逼近水力机械特性的一种新方法

针对现有曲线逼近方法的不足，本文给出一种基于元胞自动机原理的曲线逼近方法，并对应用这种方法逼近水力机械特性的计算过程进行了研究。研究结果表明，使用基于元胞自动机的曲线逼近方法逼近水力机械的特性，与整体的曲线逼近方法相比，所得到的逼近结果，具有计算精度高，能够真实反映水力机械特性的特点，可以用于水力机械的控制和优化运行等方面。     

基于虚拟样机技术对手枪新型自动机的研究

通过三维软件和虚拟样机技术对设计的新型自动机进行分析研究,验证自动机的可行性和能达到的效果,为进一步降低手枪后坐力提供理论依据。     

通过研究犁体曲面的设计方法论曲面的实体建模

通过分析犁体曲面的设计方法,使用三维参数化建立水平直元线型犁体曲面的数学模型。在Pro／E中构造曲面的实体模型,弥补了平面作图设计中的缺陷和不足,较好地分析了曲面的质量,为后继犁体曲面的动力学仿真分析奠定了良好的基础。     

通过研究犁体曲面的设计方法论曲面的实体建模

通过分析犁体曲面的设计方法,使用三维参数化建立水平直元线型犁体曲面的数学模型。在Pro/E中构造曲面的实体模型,弥补了平面作图设计中的缺陷和不足,较好地分析了曲面的质量,为后继犁体曲面的动力学仿真分析奠定了良好的基础。     

基于多模型的黑河中游甘临高地区土地利用情景模拟

混合元胞自动机（Mixed-cell cellular automata,MCCA）模型改进了传统的元胞自动机（Cellular automata,CA）模型,基于现实复杂土地结构引入混合元胞,实现了从定性、静态模拟到定量、动态模拟的跨越。本文首先探究MCCA模型在黑河中游甘临高地区（甘州区、临泽县和高台县）的适用性;之后分别采用多目标线性规划（Multiple-objective programming,MOP）模型、普通线性回归模型预测得到2035年可持续发展（Sustainable development,SUD）情景、基本发展（Basic development,BAD）情景中不同地类面积数值,然后将面积输入MCCA模型中进行不同情景的土地利用空间结构可视化,并开展对比研究。结果表明：各项精度评价指标均表明MCCA模型的模拟精度较高,Kappa系数、混合元胞质量系数（Mixed-cell figure of merit,mcFoM）和平均相对熵（Relative entropy,RE）分别为0.886、0.261和0.508,优于基于纯净元胞的斑块生成土地利用变化模拟（Patch-generating land use simulation model,PLUS）模型,因此MCCA模型适用于研究区土地利用结构模拟。2035年SUD情景中林地范围明显高于BAD情景,生态效益较BAD情景增速快,建设用地和耕地适度扩张,综合效益增速较快。该结果表明耦合MOP和MCCA模型模拟的土地利用优化配置方案能够更好地协调经济与环境的关系,既有利于经济快速发展,又能保护生态环境和维持社会稳定。     

基于元胞自动机模型的未来共享收割机智能化模式

当农民没有能力购买农机时,租赁便成为农民满足农机需求的主要方式,而共享作为一种新兴经济模式引起了广泛关注,也在不断发挥着重要作用,将其应用在“三农”领域可弥补租赁模式的不足。为此,提出了一种基于元胞自动机模型的未来共享收割机智能化模式,并采用启发式和遗传算法对模型进行了优化,从而使模型对于农机的共享调度和路径规划更加智能化。为了验证方案的可行性,模拟收割机作业情景,采用元胞自动机模型对收割机的共享调度过程进行了仿真计算,结果表明:采用智能化共享模式可以有效缩短农机的作业时间和作业路径,提高了收割机的作业效率,实现了农机的智能化管理。     

基于不同初始接菌量的铜绿假单胞菌生长模型

基于单细胞生长流动成像系统,探究铜绿假单胞菌单细胞生长规律,并运用随机建模方法建立单细胞与群体细胞生长之间的关系,获得不同初始接菌量下铜绿假单胞菌生长迟滞时间以及最大生长速率的分布,通过代入Baranyi模型修改式,结合单细胞水平建模(Individual-based modeling,Ib M)的方法,对不同初始接菌量下铜绿假单胞菌的随机生长过程进行模拟。结果表明,随着初始接菌量的增大,铜绿假单胞菌生长迟滞期减小,25℃下平均迟滞时间由2.91 h减小至2.55 h,变异系数由29.90%减小至2.96%,35℃下平均迟滞时间由1.49 h减小至0.99 h,变异系数由22.53%减小至4.64%。最大生长速率随不同初始接菌量变化不明显,其主要受温度的影响,由25℃下约0.70 ln CFU/h增加至35℃下约1.00 ln CFU/h,变异系数变化无明显规律。通过Ib M模拟群体细胞生长发现,虽然单细胞的生长具有随机性,但随着初始接菌量的增大,微生物群体细胞生长的变异性逐渐降低,最终呈现出决定性生长的状态。相较于传统采用确定性模型进行的微生物生长建模,单细胞水平的生长动力学研究可为食品安全风险评估以及风险决策者提供更加准确与直观的风险指导。     

铜绿假单胞菌单细胞与群体细胞生长规律模拟与验证

采用单细胞生长流动成像系统,观测并探究铜绿假单胞菌单细胞生长规律,运用随机建模的方法构建单细胞与群体细胞之间的关系,模拟铜绿假单胞菌群体细胞的生长并进行验证。同时,通过多次模拟实验来探究不同初始接菌量对铜绿假单胞菌细胞生长迟滞期的影响。结果表明,在25℃和35℃条件下,模拟曲线基本能够呈现实际测得群体细胞生长的趋势,模拟方法可以用来实现对群体细胞生长的预测。同时,对初始接菌量为0、1、2、4、8、16和100个/mL的铜绿假单胞菌生长进行多次模拟表明,在25℃和35℃下,其生长迟滞时间随初始接菌量的增大分别由12.52 h降低为6.33 h,由8.61 h降低为4.01 h。通过单细胞水平模拟群体细胞生长过程,能够更加明显地体现出细菌细胞生长过程中的不确定性与变异性,为深入研究细菌细胞生长迟滞现象以及准确预测微生物的生长提供借鉴。     

同步脱氮除硫菌株生长条件影响的研究

微生物的生长与代谢是其自身特性与外界因素相互作用的结果。在微生物的生长和代谢过程中,很多因素会直接或间接影响到微生物的的生长,包括内因和外因。为了探寻最适合同步脱氮除硫菌种的生长环境,本试验研究了影响微生物生长的非生物因素,即对pH、温度、碳源和氮源四个影响菌体生长的主要外部因素进行了综合测试。结果表明,荧光假单胞菌(Pseudom onas fluorescens)的最适生长条件为:温度30℃,初始pH 7.5,最适碳源为苹果酸,最适氮源为KNO3+NH4C l;确定了铜绿假单胞菌(Pseudom onas aeruginosa)的最适生长条件为:培养温度35℃,初始pH 7.0,最适碳源为苹果酸,最适氮源为KNO3+NH4Cl,从而为优化菌体的生长奠定了基础。     

基于Levenberg-Marquardt算法的杨树枝干建模

采用改进的Levenberg-Marquardt算法对杨树枝干模型进行参数拟合。为实现杨树动态三维可视化,采用实地测量法获得不同林龄杨树胸径,根据杨树胸径随林龄生长变化趋势选择胸径生长模型函数,采用改进的Levenberg-Marquardt算法对其进行参数拟合。采用图像处理方法获得不同枝与主干之间的关系,根据趋势曲线选择主枝随轮枝深度变化的关系函数,利用类心形曲线方程建立主枝长度与轮枝深度之间的关系,采用改进的Levenberg-Marquardt算法进行拟合。经实验数据分析,拟合算法与数学模型能较好地对杨树枝干生长进行模拟,并利用OpenGL软件将动态模拟方程进行三维可视化,可视化效果图能真实地反映杨树生长过程。     

非对称体边界下三维紊流模型的建立和验证

对于斜向进水、侧向泄水条件下的圆形消力井，基于井内水流紊动射流分区的半经验公式法，可以对淹没射流条件下的水股作用力进行机理分析，并推导得出射流沿程最大流速及冲击区井壁时均作用力表达式，但尚不能完全揭示其内部复杂的紊动水力特性。利用紊流理论的数值模拟可以更好地描述圆形消力井流场内部各处的时均流及紊动特性:根据区域形状特点，对流场的空间域和时间域进行剖分离散，由不规则边界紊流Navier-Stokes方程掺气影响统计演化建立了三维封闭可求解雷诺应力方程组。基于实际工程的数值分析成果表明，三维紊流模型可行有效，能够用于非对称体边界条件下的空间流场计算。      

基于时间自动机的温室环境监控物联网系统建模

由于温室环境的复杂性,系统设计的不合理会直接导致数据的不确定和系统的不稳定。基于体系结构的物联网层次模型对物联网的实施具有指导意义,但是体系结构模型没有提供系统建模工具和模型验证的方法。基于时间自动机理论的建模与模型验证方法是一种对物联网系统建模的有效手段,能在系统设计时提高系统的稳定性,保证系统设计的正确性。通过对智能温室监控物联网系统的分析,从系统实施的角度重新对温室环境监控物联网系统进行了层次划分,利用时间自动机理论对系统中的相应组件进行建模,在对各个子系统分别建模的基础上形成了时间自动机网络模型。最后利用时间自动机建模工具UPPAAL,对已经建立的形式化模型进行了系统逻辑正确性验证与系统执行时序验证。结果表明,利用时间自动机理论及其建模工具UPPAAL可以对智能温室监控物联网系统进行建模及模型验证,可以在系统设计时对系统进行准确的模型分析,避免系统设计错误,降低系统设计缺陷,在系统投入运行中规避设计风险,从而提升系统的稳定性与可靠性,确保系统设计的正确性。     

控制性隔沟交替灌溉玉米根系吸水模型的试验研究

以影响根系吸水强度的三大要素即作物蒸腾强度、土壤含水率和根系分布密度为影响因子,结合土壤水动力学理论得到的根系吸水率,建立了控制性隔沟交替灌溉条件下玉米的二维根系吸水模型,并进行验证得到较好的结果。模型对预报控制性交替灌溉具有重要的理论及实用价值。     

元胞多目标粒子群优化算法与其应用

针对现有多目标粒子群算法多样性不佳,难以平衡多目标优化的全局搜索和局部寻优的能力,提出了一种元胞多目标粒子群算法。在分析多目标粒子算法理论基础上,该算法将元胞自动机思想融入粒子群算法,研究粒子之间相互关系和信息传递机制,并提出一种粒子飞行速度控制策略。实验证明,新算法相对于4种比较算法,在求解含有无约束和有约束的多目标优化问题时有更好的收敛性和多样性,将其应用于盘式制动器优化设计,得到的解精度更高。     

车床静刚度测量系统试验研究与优化设计

为有效抑制外界振动对三向静刚度仪测量结果的影响，提高三向静刚度仪固有响应频率，提出了基于Hyper Morph形状优化的三向静刚度仪设计方法。以一阶固有频率最大化为目标优化函数，构建三向静刚度仪形状优化模型，通过LabVIEW虚拟技术，利用优化后的三向静刚度仪对车床静刚度进行系统检测，前6阶振动固有频率和LabVIEW软件系统测量表明:优化后的三向静刚度仪的一阶固有频率较优化前明显提高，具有较好的振动抑制性能，且优化后的三向静刚度仪测量更精确。该方法对抗外界扰动的工程结构设计具有实际意义，且利用LabVIEW虚拟技术能够提高实验测试的自动化程度和测试效率。      

机械振动式红枣收获的动力学研究

利用有限元分析软件对枣树模型机械振动机理进行动力学仿真分析。首先,对不同年限枣树建模三维模型并进行模态分析,结果显示不同生长年限枣树在第3、4阶模态时具有较为理想的模态响应,由此确定机械振动力传递分布较好的频率范围为12~20 Hz;其次,在模态响应分析基础上对枣树模型进行谐响应分析,结果显示3年生、5年生和8年生枣树所施加激振力的最佳激振频率分别为18、14、12 Hz。本研究可为机械振动式红枣收获机激振频率范围选择提供理论依据。