平贝母鳞茎碰撞损伤试验研究及有限元分析

针对平贝母鳞茎收获筛分过程中的碰撞损伤问题展开研究,平贝母收获机筛分装置的滚动筛结构尺寸设为已知,滚动筛滚动的速度会直接影响平贝母鳞茎在滚动筛内的抛出速度和高度。抛出的高度和速度越大,鳞茎与滚动筛壁的碰撞速率越大,碰撞力就越大,平贝母鳞茎损伤的几率也越大。根据运动速度对撞击损伤的影响,取不同高度值对外形尺寸相近的新鲜平贝母鳞茎进行抛出碰撞试验,检验碰撞损伤效果;以不同速率对外形尺寸相近的新鲜平贝母鳞茎进行挤压碰撞试验;利用ANSYS软件建立力学模型,分析平贝母鳞茎挤压碰撞,并获取应力等值图,将理论分析结果与挤压试验结果以及跑出碰撞试验效果相比较。结果表明:平贝母鳞茎的抛出高度为400mm、速度为47.1m/min时,其极限碰撞应力最接近平贝母鳞茎的损伤应力,此时平贝母鳞茎跌落后损伤率5%。所获得的实验数值为平贝母收获机筛分装置滚动筛转动速率进一步优化提供了可靠参考。     

五味子热风干燥特性及数学模型

利用循环热风干燥装置对五味子热风干燥进行了研究,通过多种不同干燥条件的试验,获得五味子的干燥特性曲线。试验表明:在热风温度为60℃、热风风速为0.3m/s、铺料密度为15kg/m2时干燥效果较佳。通过对基于不同方程建立的3个干燥模型进行了比较,确立了基于Page方程的五味子热风干燥模型。该干燥模型可以为五味子热风干燥过程的设计和操作提供可靠的理论依据。     

气吸式平贝母播种机的研究

平贝母为密集型种植模式,现如今市场上并没有能满足种植农艺要求的平贝母播种机,只能采用人工播种形式。为解决平贝母机械化播种问题,研究设计了一种气吸式平贝母播种机,通过阐述平贝母播种机的结构形式、工作原理及关键部位的参数设计,整机以理论数据为基础,实验结论为依据,结合实际情况完成设计过程。推土铲根据不同农艺要求,可在纵向上以15 mm的间距调整三个高度等级;镇平辊根据不同农艺要求,可在纵向上以10 mm的间距调整三个高度等级;平贝母排种器的投种角度为无极可调模式,可根据不同的行进速度调整相应的投种角度,依据行进速度在0.72~1.1 m/s之间得出最佳投种角度为19°;经过多次实验测得本机充种率≥93%,重播率≤14%,因平贝母是密植型药材,所以本机性能满足平贝母播种使用要求。     

基于YOLOv5改进的CBAM平贝母检测模型

目前的平贝母种植阶段中,覆土仍然依靠人工,这存在耗时、耗力、成本高等问题。故需要研制一款智能化的平贝母覆土机器,而实现智能化的第一步在于实现识别。以YOLOv5系列为基础训练出一系列模型,在其系列中挑出最优模型（YOLOv5s）进行改进;进而在骨干段加入CBAM注意力机制替换其C3结合,从而减少网络序列长度,减少计算复杂度。试验结果表明,改进后模型的准确度最高可达91.32%,召回率最高可达88.78%。本文模型的提出为下一步实现平贝母覆土机智能控制提供理论参考。     

荔枝果肉热风干燥薄层模型

利用热泵干燥装置探讨了热风温度和热风风速对荔枝果肉干燥水分比MR和干燥速率U的影响。结果表明:荔枝果肉薄层热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程。对9种常见食品薄层干燥模型进行试验数据非线性拟合,通过比较评价决定系数R2、卡方χ2和标准误差eRMSE以及试验验证,结果显示Page模型是描述荔枝果肉薄层热风干燥过程的最优模型。不同干燥条件下有效水分扩散系数Deff和活化能Ea的求解结果表明,有效水分扩散系数Deff随热风温度和风速的增加而变大,平均活化能Ea为29.939 kJ/mol。     

绿茶微波真空干燥特性及动力学模型

为了解茶叶在微波真空干燥过程中水分的变化规律,以绿茶为原料,进行了微波真空干燥试验。通过绘制干燥曲线和失水速率曲线,研究相对压力、比功率对绿茶微波真空干燥特性的影响,并建立干燥动力学模型,量化比功率与干燥时间、含水率之间的关系。结果表明：绿茶微波真空干燥过程按失水速率快慢可分为加速和降速2个阶段,无明显恒速干燥阶段;随着相对压力降低,干燥时间缩短,但-80 kPa后继续降低相对压力对含水率变化影响不显著;比功率越大干燥时间越短;绿茶微波真空干燥的动力学模型满足Page方程,该模型可较好地描述含水率随干燥时     

油茶籽热风干燥动力学研究

为研究油茶籽热风干燥特性,探讨热风温度、初始干基含水率对油茶籽干燥速率的影响,在不同初始干基含水率、不同热风温度条件下分别对油茶籽进行干燥,并比较了9种数学模型在油茶籽热风干燥中的适用性。结果表明,油茶籽热风干燥过程并没有出现恒速干燥段,干燥主要发生在降速干燥阶段。物料初始干基含水率、温度是影响干燥的主要因素,初始干基含水率越低、干燥温度越高,干燥到目标含水率所用时间越短。干燥过程中,有效水分扩散系数随温度升高而增大,热风温度从50℃升高到80℃,其有效水分扩散系数由1.3132×10-9m2/s增大到3.9223×10-9m2/s,油茶籽的干燥活化能为33.6193kJ/mol;通过比较决定系数R2、均方根误差eRMSE以及卡方检验值χ2得出,Lewis模型为描述油茶籽热风薄层干燥的最优模型,预测值与试验值的均方误差为1.36%,最大相对误差小于4%,表明模型预测的干燥曲线和试验干燥曲线一致性较好。     

平贝母收获挖掘设备研究现状与发展趋势

平贝母采收作业是林区贝母种植的关键一环，对平贝母的成色与药用价值产生重要影响。现有的采收设备存在作业效率低、环境适应性差等问题。挖掘铲作为平贝母收获机的核心部件，尚存在结构设计单一化，研究思路半经验化等问题直接影响采收作业的质量。为研发能够满足行业需求的平贝母采收设备，结合现有种植条件及技术发展，对国内外根茎类作物收获机进行整体分析，提出研发可兼收其他作物的小型自走式联合收获机这一思路；对平贝母收获机及挖掘铲的发展情况进行深入剖析，提出平贝母收获机的发展方向为高效化、采收过程专业化、采收作物兼容化，平贝母挖掘铲的发展方向为研究思路科学化、研发手段专业化、运行性能稳定化，以期推动贝母产业全程机械化进程。     

水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥动力学模型研究

为探究水稻秸秆营养穴盘的干燥特性及干燥过程中含水率的变化规律,在不同的干燥温度(50、55、60、65、70℃)、热风速度(1. 0、1. 5、2. 0、2. 5、3. 0 m/s)和微波功率(180、360、540、720、900 W)条件下对水稻秸秆营养穴盘进行了微波热风耦合干燥试验,研究不同干燥因素对干燥速率和有效水分扩散系数的影响,并建立了干燥动力学模型。研究结果表明:水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥过程只有降速干燥阶段,没有明显的恒速干燥阶段;微波热风耦合干燥可明显增强物料内部的水分扩散能力,提高有效水分扩散系数,且变化规律与水分比的变化规律一致,有效水分扩散系数变化范围为2. 296 41×10~(-8)～6. 147 36×10~(-8)m~2/s。通过对12个干燥动力学数学模型进行拟合,得到Midilli et al模型具有最大R~2平均值、最小的χ~2和均方根误差平均值,且在不同条件下的水分比试验值和预测值具有很好的一致性,说明该模型适合用于预测水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥过程中含水率的变化规律。     

苹果片变温压差膨化干燥特性与动力学研究

探讨了膨化初始含水率和抽真空干燥温度对苹果片变温压差膨化干燥特性的影响,建立了苹果片变温压差膨化干燥动力学模型。结果表明:苹果片变温压差膨化干燥过程分为加速干燥、恒速干燥和减速干燥3个阶段,干燥过程大部分处于减速干燥;不同干燥条件下的苹果片变温压差膨化干燥满足Page方程;苹果片有效扩散系数在1.52×10-9～8.87×10-9m2/s范围内。所建模型可以预测干燥条件下的苹果片变温压差膨化干燥过程中含水率的变化,特定系数k、n与膨化初始含水率和抽真空干燥温度呈线性关系,相关系数r2分别为0.845、0.997。     

桔梗切片远红外干燥特性及动力学研究

为探讨远红外干燥技术对桔梗切片的干燥效果,获得品质较好的桔梗干制品。研究不同温度、切片厚度和辐照高度条件下桔梗的远红外干燥特性,通过建立其干燥动力学模型,对比不同干燥条件下桔梗干燥品质的变化。结果表明:干燥温度的适宜范围为55℃~60℃,切片厚度为4 mm物料的干燥效果较好;weibull分布函数能够较好地描述桔梗的远红外干燥过程;不同干燥条件下物料有效水分扩散系数的区间为1.08×10^-9~6.88×10^-9 m²/s;与热风干燥相比,远红外干燥技术所得干制品的色差值更小,干燥曲线的变化更平缓;对比不同干燥技术所得桔梗干制品的微观结构发现,远红外干燥所得干制品的细胞表面平整,孔隙均匀,细胞损伤较小。     

基于Weibull分布函数的龙眼果肉微波真空干燥模拟研究

为探索龙眼果肉微波真空干燥过程内部水分变化规律,采用Weibull分布函数建立龙眼干燥动力学模型,并对干燥动力学曲线进行拟合分析。干燥试验条件如下:微波功率为300、400、500W,真空度为280、230、180Pa。试验结果表明:Weibull分布函数拟合的龙眼果肉干燥曲线与试验曲线一致;尺度参数α随着微波功率增加、真空程度升高而减小;在微波真空单一干燥方法下,形状参数β变化不大;水分有效扩散系数的变化范围为4.8846×10-8~16.1217×10-8m^2/s;Weibull分布函数计算出在不同真空度280、230、180Pa下的干燥活化能分别为8.1813、8.1892、9.021W/g。     

秸秆覆盖条件下滨海盐渍土水盐分布及蒸发特征

为了揭示秸秆覆盖滨海盐渍土水盐调控机理,通过室内模拟实验研究了不同秸秆覆盖量(0、0.3、0.6、0.9和1.2 kg/m²分别由CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表示)对土壤水盐运移和蒸发强度的影响。结果表明,秸秆覆盖可有效提高表层及土壤剖面含水率,且增墒效果随秸秆覆盖量的增加而增加:试验期间秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D剖面平均含水率比CK依次高了41.2%、52.3%、65.7%和58.5%;秸秆覆盖可抑制表层土壤盐分积聚并有效调控土壤剖面盐分分布,秸秆覆盖量越大表层积盐量越低,土壤剖面盐分分布越趋于均衡:试验结束时,CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表层0~2 cm土壤电导率比3~5 cm电导率分别高了246.3%、242.8%、138.4%、40.5%和47.6%;土壤蒸发强度和累积蒸发量随着秸秆覆盖量的增加而降低:试验期间CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D处理平均蒸发强度依次为1.79×10^-3、1.64×10^-3、0.93×10^-3、1.35×10^-3和0.76×10^-3mm/min,累积蒸发量分别为17.79、20.30、14.20、14.57和10.27 mm,且蒸发初期秸秆覆盖对蒸发强度和累积蒸发量的抑制作用更明显。     

油茶果干燥特性及烘干脱蒲技术

对油茶果干燥脱蒲技术进行试验研究,比较分析了常规热风干燥、热泵干燥和微波干燥对油茶果脱蒲效果的影响。研究发现,由于干燥不均,微波干燥无法实现脱蒲。采用热泵干燥,油茶的脱蒲率较低,不到80%,而采用常规的热风干燥,在65 ℃下干燥6 h,油茶的脱蒲率可以达到96.97%。对油茶籽进行了热风薄层干燥试验并运用Arrhenius方程计算油茶籽干燥过程中的水分扩散系数和活化能。结果显示,油茶籽的水分有效扩散系数为1.681 4×10-9~3.046 7×10-9 m2/s,干燥活化能为21.323 7 kJ/mol。油茶籽干燥过程可以用Sutherland或Paul Singh模型进行描述,验证试验表明,理论与实际数据的平均误差为4.91%。因此,该模型可以用来预测不同温度下油茶籽干燥过程中的含水率变化情况。      

黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征

为了探明黄河三角洲盐渍土蒸发对土壤盐分变化的响应特征,采用矿化度分别为5,10,30,50,70,90 g/L的咸水灌溉黄河三角洲0~40 cm土壤,获得不同盐分梯度的盐渍土处理,依次标记为处理T1—T6,并测定各处理的土壤含水率和电导率、蒸发强度和累积蒸发量等指标.结果表明,蒸发过程中表层土壤含水率和电导率均随土壤含盐量增加呈逐渐增加趋势;蒸发结束时,处理T1—T6的土壤表层平均含水率比试验初期降低了80.0%~95.8%,表层含水率的降低幅度随着含盐量增加而逐渐降低;土壤表层电导率分别增加135%~330%,且蒸发前期表层电导率增加幅度明显高于蒸发后期.土壤含盐量对土壤剖面含水率及电导率分布影响差异具有统计学意义,蒸发结束时,处理T1—T6表层0~2 cm比3~6 cm土壤含水率低了8.3%~30.5%,土壤电导率则高了82%~196%,且随着土壤含盐量增加,盐分对土壤剖面盐分分布的影响逐渐增强,表层与深层土壤含盐量差异逐渐增大.蒸发过程中,土壤平均蒸发强度和累积蒸发量随土壤含盐量增加呈降低趋势,处理T1—T6的平均蒸发强度为3.5×10^-4,3.5×10^-4,3.4×10^-4,3.2×10^-4,3.0×10^-4和2.7×10^-4 mm/d,土壤累积蒸发量分别为26.13,26.20,25.50,24.26,22.50和20.58 mm,且蒸发前期各处理的土壤平均蒸发强度及累积蒸发量均高于蒸发后期,土壤含盐量对土壤蒸发的抑制作用主要在蒸发前期.研究表明土壤含盐量可影响土壤剖面含水率与电导率分布以及土壤蒸发强度和累积蒸发量.     

银杏果热风干燥工艺参数响应面法优化

利用自制的热风干燥在线测试装置,对银杏果的热风干燥进行了试验研究,探讨了热风温度、热风速度及装载量对含水率、干燥速率的影响,通过响应面分析和逐步逼近法分析了热风温度、热风速度及装载量与干燥过程平均能耗、平均干燥速率、蛋白质保存率以及干燥后的感官品质之间的关系,建立了二次回归数学模型。并利用函数期望优化方法进行了多目标函数优化,确定了银杏果热风干燥的最佳工艺参数组合。结果表明,银杏果热风干燥过程中加速过程不明显,主要集中在恒速和降速的干燥阶段。其最佳工艺参数组合为:热风温度68℃、热风速度1.15 m/s、装载量15.58 kg/m2。此时平均能耗为11.86 kW.h/kg、平均干燥速率为9.77%/h、蛋白质保存率为90.30%、感官评分为8.57分。     

基于拉曼光谱和自荧光光谱的柑橘黄龙病快速检测方法

为了快速检测黄龙病这一柑橘毁灭性病害,分析了柑橘黄龙病样本和健康样本的自荧光和拉曼光谱差异,建立了基于自荧光光谱、拉曼光谱和混合光谱的PLS-DA模型,进行了模型的结果比较,最后绘制了三种模型的分类器特征曲线ROC,通过曲线下面积AUC参数进一步评价了模型的性能。试验结果表明,柑橘黄龙病叶片样本和健康叶片样本的自荧光光谱和拉曼光谱存在差异信息。在785nm波长激光诱导下,柑橘叶片样本都产生了比较强的自荧光。黄龙病叶片的自荧光相对于健康样本的自荧光在小于1203cm ^-1范围更弱,而在大于1206cm ^-1范围更强,其下降的斜率（绝对值）相对健康样本更小。在典型的黄龙病样本和健康样本的拉曼光谱数据中,均可发现具有以下拉曼峰且具有一致性：920cm ^-1,1160cm ^-1,1289cm ^-1,1331cm ^-1和1529cm ^-1。黄龙病样本和健康样本相比在1257cm ^-1、1396cm ^-1、1446cm ^-1、1601 cm ^-1和1622cm ^-1具有更大的拉曼峰值强度和光谱带宽,在1006cm ^-1、1160cm ^-1、1191cm ^-1和1529cm ^-1位置谱峰强度较弱,提示黄龙病样本的类胡萝卜素含量较低。基于自荧光光谱、拉曼光谱和混合光谱三种光谱的PLS-DA模型鉴别的准确率分别为86.08%、98.17%和94.75%。进一步计算三种模型的ROC曲线下面积AUC参数分别为0.9313、0.9991和0.9875,拉曼光谱模型的AUC值最大,也表明拉曼光谱模型的鉴别效果最优。拉曼光谱分析技术可以成为探索柑橘黄龙病快速诊断鉴别的新途径。     

掺沙对盐渍化土壤水盐分布及其蒸发特性的影响

为了探明盐渍土水盐分布和土壤蒸发特性对掺沙的响应特征,以山东省滨州市无棣县"渤海粮仓"科技示范区土壤为研究对象,分析了不同掺沙量(沙-土质量比为0,10％,30％,50％和70％,分别以处理CK,T1,T2,T3和T4表示)对盐渍土水盐运移特征和土壤蒸发的影响.结果表明,0～5000 min,处理T1和T2表层0～1 ...