碰撞的问题,分析割绳脱扣机构与绕绳机构的相互作用机理,仿真刀臂的受力—形变,得到刀臂沿打结嘴轴方向的刚度为801.05N/mm,脱扣凹槽与打结嘴的过盈量合理设计范围应为[0.38mm, 0.59mm];同时得到最大正压力下割刀在刀臂变形后与Oxy、Oxz和Oyz平面夹角变化分别为0.659°、0.4759°和0.4555°,这为割刀安装补偿量提供数据支持;依据刚—柔碰撞原理,设计一种弹性化打结嘴轴系,仿真得到该轴系使脱扣凹槽—打结嘴首次接触力在脱扣和回程阶段分别比原轴系减小46.3%和83.9%,因此该方案可减轻碰撞,同时具备提升脱扣率的优点,最后成功试制样品,实际打捆试验证明了该方案的可行性。

    • 基于多目标模糊优化的低比转数多级自吸喷灌泵研究

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

      摘要 (2459) HTML (0) PDF 1.60 M (1386) 评论 (0) 收藏

      摘要:在单级自吸离心泵基础上,提出了一种具有高自吸性能及优良外特性的多级自吸泵的自吸装置。基于多目标模糊优化设计,确定追求关死点扬程极大值、最大轴功率极小值的多目标优化模型,结合设计经验及工艺需求建立相关约束条件,并进行非线性极值求解,最后以最优解完成过流部件的水力优化设计。对多级自吸喷灌泵进行了外特性试验,发现原始模型泵的关死点扬程和最大轴功率分别为10.7m和250.4W,而新模型泵的关死点扬程和最大轴功率分别为13.3m和189.6W。

    • 双向流道立轴潜水泵系统流动特性研究

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

      摘要 (2280) HTML (0) PDF 1.54 M (1471) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索将潜水电泵和双向流道泵装置结合在一起的双向流道潜水电泵系统,通过CFX软件对该系统进行全流道数值模拟,获得了系统内的流动特性,并预测了泵装置的水力性能。对进水流道内加设不同导流措施的水流特性进行了分析,结果表明,加设椭圆线导流锥的进水流道出口流速分布均匀度效果最好,能够防止有害旋涡,保证水泵运行的进水条件。应用特别设计的、单边18°的大扩散角出水室,有效地抑制了脱流和水力损失,确保水泵系统整体效率水平。在高精度水力机械试验台进行了模型试验。试验结果表明,泵装置扬程为3.11m,流量为256L/s,泵装置效率达到71.9%,正、反向分别高于可逆式双向潜水泵装置7和13个百分点。说明双向流道配立轴潜水泵装置具有良好的工程应用价值。模型试验结果和性能预测结果在高效区范围内吻合,数值计算得到较好的验证。

    • 混流泵非均匀轮缘间隙流场数值计算

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

      摘要 (2008) HTML (0) PDF 2.49 M (1495) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究非均匀轮缘间隙下混流泵叶轮内部流场,基于RNG k—ε模型,采用SIMPLEC算法对混流泵在0、0.3、0.5mm偏心距下的内流场进行数值模拟,对比分析了有、无偏心状态下混流泵外特性、叶片表面静压分布、周向压力和湍动能分布以及轮缘间隙流场的流线分布。研究结果表明,数值模拟采用的网格类型、湍流模型能够较为准确地计算混流泵的内部流动特性。0.5mm偏心距下混流泵扬程最大下降了9.8%,设计工况点效率下降了4.3%,高效点向大流量偏移;偏心对混流泵叶轮进出口压力分布影响较大,靠近偏心一侧的叶片出口轮缘处压力分布呈现沿径向梯度分布趋势且周向压力分布严重不均;非均匀轮缘间隙严重干扰了端壁区流场,使轮缘间隙流场的泄漏流、二次流等不稳定流动现象明显增多,湍动能耗散随着偏心距增大不断加剧,水力损失增大,是造成效率下降的主要因素。

    • 半开式单叶片螺旋离心泵叶轮内部压力脉动研究

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

      摘要 (2137) HTML (0) PDF 1.40 M (1267) 评论 (0) 收藏

      摘要:半开式单叶片螺旋离心泵由于叶轮结构不对称、叶轮与蜗壳之间的动静耦合作用以及叶顶间隙泄漏等因素的共同作用,泵内部伴随着很强的压力脉动效应,不利于机组的安全运行。针对比转数ns为237的半开式单叶片螺旋离心泵,以CCM+为仿真平台,采用多面体网格划分计算区域,进行全流场定常/非定常数值计算,监测叶轮叶片进口附近及叶片中部区域的压力脉动。结果表明:数值计算监测得到的压力脉动趋势与试验结果基本一致,但在监测点位置刚好离开叶片吸力面一定距离,并与同一轴向高度处叶片压力面具有较大圆周距离范围内时,数值计算得到的压力波动变化趋势与试验结果存在一定差异。结合数值计算得到的监测点附近压力云图分析发现,当叶片压力面逼近监测点时,压力达到最大值,并在叶片圆周厚度1/3处时,压力达到最小值。另外,从压力最低点到压力最高点范围内,2个监测点位置在5个工况下,压力波动均呈现出3种斜率变化。

    • 导叶叶片数对井用潜水泵性能的影响

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

      摘要 (2041) HTML (0) PDF 1.94 M (1564) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取一典型井用混流式潜水泵作为研究对象,借助数值模拟和试验测量的方法研究导叶叶片数对井用潜水泵性能的影响。在导叶叶片型线不变的情况下,通过调整叶片数6、7、8共3个方案进行数值模拟。以单级泵模型建立计算域,划分高密度结构化网格,通过网格无关性分析确定了合适的网格划分方案。基于SST k—ω 湍流模型和标准壁面函数进行多工况数值模拟,对不同叶片数方案的泵性能预测结果进行了对比。证实在小流量工况下,叶片数的增加提高了导叶叶片流道内整流效果,泵的扬程随叶片数的增加而提高。然而在大流量工况下,过多的叶片会占据更多的流道面积,并产生较大的水力损失。7叶片方案的进口面积与叶轮出口面积匹配较好,水力损失较小。将7叶片方案进行了加工制造和样机性能试验,试验结果表明模型泵性能优秀,高效区宽且具有无过载特性。数值模拟预测的扬程和功率均略高于试验结果,预测的泵效率与试验值基本一致,两者随流量变化的整体趋势基本一致,证实本文数值模拟具有一定的精度。

    • 双流道泵叶轮边界涡量流分析与水力优化

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

      摘要 (2159) HTML (0) PDF 1.68 M (1844) 评论 (0) 收藏

      摘要:为优化双流道泵叶轮,对原始泵的内流场进行数值模拟,引入边界涡量动力学理论进行流动诊断,分析了叶轮表面的边界涡量流(BVF)、摩擦力线以及涡量线的分布规律,找到了叶轮内产生不良流动的位置及其动力学根源。根据流动诊断结果,有针对性地调整影响双流道泵叶轮内流状态的结构参数,得到优化后的双流道泵叶轮。联合CFD计算和边界涡量动力学流动诊断方法,对比分析了优化前后的双流道泵叶轮,结果表明:优化后叶轮表面的BVF、摩擦力线以及涡线分布得到明显改善,BVF峰值和均值均显著降低,均匀性指数更接近于1,流动分离被抑制,叶轮受力状况得到改善,扬程和效率等水力性能明显提高。研究结果证明了基于边界涡量动力学理论的流动诊断和优化方法在流道式叶轮机械中应用的可行性。

    • >农业水土工程
    • 水氮耦合对滴灌复播油葵氮素吸收与土壤硝态氮的影响

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

      摘要 (2578) HTML (0) PDF 988.83 K (1199) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解新疆北部石河子地区水氮耦合对滴灌复播油葵的氮素累积、转运分配与吸收利用及土壤硝态氮累积动态的影响,以大田试验为基础,结合室内试验,以当地油葵主栽早熟品种“新葵杂五号”为供试材料,在滴灌条件下进行水氮二因素三水平完全处理小区试验。结果表明,不同水氮组合的滴灌复播油葵各器官氮素累积生育前期均以叶片为主,生育后期均以花盘为主。水氮组合对滴灌复播油葵各器官在各生育期对氮素的累积、分配、转运与吸收利用及油葵产量均具有显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)的互作效应。适当范围内(施纯氮量小于等于232kg/hm2、灌水量小于等于3000m3/hm2)增水增氮可以促进油葵各器官对氮素的有效累积,促进油葵氮素的转运与吸收利用,达到促进油葵高产的目的。水氮耦合对滴灌复播油葵土壤硝态氮累积量影响显著。随施氮量增加,0~80cm土壤硝态氮累积量增加;随灌水量增加,土壤硝态氮累积量在0~40cm土层降低,在40~80cm土层增加;收获后,随灌水量和施氮量增加,土壤硝态氮相对累积量在40~80cm土层增加,在0~40cm土层降低。结合油葵产量与植株对氮素吸收转运的表现,该试验最佳花盘全氮增加量为2.16g/株,产量为3597.11kg/hm2,最优水氮组合为灌3000m3/hm2,施纯氮232kg/hm2。

    • 横坡垄作下土壤湿润速率对褐土坡面侵蚀特征的影响

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

      摘要 (2075) HTML (0) PDF 1.11 M (1461) 评论 (0) 收藏

      摘要:不同土壤湿润速率和侵蚀类型下团聚体破碎存在较大差异,进而诱发坡面侵蚀特征变化。横坡垄作特有的侵蚀过程可能改变土壤湿润速率对坡面侵蚀特征的影响效应。以褐土横垄为研究对象,基于室内模拟降雨试验,研究5个土壤湿润速率下(10、20、30、60、90mm/h)不同侵蚀阶段的产流产沙和团聚体迁移规律。结果表明,细沟间阶段径流量随土壤湿润速率的增大而增加,而细沟阶段不同土壤湿润速率间的径流量无显著差异。2个阶段内,侵蚀量均随土壤湿润速率的增大而增加,与土壤湿润速率10mm/h相比,20、30、60、90mm/h速率下的侵蚀量分别显著增加25.16%~115.51%、95.02%~144.34%、151.03%~164.49%、249.42%~398.91%。细沟间阶段,土壤湿润速率的变化仅改变了产沙过程,而细沟阶段产流产沙过程均随土壤湿润速率发生了改变。主要迁移粒级—微团聚体流失所增加的细沟间和细沟侵蚀阶段分别主要来自2~5mm和0.25~0.5mm团聚体的破碎,而相应控制这2个粒级破碎的关键土壤湿润速率分别为20mm/h和10mm/h。不同阶段下迁移团聚体平均重量直径由大到小依次为细沟阶段、湿润处理后、细沟间阶段。

    • 灌溉水质对土壤饱和导水率和入渗特性的影响

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

      摘要 (2472) HTML (0) PDF 1.08 M (1609) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究淡水与微咸水降水头入渗的差异,采用矿化度为1.0g/L的微咸水与去离子淡水,对滨海围垦区粉砂土与南京黄棕壤土进行了一维降水头积水入渗试验。试验结果表明,采用微咸水入渗可以增大2种土壤的入渗能力,且对黄棕壤土的影响更为明显。利用Philip入渗模型对试验数据进行拟合,结果表明,模型可以较为精确地描述2种土壤的微咸水降水头入渗过程,且模型对黄棕壤土入渗过程的拟合精度更高。土壤水分与盐分再分布过程中,在粉砂土上层,微咸水灌溉对盐分的淋洗效果与淡水灌溉相近,但在土壤深层微咸水灌溉使土壤的积盐量显著高于淡水。采用淡水灌溉的黄棕壤土,土壤表层脱盐、深层积盐;采用微咸水灌溉的土柱剖面均明显积盐,且因表层土壤孔隙结构被破坏,持水能力增强,使表层土壤与深层土壤均积累了较高含量盐分。

    • 基于水肥一体化的酿酒葡萄高效栽培与效益分析

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

      摘要 (2166) HTML (0) PDF 659.61 K (1933) 评论 (0) 收藏

      摘要:水肥一体化技术在干旱、半干旱区应用广泛,为了探究水肥一体化技术在酿酒葡萄上的应用效果及经济效益,以“赤霞珠”为研究对象连续3a对宁夏贺兰山东麓传统水肥管理(CK)、滴灌+常规施肥管理(DF)和水肥一体化栽培方式(FI)下酿酒葡萄产量、品质、成本及经济效益进行了分析。结果表明,水肥一体化前期投入较传统水肥管理偏高,酿酒葡萄水肥一体化增产效果较差,但品质及价格提升明显,葡萄原料收购价显著高于传统种植模式,灌溉水量和农药用量显著降低。与传统水肥管理相比,水肥一体化节约水费1853元/hm2,节约人工成本9585元/hm2,年均收益达到43128元/hm2,产投比高达2.98,而传统水肥管理下年均亏损7192元/hm2,产投比仅为0.77。传统水肥管理不仅成本高,而且产出低,水肥一体化则成本低,产出高,是解决干旱区酿酒葡萄品质低下、劳动投入量大、经济效益低的有效措施。在宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄园开展水肥一体化技术能显著改善品质,节本增效,适宜在干旱、半干旱区域广泛使用。

    • 泾惠渠灌区作物种植结构变化对灌溉需水量的影响

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

      摘要 (2527) HTML (0) PDF 2.40 M (2010) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究种植结构变化对灌区作物需水量和灌溉需水量的影响,能够为作物生育期的灌溉用水管理和农业水资源规划提供基础数据。依据泾惠渠灌区实测降水和蒸发蒸腾等气象数据,采用FAO推荐的Penman—Monteith公式和作物系数法计算灌区主要作物需水量;通过频率计算和配线法确定灌区丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)的有效降水量;根据1988—2014年Landsat卫星遥感影像提取的泾惠渠灌区不同历史时期农业种植结构数据,计算典型水文年份灌区总灌溉需水量,并分析作物需水量和灌溉需水量在不同典型水文年的年际和月际变化。结果表明,随着泾惠渠灌区农业种植结构的变化,灌区总的作物需水量和灌溉需水量都呈现显著下降趋势。但泾惠渠灌区在1988—2005年间,单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量都基本保持不变,随后均呈小幅下降趋势。各月份作物总需水量和总灌溉需水量除6月份之外,其余各月份都呈现显著下降趋势;但在此期间,灌区单位面积平均作物需水量和平均灌溉需水量除在4、8、9月份呈下降趋势,而6月份呈显著增加趋势外,其余各月份基本保持不变。灌区总的作物需水量和灌溉需水量的下降主要是由农作物种植面积大量减少所致,种植结构的变化对其影响较小,但灌区种植结构调整后的作物需水量状况更符合区域有效降水特点。

    • 基于多元回归的栅格水系阈值计算模型

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

      摘要 (2168) HTML (0) PDF 1.70 M (1611) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对栅格水系提取中汇流累积量阈值对水系密度和质量的影响,以湖北省为研究样区,探索不同水流分配策略下,地形、降水量和植被因素与最佳水系阈值间的相关性,采用多元线性回归方法建立水系阈值计算模型。结果表明,最佳水系阈值与区域坡度、多年降水量以及植被覆盖率存在明显的正相关性,地势越陡峭、降水越充沛、植被越丰富,汇流累积量阈值越大。基于多元线性回归的栅格水系阈值提取模型能够有效融合不同区域的多源影响因素,得到合理的汇流累积量阈值。在不同水流分配策略下,方程的置信水平均大于0.95,模拟的数字水系与实际水系具有较高的相似度,能够为农林规划和灾害预测等行业提供合理的水文信息。将该方法用于其他流域,同样可以取得较好的提取效果。

    • 浅层填沙滴灌种植枸杞改良龟裂碱土重度盐碱荒地研究

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

      摘要 (2326) HTML (0) PDF 1.59 M (1326) 评论 (0) 收藏

      摘要:龟裂碱土重度盐碱荒地主要分布在我国西北旱区,其土壤碱化度高、结构差、导水率低是制约其改良利用的关键因素。通过在滴头下方设置沙穴,探索在滴灌条件下种植枸杞的方式改良利用该盐碱荒地的可行性。通过设置-5kPa(S1)、-10kPa(S2)、-15kPa(S3)、-20kPa(S4)和-25kPa(S5)5个不同土壤基质势控制灌水下限处理,寻求最优的滴灌灌溉制度。结果表明,种植后土壤水分入渗性能得到显著改善,滴头下湿润区域面积不断增大,逐渐形成一个脱盐区(ECe<4dS/m)。控制较高的土壤基质势下限,有利于土壤盐分的淋洗。滴灌种植后土壤的ECe/SARe显著增加,说明土壤盐分组成特征发生变化,土壤物理性质得到改善;土壤速效养分含量显著增加,其中硝态氮表现出较强的随水迁移性,存在淋失风险,而速效磷随水迁移性弱,主要积累在0~20cm深度内。种植3a之后,S1成活率最低(56.8%),S3最高(81.1%),而S2、S3和S4产量显著高于其他处理(p<0.05),三者之间差异不显著,均为900kg/hm2左右,达到当地良田水平。结合土壤水盐特征、养分分布及枸杞生长等各方面因素,可以通过在滴头下设置沙穴滴灌种植枸杞的方式改良龟裂碱土重度盐碱荒地,并在种植前2a控制土壤基质势下限为-10kPa,从第3年改为-20kPa。

    • 基于主成分分析的不同预处理麦秸改良土壤效果评价

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

      摘要 (2564) HTML (0) PDF 661.80 K (1615) 评论 (0) 收藏

      摘要:以7种不同预处理(T1~T7)麦秸改良土壤为试验数据,选用150min累积入渗量(I150)、有效含水率(θ)、土壤累积蒸发量(Ec)、土壤团聚体分形维数(FD)、土壤孔隙分形维数(Dp)、秸秆分解率(Rd)、全氮含量(wTN) 7个相互独立的指标,基于主成分分析方法研究不同预处理秸秆还田后,对土壤入渗特性、土壤水分有效性、持水性、结构稳定性、土壤孔隙、秸秆分解率、土壤全氮含量7个方面的改良土壤效果进行评价。将各评价指标的加权和作为改良土壤效果的综合主成分指标。结果表明,改良效果综合主成分可以代表86.93%的不同预处理麦秸改良效果变异信息,且服从正态分布,具有较好的代表性和客观性,可以用于预处理麦秸改良土壤效果的评价。在7个指标中,第一公因子以全氮含量(wTN)、孔隙分形维数(Dp)、土壤团聚体分形维数(FD)、土壤有效含水率(θ)的贡献率较大(达49.92%);第二公因子以秸秆分解率(Rd)、累积入渗量(I150)和土壤累积蒸发量(Ec)的贡献率较大(达37.01%)。不同预处理秸秆改良土壤综合效果优劣依次为T6、T7、T3、T5、T4、T2、T1。氨化秸秆对土壤的综合改良效果优于未氨化秸秆,粉碎秸秆对土壤的综合改良效果优于未粉碎秸秆,氨化秸秆与硫酸钙改良剂混合还田的土壤改良效果优于与硫酸铝改良剂混合配施措施。

    • 坡面薄层水流滚波演变规律试验研究

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

      摘要 (2073) HTML (0) PDF 3.42 M (1595) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探求坡面薄层水流滚波产生机理及其演化规律,采用变坡水槽试验,结合超声波测量技术,研究了5种坡度和21种单宽流量下坡面薄层水流的水力特性及失稳特征。结果表明,试验条件下,坡面水流流态指数平均值为0.536,水流流态以紊流为主,流型为急流;特定粗糙床面条件下,随着流量的增加,水流经历失稳到滚波猝灭再到二次失稳的演变过程;滚波猝灭临界流量随着坡度的增大而逐渐减小,其临界雷诺数在509~602之间,临界弗汝德数在3.29~7.39之间;随着流程长度的增加,滚波的波速变化不大,波长和波高逐渐增大,频率逐渐减小,滚波发生沿程聚合现象;当单宽流量和坡度增大时,波速和频率均随之增大,波长变幅不大,而波高呈现先增大后减小的抛物线型变化趋势。

    • 哈尔滨市一次降雪过程多环芳烃的污染特征研究

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

      摘要 (2553) HTML (0) PDF 1.39 M (1563) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究我国高寒地区典型城市降雪中多环芳烃(PAHs)的污染水平及空间分布特征,根据哈尔滨市不同功能区域划分,共布设9个采样点进行降雪样品的采集,并利用GC—MS测定PAHs的浓度。结果表明,哈尔滨市降雪中16种PAHs的总质量浓度范围为33.2~2306.6ng/dL,平均质量浓度为1144.38ng/dL,PAHs质量浓度具有明显的功能区域差异,其空间分布体现为:农村1724.1ng/dL,商业交通混合区1662.6ng/dL,市区公园832.0ng/dL,居民区528.6ng/dL和郊区33.2ng/dL,农村和商业交通混合区PAHs的浓度约为郊区的50倍,其中污染源和大气扩散条件是影响降雪中PAHs浓度呈现区域化差异的主要原因。研究发现3~4环PAHs含量相对较高,约占PAHs总浓度的66.8%~77.3%,PAHs的单体含量也存在较大差异,其中菲(Phe)的含量在所有单体中最高。降雪样品中2环PAHs处于强变异,而其他环数PAHs则表现为中等变异,污染来源与理化性质的不同均可能会造成PAHs的空间异质。结合比值法和因子分析法,初步判定哈尔滨市降雪中PAHs主要来源为煤和生物质的燃烧,以及汽车尾气排放等。

    • 辐射模型不同率定方法总辐射数据缺失插补比较

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

      摘要 (2179) HTML (0) PDF 3.07 M (1403) 评论 (0) 收藏

      摘要:在长期连续观测中,总辐射(Rs)的观测数据通常有不同程度的缺失。基于日照时数的Angstrom—Presscott(A—P)模型是一种广泛应用且精度较高的总辐射估算经验模型。选取A—P模型3种不同参数率定方法(M1:每年率定,M2:分月率定,M3:多年率定),基于6个辐射站的辐射资料,对年平均Rs、年平均ET0、参数取值和插补精度进行了比较。t检验结果表明,3种方法下A—P模型在昌都站数据插补无明显差异,Rs年际变化大是造成该站Rs模拟不准的主要原因。在宜昌和南宁站,M1方法进行数据插补精度高于其他方法,M1方法Rs 缺失天数分别为40d和70d时,两站计算的参考作物蒸发蒸腾量(ET0)与实测Rs计算的ET0相比,t检验无明显差异。M2与M3相比精度稍高,但在昆明、赣州、杭州和南宁站冬季精度更高且6—8 月份精度更低。与1990年以前相比,各站点A—P模型参数a在1990年以后有明显上升,工业污染导致气溶胶增加是原因之一。A—P模型在极端年份率定精度不高,在极端炎热气候年份,应用该模型用于灌溉预报时会低估作物耗水量,可能会给决策带来风险。该研究结果可用于A—P模型的风险评估和提高总辐射时间序列数据缺失情况下的插补精度。

    • 基于常规气象资料估算南方地区日辐射总量方法比较

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

      摘要 (2950) HTML (0) PDF 5.70 M (1336) 评论 (0) 收藏

      摘要:日地表总辐射量(Rs)是作物生长模型和参考作物蒸发蒸腾量估算的重要基础数据,但我国只有约1/20的气象站能够直接观测Rs。由于气温资料很容易获得,使用基于基本气象资料的经验模型是估算Rs的常用方法。以1982—2014年南方20个气象站的气象资料为基础,对Bristow—Campbell (B—C)方法和Hargreaves(Harg)方法各6种不同形式重新进行了参数率定,并对以上方法和支持向量机15种参数输入形式进行了适用性评价,结果表明:支持向量机模型整体好于B—C方法和Harg方法。其中,以最高温度(Tmax)、最低温度(Tmin)、相对湿度(RH)和降水量(P)为输入变量的支持向量机模型精度最高,其20站平均R2达到0.80、RMSE平均为3.20MJ/(m2·d),且在包含降雨量资料后,不存在Rs为负或大于地外总辐射量(Ra)的问题。仅有温度资料时,支持向量机模型的20站平均R2为0.74,RMSE为3.72MJ/(m2·d)。不同输入变量对支持向量机模型预报Rs的精度影响不同,输入变量为Tmax和Tmin优于输入变量为ΔT;而除温度资料外,当拥有相对湿度和降水量资料时,模型优劣依次表现为RH+P、RH、P。经验模型中B—C方法的M1和M3以及Harg方法的M10和M12模型精度较好,其R2为0.69~0.70、RMSE在4.00MJ/(m2·d)左右,但M10和M12模型对气象资料要求更高,除日温度差外,需要降水量资料,同时还存在有降水时日Rs严重高估或负值问题。

    • 长株潭地区耕地生态安全评价研究

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

      摘要 (2536) HTML (0) PDF 1.79 M (1485) 评论 (0) 收藏

      摘要:耕地生态安全关系到可持续发展和粮食安全。以长株潭地区耕地为研究对象,基于改进的PSR模型构建耕地生态安全评价指标体系,运用组合赋权法确定指标权重,并对长株潭地区耕地生态安全进行定量分析和评价。结果表明,在2000—2012年,研究区域耕地生态安全综合指数从37.59增加到55.82,生态安全整体水平呈波动上升趋势。其中,压力指数由23.37下降到4.14,年均减少率为6.86%;状态指数从10.00增加到33.55,年均增长率为19.63%;响应指数从4.22增加到18.12,年均增长率为27.45%。影响耕地生态安全的主要因素是耕地环境质量指数、第一产业产值占GDP比重、单位耕地农业机械化水平、单位耕地粮食产量、环保投资额占GDP比重和当年造林面积。

    • >农业生物环境与能源工程
    • 农村固体废弃物堆肥胡敏酸还原土壤Fe3+矿物研究

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

      摘要 (1881) HTML (0) PDF 1.24 M (1497) 评论 (0) 收藏

      摘要:堆肥胡敏酸作为农村固体废弃物资源化处置的重要产物,除具有保水保肥的功能外,还具有氧化还原特性。针对农村固体废弃物堆肥胡敏酸结构特性,进行了堆肥全过程胡敏酸结构演变对土壤Fe3+矿物还原特性研究。结果表明,随堆肥进行,堆肥胡敏酸芳香化、腐殖化加剧,氧化还原功能基团、组分含量增加,可有效促进土壤Fe3+矿物还原。醌基团是堆肥胡敏酸重要的氧化还原功能基团,堆肥中后期木质纤维素降解释放醌基团,经缩合作用与堆肥胡敏酸结合加速堆肥腐殖化进程,增强堆肥胡敏酸氧化还原性能,提升Fe3+矿物还原能力。

    • 热水循环加热厌氧反应器稳态数值模拟分析

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

      摘要 (2346) HTML (0) PDF 1.41 M (1413) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于厌氧发酵系统,温度分布是否均匀是影响产气效率的关键因素。通过在10L厌氧反应器中分别对水和TS为12.4%(质量分数)的发酵料液进行加热的热平衡试验,运用Fluent软件对厌氧污泥传热特性进行仿真模拟,通过传感器监测温度变化,得出水的温度分布与高TS料液有很大差异,而且在没有搅拌装置的情况下进行高TS料液的传热仿真,不能将其物性参数默认为水。在对水进行传热仿真时发现,对于低TS料液进行仿真要考虑料液间的对流换热,因此需调用Boussinesq假设,调用该假设后,模拟与试验最大误差仅为4.2%。对换热管壁面厚度设置作出分析并得出:在Fluent中设置虚拟壁面与在Gambit中直接绘制壁面模型具有相同效果,而前者可以简化模型并减少计算时间。此外,在进行高TS仿真时发现最适合这种热水循环加热系统的湍流模型为可实现k—ε模型(Realizable k—ε)。

    • 基于LabVIEW的实验室厌氧发酵产气在线监测系统

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

      摘要 (2218) HTML (0) PDF 1.77 M (1409) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对实验室厌氧发酵试验周期长、产气速率低、人工测量产气量劳动强度大的问题,根据排水法原理,设计了基于LabVIEW软件平台的微量产气在线监测系统,实现了系统标定、测量液体自动添加和补充、产气量实时测量、累积产气曲线实时显示和监测数据自动存储等功能。厌氧发酵试验测试结果表明:在线监测数据与人工测量数据对比,相对误差平均值为-2.30%,相对误差最大值为-3.03%,该系统具有良好的准确度和稳定性,可满足实验室厌氧发酵试验微量产气实时监测的需求。

    • >农产品加工工程
    • 果汁中脂环酸芽孢杆菌识别与控制研究进展

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

      摘要 (2737) HTML (0) PDF 1.36 M (1852) 评论 (0) 收藏

      摘要:脂环酸芽孢杆菌具有嗜酸耐热的特性,是果汁工业中关键的质量安全因子。论述了脂环酸芽孢杆菌的发现历史及分类,不同来源脂环酸芽孢杆菌属主要特征及分布,阐述了脂环酸芽孢杆菌对果汁工业的危害及愈创木酚等产物代谢路径,系统分析了脂环酸芽孢杆菌识别与检测研究进展,同时也讨论了果汁加工业中脂环酸芽孢杆菌控制技术方法,为果汁生产加工中脂环酸芽孢杆菌的快速识别与控制提供了理论方法和技术支持,为保障果汁工业的健康、快速发展提供了参考。

    • 基于粒子群优化的嗅—味融合技术在啤酒辨识中的应用

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

      摘要 (2274) HTML (0) PDF 763.47 K (1376) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用电子鼻/舌融合系统对啤酒香气、滋味进行检测,基于其融合后的嗅/味综合信息实现啤酒的分类。由于传统K均值聚类结果依赖于初始值的选取,且易陷入局部最优,依据融合数据特点提出一种改进的基于粒子群优化的K均值聚类算法,该算法在运行过程中优化了权重系数,随着迭代次数增加同时调整收敛速度,使粒子的搜索更趋于平衡化,同时引入压缩因子,平衡全局与局部矛盾。将该算法与K均值聚类算法进行比较,实验数据证明该算法具有较好的全局收敛性,能克服易陷入局部最优的缺点而收敛于最优解,结果显示:该算法对5种啤酒聚类效果明显,正确率稳定在93.3%。

    • 环境因子对大黄鱼腐败希瓦氏菌生长影响的计数法分析

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

      摘要 (2186) HTML (0) PDF 2.28 M (1314) 评论 (0) 收藏

      摘要:以分离于腐败大黄鱼中的腐败希瓦氏菌为对象,采用平板计数法和浊度法分析不同pH值、NaCl浓度和温度下的生长情况,运用修正的Gompertz方程拟合生长曲线,用决定系数、准确度、精确度、残差平方和及平方根误差评价拟合优度,比较分析2种计数法下环境因子对生长界限和动力学参数的影响。结果表明,在3~8℃,pH值6.0及NaCl质量分数3.5%时不生长;2种计数法下生长动力学参数最大比生长速率(μmax)和代时差异不显著(p>0.05),而迟滞期(λ)和最大细胞密度差异显著(p<0.05);环境因子对生长动力学参数有显著影响,温度和NaCl浓度对代时影响较大,温度越高或NaCl浓度越低,代时越短;在3~25℃,温度越高,μmax越大,增速为(0.0143±0.0032)h-1/℃,温度越高,λ越小,平板计数法下其降速约1.5h/℃,而在8~15℃,浊度法下λ降速约2.5h/℃;平板计数法下μmax的变化受NaCl浓度及pH值影响较大,λ变化无明显规律,而浊度法下μmax的变化受NaCl浓度和pH值影响不明显,λ变化较明显。因此2种计数法均可对腐败希瓦氏菌生长/非生长作出有效判断,环境因子强度较大时浊度法相比平板技数法迟滞期与最大细胞密度误差较大。

    • 淡腌青鱼中木糖葡萄球菌碳源代谢能力研究

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

      摘要 (1928) HTML (0) PDF 1.12 M (1265) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究淡腌青鱼的腐败与其微生物代谢能力的关系,利用Biolog GEN Ⅲ 微孔板对淡腌青鱼货架期终点的特定腐败菌(木糖葡萄球菌)在5、15、25、33℃ 4种温度下的碳源利用情况进行研究,采用修正的Gompertz模型对代谢曲线进行拟合,并以平均颜色变化率(AWCD)为指标研究其代谢速率,分析木糖葡萄球菌利用碳源能力的动力学特征。结果表明:木糖葡萄球菌能利用糖、氨基酸和羧酸类等碳源;相同温度下木糖葡萄球菌对碳源的代谢能力由大到小依次为糖、羧酸、氨基酸,其中单糖(葡萄糖、甘露糖)、双糖(蔗糖、海藻糖)、多糖及其糖类衍生物(N-乙酰-β-D-甘露糖胺、β-甲酰-D-葡糖)、氨基酸(谷氨酸、丝氨酸)和羧酸(L-乳酸)的代谢较强。木糖葡萄球菌在25℃下的延滞期最短,进入指数期最快。通过对木糖葡萄球菌在不同温度下各种碳源代谢能力的分析,为优化产品配方有效抑制微生物的活动、延长产品货架期提供理论依据。

    • λ-卡拉胶对减脂乳凝胶结构与流变特性的影响

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

      摘要 (2342) HTML (0) PDF 1007.08 K (1672) 评论 (0) 收藏

      摘要:将λ-卡拉胶加入原料乳中,研究全脂、减脂和低脂(脂肪质量分数3.80%、1.83%、0.48%)牛乳酶凝胶的理化指标、结构及流变特性变化,为开发能替代全脂产品的低脂干酪提供参考。结果表明,加入0.03%λ-卡拉胶后,分别与对照组相比,实验组乳凝胶的含水率均显著增加(P<0.05);添加0.03%λ-卡拉胶的减脂实验组得率、蛋白质回收率、脂肪回收率较对照组增加最多,分别为13.56%、1.77%、9.34%;加入0.03%λ-卡拉胶后,与对照组相比,实验组凝乳时间(G′=1Pa)显著增加(P<0.05),自发性乳清析出率减小(P<0.05),硬度、弹性显著降低(P<0.05),流变性无显著影响(P>0.05)。综上,添加0.03%λ-卡拉胶后的减脂实验组,凝胶理化指标和质构特性与全脂空白对照组无显著性差异(P>0.05),表明003%λ-卡拉胶具有增加凝胶的蛋白质回收率,软化质地,改善低脂干酪品质的潜力。

    • 限氧热泵干燥与油脂对β-胡萝卜素生物接近度的影响

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

      摘要 (1941) HTML (0) PDF 1.04 M (1217) 评论 (0) 收藏

      摘要:胡萝卜富含维生素A原类胡萝卜素,但含水率较高,不宜储存。将其干燥制成脱水蔬菜可以有效地延长货架期、保留营养价值。利用体外消化模型评估了胡萝卜经CO2源限氧热泵干燥后的β-胡萝卜素生物接近度及油脂对其的影响。以低速离心得到的上清液中的β-胡萝卜素释放率和超微过滤得到的胶束相中的β-胡萝卜素胶束率为指标评估β-胡萝卜素生物接近度。尽管干燥对胡萝卜中β-胡萝卜素的保留率有消极影响,但对其生物接近度却有积极作用。尤其是以CO2作为干燥介质可以极大地提高β-胡萝卜素的保留率和生物接近度。油脂的添加使得新鲜胡萝卜和干制品中的β-胡萝卜素释放率和胶束率都显著升高。

    • 葡萄汁有孢汉逊酵母糖苷酶增香酿造葡萄酒的潜力分析

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

      摘要 (2232) HTML (0) PDF 892.76 K (1352) 评论 (0) 收藏

      摘要:评价了优选葡萄汁有孢汉逊酵母分泌的糖苷酶用于干红葡萄酒的增香酿造效果。实验以陕西杨凌黑比诺葡萄为原料,采用优选菌株糖苷粗酶进行发酵前处理,酿造干红葡萄酒,并以AR2000酶处理为比照,实验中糖苷酶的酿造环境耐受性分析以β-葡萄糖苷酶的酶活表示。葡萄酒香气成分采用固相微萃取—气相色谱—质谱联用仪(SPME—GC—MS)检测,香气特征采用感官量化品评法分析。结果表明,优选菌株糖苷酶更多地水解葡萄中去甲类异戊二烯和一些萜烯类的糖苷,催化水解C6化合物前体较少,所酿酒表现出温带水果、小浆果和花香特征;而AR2000酶在大量水解萜烯类香气糖苷的同时,水解大量C6化合物前体,导致所酿酒生青味突出。因此,优选菌株糖苷酶有良好的增香酿造潜力。

    • 数显式豆浆总固形物含量检测仪设计与试验

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

      摘要 (2126) HTML (0) PDF 1.09 M (1414) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了给豆浆总固形物含量的检测提供一种简单、便捷的仪器,首先研究了豆浆的总固形物含量(2.13~6.50g/(100mL))和温度(20~70℃)对其电导率的影响规律。结果说明,豆浆的电导率随总固形物含量和温度的增大而增大,可用二元二次模型表达豆浆的电导率与总固形物含量、温度的关系,该模型的决定系数为0.994。进而设计了以STC12C5A16S2单片机为控制器、以DJS—1型电导电极为电导率传感器、以DS18B20为温度传感器、以锂电池供电的便携式豆浆总固形物含量检测仪硬件系统。用C51语言设计了检测仪的软件,实现了数据的采集、处理和显示。对该检测仪的检验结果说明,当总固形物质量浓度在2.00~8.00g/(100mL)范围内时,该检测仪的总固形物含量测量误差为-0.52~0.37g/(100mL),平均绝对误差为0.17g/(100mL),响应时间小于5s。

    • 出风道参数对冷藏集装箱温度场的影响

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

      摘要 (1974) HTML (0) PDF 3.00 M (1527) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合货物多孔介质理论,建立了装有荔枝货物的保鲜集装箱三维数值模型。考虑荔枝货物及箱体物理特性,通过改变出风道风速、开孔面积和位置对制冷过程中集装箱内空气和货物温度的变化进行了数值分析,获得了箱内温度场分布特性。研究结果表明,提高出风道风速、增大开孔面积,可以促进箱内空气降温速度,并提高货物表面的温度分布均匀性;货物降温速度随出风道风速增大而增大,而与开孔面积关系不明显;出风道开孔位置对箱内空气降温速度影响不大,集中开孔形式下的货物温度降幅较其他开孔形式小。经试验验证,模拟结果与试验结果吻合较好,空气温度变化平均误差为5.05%、均方根误差为5.95%;温度分布平均误差为14.04%、均方根误差为16.48%,证明了模型的准确性。

    • 冷藏运输工具渗风特性试验与关键参数分析

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

      摘要 (2409) HTML (0) PDF 2.08 M (1381) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前国家标准中不同冷藏运输工具渗风量检测指标不统一的问题,运用静态压差法和示踪气体浓度衰减法对不同气密性条件的冷藏车展开试验,分析不同速度、不同压差、不同老化程度条件下渗风量变化规律,寻求之间的匹配关系,为相关标准的制定提供依据。研究给出了静压条件下冷藏运输工具渗风特性曲线的试验确定法和经验公式确定法,认为渗风量受工具本身气密性和速度的双重影响,且工具老化对渗风影响较大。分析表明现行铁路冷藏车、公路冷藏车和冷藏集装箱在标准测定条件下,渗风要求最大存在20倍的差距;50、100、250Pa的测试压差分别对应30~40km/h、45~60km/h、70~100km/h的运行速度,渗风量约为1∶2∶4的关系;在老化率方面,250Pa压差条件下车辆行驶10万km和20万km后,车厢渗风量分别上升40%和110%。结合实际情况,建议将250Pa静压差作为冷藏运输工具渗风量检测的统一测试基准值,并建立热工性能定期校验制度。

    • 面向农产品冷链物流监测的无线气体传感器在线校准方法

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

      摘要 (2376) HTML (0) PDF 1.15 M (1581) 评论 (0) 收藏

      摘要:鲜活农产品冷链保鲜、保活运输过程中需要精确监测和控制运输微环境气体浓度,因此实时精准地监测运输环境中各类气体成分浓度尤为重要。在长期气体浓度监测中,传感器会发生漂移并呈现弱稳定性现象,从而造成监测精准度降低,导致保鲜、保活控制低效。针对该问题,设计基于无线传感器网络的气体传感器在线校准方法,利用融合技术对运输环境中分布式部署的无线气体传感器进行周期性选举,筛选测量准确、稳定的领袖传感器节点组作为参考,动态计算终端传感器漂移特征参数变化,并使用无线通讯技术完成各类气体感知节点输出—浓度映射函数参数的修正调节,以重新计算输出信号与气体浓度的动态映射关系。该方法可非更换地实现在线气体传感器动态校准,从整体上修正了运输微环境中气体传感器输出—浓度映射参数以提高数据获取精度。以鲟鱼低温无水休眠保活运输为试验流程,对重要环境气体CO2、O2、NH3等浓度信息进行了监测与校准试验。利用高精度、已校准的气体浓度记录仪作为运输微环境气体浓度测量标准,进行校准试验评估。试验表明传感输出信号为TTL电平的CO2传感器可提高测量精度3.28%,其精度提高程度低于线性或非线性函数输出的气体传感器;对于输出—浓度映射为非线性信号的NH3气体监测精度可提高4.14%;针对传感输出为线性函数关系的O2传感器校准效果最优,其监测精度可提高4.71%。综合对比运输气体变化监测数据,验证了在不更换传感器进行离线气调校准的情况下,所提方法可较显著地提高气体浓度监测精度,为有效精准调节冷链运输微环境气体浓度提供了调控依据。

    • >农业信息化工程
    • 农作物种植格局对遥感分类精度的影响

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

      摘要 (2225) HTML (0) PDF 1.09 M (2086) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究不同作物种植成数、田块形状和田块破碎度对作物遥感分类精度的影响,是科学评价作物遥感分类精度的基础。采用GF—1遥感数据,以时序植被指数的主要农作物分类结果为基础,对研究区冬小麦—夏玉米作物种植区的分类精度与种植成分、田块形状和破碎度的关系进行了研究。结果表明,种植成数与分类精度呈正相关,田块破碎度、田块形状指数与分类精度呈负相关。

    • 基于非线性特征的干旱影响评估研究

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

      摘要 (2021) HTML (0) PDF 977.46 K (1259) 评论 (0) 收藏

      摘要:客观地认识干旱的非线性特征是干旱影响评估的关键,对制定抗旱减灾策略具有重要指导意义。以陕西省关中平原为研究区域,以核函数方法为非线性算法,基于核主成分分析方法(KPCA),将遥感反演的条件植被温度指数(VTCI)映射到高维特征空间下对其进行特征提取,并结合Copula函数构建主成分间的联合分布模型,确定2008—2013年冬小麦主要生育期的综合VTCI;构建综合VTCI与冬小麦单产间的线性回归模型,评估干旱对冬小麦产量的影响。结果表明,相比于传统的主成分分析方法(PCA),KPCA能有效地提取干旱的非线性特征,且降维效果更好。与PCA—Copula方法构建的回归模型相比,应用KPCA—Copula方法所建综合VTCI与单产间的回归模型的拟合度明显提高,决定系数达到0.608(p<0.001),对应模型的估测单产与实测单产之间的均方根误差(RMSE)为298.1kg/hm2,相比于PCA—Copula的结果降低了60.1kg/hm2,且KPCA—Copula获取的综合VTCI更符合关中平原实际的干旱特征。这表明KPCA—Copula方法能够较好地体现干旱的非线性特征,更加适用于干旱影响评估研究。

    • 基于CFD的夏季屋顶全开型玻璃温室自然通风流场分析

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

      摘要 (2319) HTML (0) PDF 1.16 M (1810) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究自然通风对屋顶全开型玻璃连栋温室夏季降温的影响,采用k—ε湍流模型和DO辐射模型建立了屋顶全开型温室在夏季高太阳辐射和弱风天气下的CFD模型,将模型的模拟值与实测值进行对比,两者平均相对误差为2.5%。利用建立的CFD模型,进行了夏季高温季节通风降温调控措施的试验分析。结果表明:屋顶全开窗玻璃温室中,天窗的开窗角度应与侧窗配合,这样能增强通风的降温效果;在侧窗为45°时,天窗调整至60°的温室整体降温效果优于天窗45°或75°开启角度。屋顶全开窗玻璃温室在使用侧窗和调控至合理开启角度的天窗进行联合通风的工况下,温室整体温度从38.4℃降至36.9℃,调控措施降温效果明显。

    • 基于随机森林模型的山体滑坡空间预测研究

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

      摘要 (2276) HTML (0) PDF 1.26 M (1538) 评论 (0) 收藏

      摘要:滑坡灾害空间分布的准确预测是实现防灾减灾的重要途径。以2010年福建省顺昌地区滑坡资料为基础数据,分别应用随机森林模型和逻辑回归模型对福建顺昌地区山体滑坡发生与滑坡因子之间的关系进行实证分析,通过模型变量筛选、模型精度分析,探讨了随机森林模型在我国南方山体滑坡空间预测中的适应性。结果表明:随机森林模型对滑坡发生数据的拟合效果比逻辑回归模型好,其对顺昌地区滑坡发生数据的预测精度为90.8%,而逻辑回归模型的预测精度为81.8%;随机森林模型对研究区滑坡发生的泛化能力比逻辑回归模型好,其预测出高危险区和较高危险区所包含的滑坡比总和为66.05%,而逻辑回归模型为63.34%。研究结果表明随机森林模型的性能优于逻辑回归模型,可用于顺昌地区基于滑坡因子的未来滑坡发生的预测预报。

    • DBSCAN算法优化及在村镇管理决策中的应用

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

      摘要 (1954) HTML (0) PDF 1.02 M (1692) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为空间数据挖掘技术中的一种,带有噪声的空间聚类应用算法(DBSCAN算法)是基于密度的聚类算法,其可以从空间数据库中发现任意形状的聚类。本文研究了基于密度的空间聚类算法优化原理及实现过程,分析了原始DBSCAN算法存在的问题,通过避免公共领域对象的重复查询,减少对核心对象邻域查询的计算,优化后算法的时间效率提高了33.73%。将优化后的DBSCAN算法应用于村镇网格化管理,可对网格化管理系统中的数据记录进行有效挖掘,为村镇管理工作提供信息和辅助决策。

    • 基于视频追踪的猪只运动快速检测方法

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

      摘要 (2633) HTML (0) PDF 3.12 M (2011) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然条件下猪只日常运动时间、距离、速度等构成的运动数据,可作为猪只健康与舒适度状况分析的重要依据。为快速准确地捕获及检测猪场猪只的各种运动信息,探讨了基于视频追踪的猪只运动信息检测方法,该方法在基于颜色特征与轮廓特征相结合的多猪只目标分割基础上,通过基于最小化代价函数的椭圆拟合和最短距离匹配的目标跟踪,设计了运动位移、运动速度、运动加速度和运动角速度4个运动信息的检测算法。进一步探索了基于运动信息检测猪只日常活跃状态、活动规律及行为识别方面的初步应用。试验结果表明,该算法能够识别多种颜色的纯色猪只;分割粘连猪只成功率达92.6%;通过连续4d在广州市力智猪场种猪室实时视频测试表明,猪只日常活跃状态、活动规律和行为类别等信息均可通过猪只运动信息表现出来。所提方案可快速、有效检测猪只运动信息,为猪只行为分析、健康与舒适度评估提供了依据。

    • >车辆与动力工程
    • 纯电驱动工程机械自动怠速系统参数优化与试验

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

      摘要 (2324) HTML (0) PDF 2.83 M (1334) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对工程机械节能需求,考虑挖掘机的典型工况,以保证在取消怠速恢复工作时执行器入口能快速建立压力为目标,提出一种基于蓄能器的二级怠速控制系统,通过检测先导手柄压力、液压泵出口压力、执行器入口压力和蓄能器压力等作为判断条件,制定驱动电机转速切换规则。对影响怠速过程的关键元件液压蓄能器的性能参数进行分析,以选定的蓄能器参数在某1.5t纯电驱动挖掘机上进行试验,结果表明所提出的二级自动怠速控制系统能在两级怠速之间切换,且具有蓄能器的自动怠速系统,与无自动怠速控制的系统相比,节能达36%;与无蓄能器的自动怠速系统相比,恢复工作时执行器压力建立更迅速,压力更平稳,具有较好的操作稳定性。

    • 基于神经网络的柴油机韦博参数预测研究

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

      摘要 (2594) HTML (0) PDF 1.82 M (1681) 评论 (0) 收藏

      摘要:韦博公式作为柴油机零维燃烧模型中较通用的放热率计算半经验公式,被广泛应用于柴油机工作过程的仿真中,其模拟的准确性主要依赖于公式中参数的选取,但常规选取方式存在一定的盲目性且普适性较差。针对这一问题,以上柴D4114B型发电用柴油机为例,提出了一种基于神经网络的柴油机韦博公式参数的预测方法,通过实验所测缸压曲线反推燃烧放热率、放热率曲线的数值拟合和神经网络的训练建立可用于韦博公式参数预测的神经网络模型,通过预测精度评价、预测结果与实验数据的对比,验证了这种预测方式的准确性。最后,基于该方法建立了柴油机的动态仿真模型,通过部分参数实验值与仿真值的比较,证明该方法在柴油机动态仿真中的可行性。

    • SCR系统尿素水溶液喷雾分解影响因素数值模拟

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

      摘要 (2097) HTML (0) PDF 1.54 M (1910) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究柴油机SCR系统的尿素水溶液喷雾分解规律,建立了SCR尿素水溶液喷射雾化模型,进行了尿素喷射及雾化过程的数值模拟,分析了排气温度、排气流量、喷射速率和喷嘴布置位置对尿素水溶液分解的影响。结果表明,随着排气温度的升高,排气管内壁尿素水溶液粒子密度逐渐降低,且排气管内壁出现尿素水溶液粒子堆砌的位置逐渐后移,NH3体积分数随排气温度的升高呈先升高后降低的变化趋势,400℃时的NH3体积分数较高;随着排气流量的增大,排气管内壁出现尿素水溶液粒子堆砌的位置明显后移,NH3体积分数降低;随着尿素水溶液喷射速率的增大,排气管内壁尿素水溶液粒子密度逐渐增大,NH3体积分数呈近似线性增加,排气管内壁出现尿素水溶液粒子堆砌的位置基本不变;随着距离喷嘴布置位置的增大,尿素水溶液粒子的热解和水解反应进行更为充分,NH3体积分数逐渐增大。

    • >机械设计制造及其自动化
    • 两级径向流蜿蜒式磁流变阀结构设计与动态性能分析

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

      摘要 (2063) HTML (0) PDF 1.74 M (1399) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种具有复杂液流通道结构的两级径向流蜿蜒式磁流变阀,其液流通道主要由2段圆环轴向流、4段圆盘径向流及3段中心小孔流组成。阐述了两级径向流蜿蜒式磁流变阀的工作原理,并推导了其压降数学模型。采用有限元法(FEM)对两级径向流蜿蜒式磁流变阀电磁场进行了建模仿真,分析了磁流变阀压降变化规律,仿真结果表明加载电流为0.8A时压降为5.81MPa。搭建了磁流变阀压降性能及响应特性测试实验台,对不同加载电流及不同模拟负载下的磁流变阀压降性能进行了实验分析,结果表明加载电流为0.8A时压降可达5.77MPa,与仿真结果基本相符。同时,对磁流变阀压力响应时间进行了测试分析,实验结果表明所设计的磁流变阀响应迅速,响应时间在3~7ms之间;并且响应上升时间比下降时间短;负载对响应时间没有影响;激励电流越大,响应越快。

    • 数控机床几何误差相关性分析方法研究

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

      摘要 (2421) HTML (0) PDF 1.60 M (1778) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高数控机床的精度, 降低装配、制造过程产生的几何误差的影响,基于多体系统理论建立几何误差模型,在误差相关性分析的基础上,提出了一种辨识关键性几何误差元素的方法。首先,基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立了三轴数控机床几何误差模型,构建了几何误差元素相关性分析模型。其次,采用拉丁超立方抽样方法在整个参数空间内抽样,有效避免了单因素分析的缺陷。最后,通过计算拉丁立方抽样确定的误差元素引起的空间几何误差,进行相关性分析并辨识影响机床精度的关键几何误差元素。误差补偿后的圆测试对比结果表明,该方法可判别影响数控机床空间精度的重要误差元素,并能够定量辨识误差元素对几何误差向量的作用效果,可为机床误差补偿及精度分配提供重要的理论参考。

    • Tripod并联机器人运动学分析与样机实验

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

      摘要 (2456) HTML (0) PDF 2.58 M (1602) 评论 (0) 收藏

      摘要:对Tripod并联机器人进行了运动学分析,计算了机构自由度,采用矢量代数法和数值法求出了运动学位置逆解和位置正解。利用Jacobian矩阵的条件数对其进行了运动性能评价,分析了其可达工作空间。计算结果表明该机构具有优越的各向同性性能和广阔的可达工作空间。通过ADAMS和Matlab运动学仿真软件对正解和逆解分别进行了验证。仿真实验结果证明了所建模型的正确性。并对Tripod并联机器人样机进行了精确定位实验、直线插补实验和圆弧插补实验,实验证明机构所建数学模型的正确性。

    • 五连杆足式机器人腿部机构多目标优化算法

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

      摘要 (2681) HTML (0) PDF 1.36 M (2389) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减小腿部转动惯量,提高承载能力,提出了一种电驱式2自由度平面五杆机构的腿部结构。然而杆件尺寸会对机器人性能产生影响,为了得到最优五杆尺寸参数,对腿部运动学和动力学进行分析,建立关节电机峰值力矩、峰值角速度、单个步态周期内总能耗与五杆尺寸参数间的函数关系,构建面向机器人五杆尺寸参数设计的多目标优化模型,采用层次分析法确定各目标决策属性权重,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,利用遗传算法得到机器人总体性能最优解。在ADAMS中建立优化前后的机器人腿部模型,进行行走仿真试验,并与理论计算结果进行对比,再根据优化结果进行电机选型,使机器人自重减少7.8%,有利于负载能力和续航能力的提高,从而验证了本文所提算法的正确性和有效性。

    • 水面矢量推进器仿生设计与试验

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

      摘要 (1975) HTML (0) PDF 2.51 M (1368) 评论 (0) 收藏

      摘要:以蛇怪蜥蜴为仿生对象,基于蛇怪蜥蜴股骨旋转带动两脚踏水的高速运动行为,设计了水面仿生矢量推进器,增加了驱动力输出维数,实现了可控的托举力、推进力和转矩输出。结合RNG k—ε湍流方程和PISO算法,构建推进器的流体动力学模型,获得了叶片径向和轴向的最优设计形状,推导了驱动力与叶片长度和宽度的数学函数。最后,搭建矢量推进器试验系统,验证了数值计算模型的正确性;进行两栖车辆样机试验,矢量推进器驱动车体实现了10.6°仰角状态的滑水航行,为水面装置减阻提速提供了一种新思路。

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