不同绿化改造方案对小区微气候环境影响的ENVI-met模拟研究

【目的】利用数值模拟不同绿化布局方案对居住区微气候的影响,以期获取最优绿化方案。【方法】以广州某老旧小区为研究对象,选取典型湿热天气条件,对研究区的室外微气候要素进行测量;利用模拟软件ENVI-met构建实况数值模拟模型,将模拟结果与实测值进行对比分析,验证模型精度和质量;对研究区预设的3种绿化方案微气候特征进行模拟分析。【结果】清理灌木后温度较现状平均升高0.1℃,湿度平均降低0.51%,可适当改善低处通风情况;去除乔木后温度升高近0.4℃,湿度降低1.18%,整体风速明显增大;屋顶简单式绿化具有一定的降温增湿效果,温度降低0.16℃,湿度增加1.17%,风速较现有绿况变化不大。【结论】ENVI-met能够较好地预测温度和湿度的日变化趋势,能有效地评估老旧小区空间的营造与绿化改善效果。     

典型天气情况下含内拱棚的日光温室 温湿度分析与稳态模拟

为研究内蒙古地区含有内拱棚的日光温室内温度、湿度在不同天气条件下的变化分布规律,采用密集布点的方式采集温室内一个竖直截面内的空气、土壤的温湿度数据,并采用计算流体动力学(CFD)的方法对试验数据进行稳态模拟。数据分析及试验模拟表明:(1)含有内拱棚的日光温室在打开通风口后可以有效地降低温室内空气湿度且作物冠层区域的温度仍然维持在作物生长所适宜的范围内。(2)晴天时温室内的热量源于外界的日光辐射,雪天时温室内的热量源于内部土壤和黏土墙的辐射放热。(3)模拟结果显示,晴天正午在内拱棚下部区域和作物冠层跨度方向的中间位置湿度高于其他区域,说明在该区域有水分聚集。雪天正午日光温室内的湿度分布均匀,不论在高度上还是在跨度上都没有明显差异。(4)模拟结果与实测数据对比误差不超过5%,证明了本试验所用温室模型的可靠性。     

热油管道停输数值模拟

合理进行热油管道停输后的温度计算，模拟原油的凝固过程，有利于热油管道安全停输时间和再启动方案的确定。针对加热原油管道停输后油品物性、管道及周围介质的相互关系及其不稳定传热问题，提出了热力计算的数学模型。该模型综合考虑了有关物性参数随温度的变化，以及在冷却过程中油品的凝固问题。采用保角变换和盒式积分法对数学模型进行处理，构造出问题的差分方程。运用所提出的方法，对加热原油管道停输温度变化和冷凝过程进行了计算，与实测数据和文献中的计算方法相比，计算结果更符合实际情况。     

温室内喷雾降温系统的CFD模拟

为了研究温室内喷雾系统的降温效果,采用CFD方法对Venlo型玻璃温室在夏天自然通风状况下的喷雾降温过程进行了数值模拟。在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合离散相模型,构建求解室内环境系统的3-D数学模型,并对边界条件的设置进行探讨。对Venlo型温室在喷雾降温措施下室内空气温、湿度的变化以及在整个温室空间的温度分布进行了数值模拟与预测,结果显示:温室内测点温、湿度的模拟值与实测值的平均相对误差分别为4.9%和5.7%,模拟结果与试验结果吻合良好,说明所建立的CFD模型有效,边界设置合理。喷雾前流场存在明显温度梯度分布,温度变化随着高度的增加而变缓。喷雾后,温室内温度迅速降低,喷头下方温度下降最为明显。随着时间的推移,温室内温度逐渐回升,温度回升速度与高度呈正相关关系。     

温室湿度环境的主成分分析人工神经网络建模研究

实测温室内影响空气湿度的环境因子组成数据样本,对数据样本进行主成分分析,提取出影响温室湿度的4个主要成分．讨论提取的主成分与原始过程数据样本间的关系。以采用主成分分析后的数据样本作为神经网络模型的输入变量,模型模拟值和实测值之间的相关系数R^2为0．8842。以±0．1作为模拟相对误差,命中率达到85％。用训练后的网络模型对20组未参加建模的样本数据进行模拟,均方根误差为1．6745,优于回归方程法的4．4349。基于神经网络模型,运用敏感性分析法对影响湿度的各医素进行重要性分析和排序,得出各影响因素的重要程度依次为室内温度、室外湿度、室外温度、保温帘展开度、室外风速、室外太阳辐射照度、天窗开窗角度和侧窗开窗角度．     

变黄阶段温度和空气相对湿度对烟叶淀粉含量的影响

采用二因素二次饱和最优设计研究了烤烟调制过程中变黄阶段的温度和空气相对湿度对变黄后烟叶中淀粉含量的影响。结果表明,变黄阶段不同温、湿度组合下淀粉含量差异明显,温、湿度存在着相互制衡的作用,温度较高时淀粉分解较少,空气相对湿度较高时淀粉分解较多;二者的交互作用也影响淀粉含量的变化。利用回归方程模拟获得了淀粉含量变化的三维曲面和温、湿度二因素组合下的淀粉等量曲线图,为直观地了解变黄过程中温度和空气相对湿度2个因素作用下淀粉含量的变化趋势和制定合理调制方案提供参考。     

模型燃烧室中两相化学反应流动的大涡模拟

对带V型火焰稳定器的模型燃烧室中气液两相化学反应流动进行大涡模拟(LES)，研究中采用了欧拉一拉格朗日方法。利用大涡模拟来研究气相流场，k方程亚网格尺度模型来模拟亚网格涡粘性。化学反应速率由亚网格EBU燃烧模型来确定，两步亚网格紊流燃烧模型被用来确定CO浓度，NO亚网格污染物生成模型被用来评估NO生成速率，辐射热量传递采用了热通量辐射模型。并在交错网格体系下气相采用SIMPLE算法和混合差分格式求解，液相在拉格朗日坐标系下采用PSIC算法对其进行求解。通过大涡模拟，能得到气相和液相之间的质量、动量和能量交换。通过计算值和实验值的比较可知，出口温度和污染物成分浓度实验结果与计算结果吻合较好。因此采用大涡模拟方法来模拟两相化学反应流动和污染物生成过程是可行的。     

喷雾干燥过程的CFD模型

应用气－粒两相汉理论和计算流体力学（CFD）知识，结合喷雾干燥的特点，建立了模拟喷雾干燥室内气体－颗粒两相油流流动的CFD模型。讨论了该类模型的数值求解过程，并结合实际脉动燃烧喷雾干燥过程进行数值模拟，得到了喷雾干燥室内气流的温度、湿度分布图，气体流线图和颗粒相的运动轨迹图。模拟结果表明该CFD模型可用于对喷雾干燥过程的模拟。     

用加权有限差分—边界元耦合方法研究瞬态温度应力场问题

本文用加权有限差分－边界元耦合方法对瞬态温度应力场问题进行了研究，由于这种差分格式是无条件稳定的，合理选取加权因子值使计算在采用较大时间步长条件下仍可得到较精确的结果．文末计算了泵体的瞬态温度及其相应工作应力场（即内压和变温引起的应力场）．计算结果表明：采用该方法计算瞬态温度场，比有限元法未知量少，同时结果稳定，收敛性好，是一种简便有效的方法。     

相对湿度计算方法及其编程实现

 阐述了相对湿度的计算。通过对湿度查算表湿度、干球温度、干湿球温差数据间关系的分析研究,提出一种根据湿度基准值进行二次线性插值求得湿度测量值的计算方法。并给出了计算方法的C语言程序。本方法简便、准确,如计算结果四舍五入保留整数,则与湿度查算表数值完全吻合。实验表明:应用此方法的实时测湿系统,其湿度测量精度主要取决于温度测量精度。     

干燥过程中树盘含水率的在线检测

为实现干燥过程中树盘含水率的在线精准检测,分析了环境温度对电阻应变式称质量装置测量精度的影响规律,获得了利用环境温度和电测质量计算精准质量的二元回归方程,并用其将树盘的电测质量校正为精准质量。用树盘绝干质量、干燥过程中在线测算的精准质量计算含水率实际值,对HYD-B型含水率仪进行了实验校正。探讨了纤维饱和点之下探针深度、间距、位置及材温补偿和介质温度补偿对含水率仪测量精度的影响规律,确定适宜的探针深度和间距,得到了适宜探针深度、间距下含水率测值的修正公式。结果显示:称质量装置测量精度的二元回归校正方程的相关系数达0.99;纤维饱和点以下,探针插入木材深度距离上表面为木材厚度的1/2~2/3、间距30 mm时,含水率仪检测精度高;材温补偿和介质温度补偿对检测精度影响不大,可用方便的介质温度补偿代替材温补偿。     

稻粒挤压破裂与干燥条件关系的试验研究

对不同干燥温度和不同含水率的稻粒进行了挤压力学性能的试验研究,得到了稻粒的破裂载荷与干燥温度和含水率之间的回归方程。试验结果表明回归方程预测值与试验测定值相吻合。     

日光温室微气候模拟研究

建立了目光温室内温度、湿度、CO2浓度的数学模型,用Madab模拟了温室内温度、湿度、CO2浓度动态变化情况,并与实际情况作对比,误差小于5％,有很好的使用价值。     

基于MSP 430的木材干燥窑测控系统

木材是一种复杂的含湿多孔黏弹性生物体,木材中水分的含量随着树种、树龄和砍伐季节各异。为了保证木制品的品质和使用寿命,必须采取适当的措施使木材中的含水率降至规定值。在木材干燥过程中,干燥设备性能、干燥工艺、木材特性等诸多因素,都对干燥后的木材品质有所影响。将高级单片机设术、自动控制技术应用于木材干燥设备的控制系统,并提出了控制系统的软硬件设计,其中硬件部分由传感器组、信号处理电路、MSP 430 F149微控制器、隔离驱动及其他单片机外围电路组成,给出了相关参数。软件部分由主程序,温度、木材含水率数据采集子程序,数据处理子程序,查表子程序,修正子程序,键盘、显示子程序等部分组成,给出了主流程图。图4表1参17     

低温真空干燥浒苔等温吸湿曲线研究

[目的]建立经低温真空干燥后的浒苔干品的等温吸湿曲线,为浒苔的加工和贮藏提供科学参考。[方法]研究低温真空干燥浒苔在10-45℃温度范围内的等温吸湿曲线并拟舍得到曲线的回归方程。[结果]低温真空干燥浒苔试样10℃的等温吸湿曲线呈反S形,随着温度升高等温吸湿曲线的反S特性逐渐减弱。在0～50℃范围内。质量干基含水量24％是市场上安全贮藏和流通而不会因为温度变化腐烂的最高含水量。[结论]研究所获得的低温真空干燥浒苔等温吸湿曲线回归方程的席值均大于0．97,其拟合程度较好。     

莴苣种子贮存最适含水量与贮藏寿命研究

含水量为9．9％～1．6％的莴苣种子,密闭包装后于50、35、20℃保存,定期检测种子生活力和活力,并计算种子贮藏寿命。结果表明,莴苣种子在50,35、20℃贮藏,最适含水量分别为2．0％-3．0％、1．9％-4．0％和1．9％-6．4％。种子最适含水量随着贮藏温度的升高而降低。随着贮藏温度的降低,种子寿命不断延长,在50～20℃的范围内,每降低15℃,种子寿命延长10．2倍。随着种子含水量的降低,种子寿命不断延长,每降低1％的含水量,种子寿命延长1．2倍。种子含水量与贮藏寿命成对数回归关系,关系式为Y=b＋mlnX,其中Y为含水量（％）,b,m为常数,x为种子寿命（d）。     

对不同含水量粳稻谷T_2峰面积和MRI图像的定量分析

【目的】水分含量是影响粳稻谷储藏、干燥的主要因素之一,探讨粳稻谷的反演峰与其含水量的数学关系式,通过提取MRI图像灰度值,拟合灰度值与含水量的数学方程,为快速测定粳稻谷水分提供新方法并为分析粳稻谷水分状态和分布提供新思路。【方法】将粳稻谷含水量分别调节为14.963%、15.830%、16.232%、16.299%、18.340%、19.581%、20.707%、22.290%和24.259%,平衡水分之后基于低场核磁(LF-NMR)技术采集不同含水量的粳稻谷数据,利用低场核磁自带CONTIN程序对数据进行定性反演和成像,对不同反演峰进行定量分析,拟合出粳稻谷含水量与其T21峰、T22峰之间的数学关系式,使用MATLAB软件对不同含水量粳稻谷MRI图像进行灰度值采集,并将灰度值与水分进行方程拟合,探究LF-NMR数据与水分的内在关系。【结果】不同含水量粳稻谷的不同反演峰的峰值时间是相对稳定的,但随着含水量的增加,粳稻谷水质子的自由度增高,峰值时间略微增大。利用线性拟合得到粳稻谷含水量与其低场核磁反演峰T21峰面积的拟合方程为y=0.0013x-2.0938(r2=0.9984,P0.01);含水量低于16%的粳稻谷T22峰不出现,粳稻谷含水量较高时,T22峰面积随着水分含量的增加而不断增大,并且具有显著的相关性(P0.01),拟合方程为y=0.0082x+16.074(r2=0.9817),T23的峰面积随着粳稻谷含水量的增加不断减小。当粳稻谷含水量不断增高,图像平均灰度值则不断降低,对图像的平均灰度值进行回归分析,得到回归方程y=-2.251x+42.712(r2=0.861),利用MATLAB R2014a软件对图像灰度数据进行采集、分析,建立图形发现低水分含量粳稻谷图像的灰度级比高水分含量粳稻谷图像灰度等级跨度大;但同一灰度等级下,高水分含量粳稻谷的灰度像素出现频率比低水分含量灰度像素出现频率高。体现了高水分粳稻谷整体质子密度和质子信号强度较为均匀,而低水分粳稻谷的质子密度和质子信号强度均匀性较差,证明了水分过低时稻谷内部的水分分布的不均匀性,结合MRI图像可知低水分稻谷水分主要集中在胚部和背部,而高水分粳稻谷内部水分分布较为均匀。【结论】粳稻谷的含水量与低场核磁数据具有极高的相关性,可以利用LF-NMR技术快速检测粳稻谷水分含量和水分分布,通过粳稻谷MRI图像可以直观观测粳稻谷内部水分状态。     

不同干燥方法对杉木吸湿及尺寸稳定性的影响

为明确不同干燥方法对人工林杉木吸湿及尺寸稳定性的影响，以40 mm杉木锯材为研究对象，通过高温干燥、常规干燥和气干3种方法进行干燥处理，采用双室温、湿度控制法和GAB等温吸附模型拟合系统研究了干燥方法对平衡含水率、尺寸稳定性、等温吸附线型等的影响规律，并采用低温核磁共振分析测定不同干燥方法试样的细胞壁最大吸着水含量。结果表明：相较于气干及常规干燥，高温干燥可较为显著的降低试样吸湿平衡含水率及弦向线性湿胀率；不同干燥方法试样的等温吸附曲线均可由GAB模型拟合，拟合度均高于0.91，且呈现第二类等温吸附曲线特征；高温干燥试样细胞壁吸着水最大含量明显低于气干和常规干燥材，与高温干燥对平衡含水率影响规律相似。     

非木质刨花板的水分扩散系数

用非线性单纯形法研究了４种农作物秸秆（严麻屑、麦草、稻草、豆秸）为材料刨花板的水分扩散系数。并用Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ编制的计算机程序求出了精确的扩散系数。结果表明：环境温度和刨花的铺装方向是影响护散系数的主要因素,随着环境温度的提高。水分扩散系数明显增大;平行于板面的扩散系数高于垂直板面的扩散系数。环境湿度对刨花板水分扩散系数的影响主要取决于原料的种类,并且对同一种原料而言,随着环境湿度的增加其护散系数有下降的趋势。     

Modeling temperature and moisture dependent emissions of carbon dioxide and methane from drying dairy cow manure

Greenhouse gas emissions due to biological degradation processes of animal wastes are significant sources of air pollution from agricultural areas. The major environmental controls on these microbe-induced gas fluxes are temperature and moisture content. The objective of this study was to model the effects of temperature and moisture content on emissions of CO₂ and CH₄ during the ambient drying process of dairy manure under controlled conditions. Gas emissions were continuously recorded over 15 d with paired fully automated closed dynamic chambers coupled with a Fourier Transformed Infrared gas analyzer. Water content and temperature were measured and monitored with capacitance sensors. In addition, on days 0, 3, 6, 9, 12 and 15, pH, moisture content, dissolved organic carbon and total carbon (TC) were determined. An empirical model derived from the Arrhenius equation confirmed high dependency of carbon emissions on temperature and moisture content. Results indicate that for the investigated dairy manure, 6.83% of TC was lost in the form of CO₂ and 0.047% of TC was emitted as CH₄. Neglecting the effect of temperature, the moisture contents associated with maximum gas emissions were estimated as 0.75 and 0.79 g·g⁻¹ for CO₂ and CH₄, respectively.