基于猪笼草叶笼滑移区仿生的蝗虫捕集滑板功效测试

为测试基于猪笼草(Nepenthes)叶笼滑移区表面结构与超滑功能仿生制备的蝗虫滑移捕集滑板的功效,利用蝗虫附着力测试系统进行了蝗虫在叶笼滑移区与滑移捕集滑板上的附着力测试试验,并利用光电诱导蝗虫滑移捕集机进行了滑移捕集滑板的滑移功能验证试验.结果表明,蝗虫在捕集滑板上的最大附着力与在叶笼滑移区表面的最大附着力之比是0...     

蝗虫在滑移捕集滑板上的附着力测试

为给灾害蝗虫光电诱导滑移捕集装置中滑板材料的优选与滑板倾角的设定提供技术支持,设计了蝗虫附着力测试系统(精度为1mN,量程为0~3N),并利用该系统进行了蝗虫在不同材料和不同倾角捕集滑板上的附着力测试。结果表明,当分别以镀锌铁板、PVC板和普通玻璃板为滑板时,蝗虫的附着力均随着倾角的增加而减小;对于确定倾角的滑板,蝗虫在镀锌铁板上具有较小的附着力,故镀锌铁板较适宜作光电诱导滑移捕集装置的滑板,相应的最小倾角为35°~40°。     

蝗虫灾害的机械化捕集治理技术发展

在蝗虫灾害的防治中,车载的气吸式蝗虫吸捕机利用气动吸捕的技术原理和拖拉机驱动方式,实现了对草原蝗虫的无害化捕集治理以及捕集蝗虫的饲料利用,并且朝着快速移动响应和空间全方位吸捕的功能发展;光电诱导蝗虫捕集机利用蝗虫种群趋光聚集行为的光电诱导效应,采用落蝗滑板式的机械收集机构实现蝗虫无害化的机械化捕集,并逐步集成便携的自供电电源器件,发展成为光-机-电一体化的蝗虫捕集技术.     

基于SolidWorks的网棚养殖蝗虫吸捕机的设计

随着蝗虫网棚养殖技术的发展成熟和养殖规模的不断扩大,传统的手工捕捉蝗虫的方式已不能满足实际要求,而现有的蝗虫吸捕机大多数是为了治理草原蝗灾而设计的,尺寸较大,无法在蝗虫养殖大棚内使用,因此设计一种轻便的适于在蝗虫养殖网棚内使用的小型蝗虫吸捕机就显得尤为重要。为此,首先,根据蝗虫的物理特性确定能够实现对蝗虫进行吸捕的各个基本条件,同时考虑到在网棚内使用所受到的尺寸大小限制,确定了总体结构的尺寸;然后,利用SolidWorks绘制各个工作部件的三维实体图,并利用SolidWorks的装配功能将各零部件装配成装配体。     

探索物理植保新领域 提供绿色农业新技术

基于电磁波谱的生物诱变效应,分析探讨了农业病虫草害的物理防治新技术。害虫活性抑制与致死的激光诱变辐照试验获得了光功率阈值,激光管阵列集成设计获得了满足杀虫光功率的大面积激光杀虫器;蝗虫光电诱导试验证实了低波长光谱的趋光诱导敏感性,LED阵列集成光源及频振光场控制设计实现了蝗虫趋光诱导敏感性激发,在漏斗式光电诱导滑移捕集机试验中获得了85%的蝗虫滑移捕集率;激光辐照试验获得草害的高度温升和热灼烧致死,阵列结构激光杀灭器的圆柱坐标型机械臂液压驱动和行走机械设计形成了激光治理草害的光电机械化技术。     

浅谈蝗虫的机械捕集与利用

天津作为我国北方多旱地区，几乎每年都受到蝗虫的威胁和侵害，同时也是内蒙古地区草原蝗灾向南迁飞的危害地。每到蝗虫爆发期，许多芦苇滩涂地区和农田都要遭受严重的蝗灾危害，造成农业的减产减收。化学农药防治破坏生态环境，不利于对蝗虫天敌的保护，甚至还会造成对人类生存的危害；生物农药防治前景好，但它作用慢、易释灭，蝗虫物种蛋白无法有效利用。光电机械捕集蝗虫技术的应用，无毒、无害、可大规模捕集，既能防治蝗灾的发生，又使这一自然物种得到有效利用。     

仿生光滑表面显微结构计算机仿真与设

为了设计与制造具有超滑功能的昆虫捕集滑板,基于OpenGL图形平台实现仿生光滑表面显微结构的仿真.利用扫描电子显微镜S3400N采集猪笼草叶笼超滑表面的蜡质显微结构图像,对提取的图像进行数值分析,建立Visual C++6.0编译环境下的OpenGL图形开发框架,实现了不同状态参数下蜡质晶体的可视化计算机仿真.仿真结果显示该仿真晶片的长度为(1.00±0.20)μm,厚度为(0.10±0.02)μm,高度为(1.00±0.70)μm.通过与猪笼草表面显微结构试验数据的比较,得出该仿真具有较高的精确度和良好的可操作性.     

草地蝗虫吸捕机吹吸式吸嘴的试验研究

针对草地蝗虫吸捕机吸捕率低、蝗虫破碎等问题,在对原直吸式吸嘴进行理论分析的基础上,结合蝗虫在吸捕时的躲避特性以及对蝗虫悬浮速度的实验测定,设计了吹吸式吸嘴.在实验室条件下对吸口气流速度、吹口气流速度、吹口倾角、吹口宽度等影响吹吸式吸嘴回旋气幕形成的主要因素进行了试验研究,并与直吸式吸嘴进行了对比试验.试验表明:吹吸式吸嘴可将吸口气流速度从原来直吸式的20m/s降低为现在的14m/s,减轻了后续设备的负荷;与具有相同吸口气流速度的直吸式吸嘴相比,其轴向、径向吸捕距离分别延长到1.5～2倍,负压吸捕区增大到2～3倍,能够有效地吸捕蝗虫,提高了吸捕率.     

仿蝗虫机器人运动形态的三维动态仿真

研究了黄胫小车蝗的形态结构,采用高速摄影技术对黄胫小车蝗的跳跃特征进行了分析,得到了黄胫小车蝗的跳跃特征参数。利用虚拟样机技术,建立了仿蝗虫机器人的虚拟样机模型,通过三维动态仿真,分析了跳跃运动状态下位移、速度、加速度、作用力和力矩的变化,讨论了仿蝗虫机器人的跳跃特性,获得了仿蝗虫机器人虚拟样机模型的最优结构参数。     

网棚养殖蝗虫吸捕机设计

针对网棚养殖蝗虫的捕集问题,设计了旋风分离式蝗虫吸捕机.使用CFD软件对吸嘴和分离装置的内部气流场进行了数值模拟.样机试验表明:当吸嘴倾角为75°、吸口气流速度为14 m/s、吸嘴距地高度为40 mm、机器前进速度为0.4 m/s时,可以获得较高的吸捕率和较低的破碎率.实际作业时可根据蝗虫分布密度,灵活调节吸口风速和机器前进速度,以提高吸捕效率、降低能耗.     

东方蝼蛄膜翅表面形态与润湿性

利用扫描电镜分析了东方蝼蛄膜翅的表面形态.在OCA20型接触角测量仪上测量了水与东方蝼蛄膜翅展开表面各部位的接触角,分析了东方蝼蛄膜翅表面几何微结构与润湿性的关系.研究表明,东方蝼蛄膜翅展开后各部位的几何微结构各不相同,水与东方蝼蛄膜翅展开表面各部位的接触角平均值为94.4°～118.6°,表现出疏水性能.东方蝼蛄膜翅表面几何微结构与疏水性能的综合作用是其折叠后表面不沾土壤和水的重要机理.     

叶片安放角变化规律对离心泵性能影响分析

分析了3种不同叶片安放角变化规律对泵性能的影响.叶片工作面和背面的相对流速根据流道内质点运动微分方程求解,压力分布根据相对运动Bernoulli方程计算,将压力力矩沿叶片表面进行积分得到泵叶轮的等价输入功率.根据叶片表面的相对速度计算叶轮扬程的滑移系数,进而计算各工况下泵的扬程以及水力效率.通过分析及试验研究表明,采用滑移理论可以准确分析设计工况点叶片安放角变化规律对泵性能的影响,双圆弧和线性变化规律的差别对泵的扬程影响不大,单圆弧叶片叶轮的扬程略低.影响滑移系数的关键是叶片工作面靠近出口部分的型线的设计.     

SiC机械密封环表面微织构激光加工工艺

采用声光调Q二极管泵浦Nd:YAG激光器, 利用“单脉冲同点间隔多次”激光加工工艺, 对碳化硅机械密封试样端面进行激光表面微织构的加工工艺试验研究．采用Wyko NT1100表面形貌三维测量仪测量了微织构的几何形貌参数,分析了泵浦电流、脉冲重复频率、脉冲重复次数和扫描速度等激光加工工艺参数对微凹腔和微凹槽织构的几何形貌参数与加工质量的影响. 结果表明, 泵浦电流和脉冲重复次数对微凹腔的几何形貌参数与加工质量影响较大,而重复频率的影响则相对较小;泵浦电流、扫描速度和重复频率对微凹槽的加工质量均有较大影响. 通过优化激光加工工艺参数组合, 可以加工出较优的微观几何形貌. 加工微凹腔较优的工艺参数范围:泵浦电流为14～16 A,脉冲重复次数为1~10次; 加工微凹槽的较优工艺参数范围:泵浦电流为14～16 A,重复频率为1 500～2 500 Hz,扫描速度为8～25 mm／s.     

磨削深度对65Mn钢磨削硬化层的影响

在普通平面磨床上采用刚玉砂轮对65Mn钢进行了磨削淬硬试验，研究了磨削深度对其硬化层组织与性能的影响。结果表明，在不同磨削深度条件下，硬化层的马氏体组织形貌及显微硬度无显著变化，完全硬化区显微硬度均在810～870HV之间；但随着磨削深度增加，马氏体和碳化物含量减少，残余奥氏体含量增多，完全硬化区厚度增大；在磨削深度为1mm时，完全硬化区厚度可达1．7mm。     

东方蝼蛄前足爪趾结构与表皮纳米力学性能

利用扫描电镜分析了东方蝼蛄前足爪趾表面及断面几何结构特征,得知东方蝼蛄前足爪趾具有中空结构,断面材料呈层状复合结构.利用切片法分析了前足爪趾中空结构.利用纳米力学测试系统对东方蝼蛄前足爪趾表皮材料进行了测试,可知东方蝼蛄爪趾内侧的弹性模量和纳米硬度明显高于其爪趾外侧.与已有研究结果比较表明,东方蝼蛄爪趾表皮的纳米硬度高于臭蜣螂、粪堆粪金龟、弧齿爪鳃金龟的前足胫节表皮的纳米硬度,并高于牛蹄、羊蹄和猪蹄蹄壁材料的纳米硬度.     

Comparison of numerical, analytical, and empirical models to estimate wetting patterns for surface and subsurface drip irrigation

Due to increasing competition for water resources by urban, industrial, and agricultural users, the proportion of agricultural water use is gradually decreasing. To maintain or increase agricultural production, new irrigation systems, such as surface or subsurface drip irrigation systems, will need to provide higher water use efficiency than those traditionally used. Several models have been developed to predict the dimensions of wetting patterns, which are important to design optimal drip irrigation system, using variables such as the emitter discharge, the volume of applied water, and the soil hydraulic properties. In this work, we evaluated the accuracy of several approaches used to estimate wetting zone dimensions by comparing their predictions with field and laboratory data, including the numerical HYDRUS-2D model, the analytical WetUp software, and selected empirical models. The soil hydraulic parameters for the HYDRUS-2D simulations were estimated using either Rosetta for the laboratory experiments and inverse analysis for the field experiments. The mean absolute error (MAE) was used to compare the model predictions and observations of wetting zone dimensions. MAE for different experiments and directions varied from 0.87 to 10.43 cm for HYDRUS-2D, from 1 to 58.1 cm for WetUp, and from 1.34 to 12.24 cm for other empirical models.     

基于逆向工程技术的蜣螂外形数据采集与处理

采用三维激光扫描系统测量了臭蜣螂几何体表外形,获取了臭蜣螂几何体表外形的数据点云。利用逆向工程软件进行数据点云的平滑处理、精简处理及其多视数据的定位与拼接。使用点云数据网格化、曲面特征抽取与数据分片、曲面分割及直接拟合曲面片的造型方法,成功进行了臭蜣螂体表外形三维几何曲面模型的重构。     

东方蝼蛄口器结构与表皮纳米力学性能研究

利用扫描电镜及能谱仪观察了东方蝼蛄口器表面及断面几何结构特征,对口器的表皮组成成分进行了分析,发现口器组织中含有多种金属元素和微量元素;东方蝼蛄口器具有中空结构,断面材料呈层状复合结构;采用切片法对东方蝼蛄口器进行了外形重构;利用纳米力学测试系统对东方蝼蛄口器表皮材料进行了测试,发现东方蝼蛄口器的弹性模量和纳米硬度较高.经比较发现,东方蝼蛄口器表皮的纳米硬度大于雄臭蜣螂唇基表皮的纳米硬度.     

A Review of the Factors Involved in Developing Effective Non-slip Floors for Pigs

Slips and falls on slippery surfaces cause injury to pigs. However, the slip-resistance of floors is not a factor that can be viewed in isolation since other characteristics of the floor (abrasion, surface profile and hardness) also contribute to pig injury. While a floor should be slip-resistant, this must not be achieved by modifying its properties in such a way as to predispose the pig to injury. Discrepancies between the measured coefficients of friction for livestock floors and practical observation of slip lead to the conclusion that the coefficient of friction is not an accurate indication of the amount of slip experienced by livestock. Accurate methods of assessing the slip-resistance of pig floors should closely simulate the hoof/floor interaction.