便携式风力灭火机的数值优化设计

为了进一步提高现有便携式风力灭火机效率,该文对某6MF-30型风力灭火机进行了优化设计。首先通过试验及数值模拟分析了原机效率偏低的原因,然后应用最优化理论,以风力灭火机效率为目标建立数学模型,使用C++软件编程计算得到设计变量的优化组合;以此为基础建立风力灭火机的三维模型,对影响其性能的因素进行分析,并采用商用CFD软件FLUENT对改进前后的风力灭火机流场进行了计算;优化后的风力灭火机其出口全压、流量、效率分别较原机提高了8.95%、5.30%和11.53%。该文所采用的方法可为风力灭火机的设计提供参考。     

空气引射提高风力灭火机风速的分析与试验

为提高小型便携式风力灭火机的灭火射程和风量,提出了通过空气引射增大其出口空气流量,减缓风速衰减的方法。以其接收室收敛角θ,混合室直径Dm以及喷嘴位置S为变量,建立了240个不同尺寸参数组合的计算流体动力学(CFD)模型并进行了模拟和计算,基于其计算结果,用响应曲面法详细分析并揭示了各结构尺寸对亚音速空气引射性能的影响规律。研究了不同尺寸参数下混合室内部压力场的变化,从机理上探讨了各参数对距离风机中心2.5 m处风速和引射系数交互作用及影响的原因。结果表明:Dm与θ对距离风机中心2.5 m处风速影响很大,Dm与θ两者之间的交互作用很强;而S对距离风机中心2.5 m处风速影响较小,且与其他参数的交互性很弱。确定最佳参数组合即当θ为36.25°,Dm为144 mm,S为90 mm时,距离风机中心2.5 m处风速可达最优值,经试验测定该最优值为36.4 m/s。     

基于CFD的6MF-30型风力灭火机多目标优化

为了解决6MF-30型风力灭火机效率偏低等问题,该文首先对该风力灭火机的实际工况进行测试并模拟计算;然后应用最优化理论,建立该风力灭火机效率和声功率级的多目标优化数学模型,编程计算得到设计变量的最优组合及计算结果,以优化后的结构参数为基础建立三维模型,模拟计算结果显示,优化风机的A计权声压级虽然较原机增加1.28%,但效率、出口全压、出口流量和出口速度分别较原机提高17.56%、23.96%、11.56%和11.33%,风机的综合性能得到改善。该结论可为风力灭火机的设计提供参考。     

超大颗粒肥水田气力深施加速器设计及参数优化

为解决水稻撒施追肥存在的肥料流失、利用率低及机械深施肥工作部件易堵塞、伤根等问题,该研究设计了一种用于水田深施追肥机的超大颗粒肥气力式加速器。该加速器利用双螺旋高压气流,在其与肥料上端构成的近封闭空间内加速超大颗粒肥,实现其高速射入泥壤,并可避免肥料颗粒与管壁碰撞;出口设置渐扩管扩散气流,可减轻对泥壤的冲击,提高施肥位置的稳定性。根据超大颗粒肥参数与加速器功能要求,确定了加速器的结构参数,并根据肥料入泥深度所需的射出速度,分析确定了加速器的工作参数。在此基础上,基于Fluent软件的六自由度重叠动网格建立了加速器仿真模型,以进口气流速度、螺旋角和加速管直径为试验因素,进行单因素仿真试验与三因素三水平Box Behnken组合仿真试验,研究各因素对肥料射出速度与气流扩散率的影响。多因素试验分析及响应面分析结果表明,加速器的最佳工作参数为进口气流速度47 m/s、加速管直径21 mm、螺旋进气口螺旋角43°。在此条件下进行台架验证试验,得到肥料射出速度均值为12.61 m/s,出口气流扩散率均值为85.5%,肥料入泥平均深度为4.68 cm,达到了水稻追肥要求。该研究可为超大颗粒肥水田气力深施追肥机设计提供参考。     

考虑自然风的气辅式喷雾雾滴飘失特性建模与补偿

气流辅助喷雾在雾滴减飘方面确有效果,然而大田作业时,其减飘效果受到自然风、喷雾流量、风筒出口风速、喷雾角等多种工况的严重影响。该文采用多相流计算流体动力学软件,建立三维流场几何模型,依据不同工况参数对雾滴漂移特性的影响,利用均匀设计安排试验方案,研究雾滴在自然风、辅助气流综合作用下在连续相和雾滴粒子离散相的耦合规律,通过流体动力学仿真完成训练样本采集,采用多元相关向量机回归方法建立不同自然风速下减飘模型,并通过模糊决策支持系统对作物茂密程度和喷嘴与冠层间垂直距离进行控制参数修正。试验结果表明：多元相关向量机回归模型预测飘失率的平均绝对百分比误差为2.56%,自然风扰动中实测和预测飘失率平均误差为8.92%,其飘失规律与所建飘失模型基本吻合。研究结果可为面向雾滴沉积效果的喷雾主动控制系统设计提供参考。     

风送式喷雾机风筒结构对飘移性能的影响

为改善风送式喷雾机的飘移性能,为原有喷雾机的出风口设计安装一个锥形导风筒和一个同轴柱形导风筒.试验结果表明:锥形导风筒可以约束气流的运动轨迹,提高气流在水平方向的速度,有效约束雾体、减小能量损失;同轴柱形导风筒可以使风筒出口的气流速度成梯度分布,速度外高内低的气流可约束雾滴的运动轨迹,减小雾滴飘移,使沉积率提高30.6%.     

旋转式喷头空间流道设计及低压水力性能试验

喷头在低压工况下存在均匀性较差、射程变短及工作不稳定等问题。为了扩宽喷头的工作压力范围,该研究设计了旋转式喷头空间流道结构。以空间流道仰角、中间截面偏置角、出口截面偏置角为因素,以喷头空间流道出口平均速度和旋转驱动力为指标,采用CFD数值模拟正交设计,分析了空间流道结构参数对喷头水力性能的影响,并对旋转式喷头与相同规格的NelsonR33喷头在不同压力工况下进行水力性能对比试验。结果表明：空间流道各参数对喷头出口平均速度影响顺序依次为：空间流道仰角、中间截面偏置角、出口截面偏置角;对喷头旋转驱动力的影响顺序依次为：中间截面偏置角、空间流道仰角、出口截面偏置角。空间流道结构最佳参数组合为：出口截面偏置角为3°、中间截面偏置角为3.5°和空间流道仰角为30°。在工作压力为150及200 kPa下,旋转式喷头的水量分布更为均匀,组合均匀性系数更高。为扩宽喷头工作压力范围以及提高喷头低压下水力性能提供依据。     

基于EDEM的猪粪接触参数标定

为准确快速获得畜禽粪便的接触参数,该研究通过物理堆积试验与仿真方法对猪粪接触参数进行了标定。测定了不同含水率下猪粪的堆积角,建立了含水率与堆积角的回归方程;基于Hertz-Mindlin with JKR球体粘结模型,进行了离散元仿真模拟;采用筛选试验设计(Plackett-BurmanDesign,P-BD)对10个初始参数进行了筛选,发现JKR(Johnso-Kendall-Roberts)表面能、颗粒间滚动摩擦系数、颗粒间碰撞恢复系数对猪粪堆积角影响显著;并根据响应曲面试验设计(Box-BehnkenDesign,B-BD)建立了堆积角与显著性参数的二阶回归模型,得到了3个显著性参数值分别为JKR表面能0.03J/m~2、颗粒间滚动摩擦系数0.27、颗粒间碰撞恢复系数0.54;将仿真所得堆积角与物理试验值进行对比验证,相对误差为4.27%。结果表明,该研究提出的标定方法能准确模拟物理堆积试验,可为畜禽粪便接触参数的标定提供参考。     

黑水虻处理的猪粪有机肥离散元仿真模型参数标定

为准确快速获取黑水虻处理的猪粪有机肥颗粒的离散元仿真模型参数,该研究采用圆筒提升堆积物理试验与EDEM仿真结合的方法,选取"Hertz-MindlinwithJKR"作为接触模型,以堆积角为响应值,基于响应面法优化标定了黑水虻处理的含水率为43.6%的猪粪有机肥仿真参数。采用Design-Expert8.0.6设计Plackett-Burman试验,筛选出对堆积角有显著影响的参数,即有机肥泊松比、有机肥颗粒密度、有机肥-有机肥滚动摩擦系数。通过最陡爬坡试验确定了显著参数的最优值区间,进一步以有机肥堆积角为响应值,基于Box-Behnken试验获得堆积角与显著性参数的二阶回归模型,以物理试验测得的堆积角为响应目标,针对显著性参数进行寻优,得到最佳组合:有机肥泊松比0.11、有机肥颗粒密度1 703 kg/m~3、有机肥-有机肥滚动摩擦系数0.13。运用最佳参数组合进行仿真分析,得到堆积角均值为38.61°,与物理试验测得的堆积角相对误差为1.88%,且堆积形状具有较高相似性,无明显差异,表明标定的参数准确,研究结果可为黑水虻处理猪粪后的有机肥相关收集与筛分机械的设计提供理论参考。     

花生种子颗粒离散元仿真参数标定与试验

由于花生排种装置在优化设计过程中缺乏准确的仿真模型参数，从而造成仿真与理论计算结果存在较大误差，一定程度上制约了花生排种装置的发展。该研究系统测定了花生种子的三轴尺寸、颗粒密度、弹性模量、泊松比等本征参数及其静摩擦因数、滚动摩擦因数、恢复系数。通过开展花生种子颗粒堆积试验，标定得到花生种间静摩擦因数为0.213，种间滚动摩擦因数为0.035。为检验标定参数的可靠性，开展了花生堆积角仿真与物理试验对比。结果表明花生物理堆积角和仿真堆积角相对误差为0.22%。通过开展机械式花生精量排种器的仿真与台架排种性能的对比试验，得到排种性能中漏播指数、重播指数相对误差分别为8.24%、5.12%，结果表明花生标定参数具有可靠性。本研究结果可为排种装置的优化设计与仿真研究提供理论参考。     

油菜气力盘式精量排种器槽齿辅助充种性能分析与试验

针对油菜气力盘式精量排种器高速排种过程中存在漏播严重和工作负压需求大的问题，该研究提出了一种槽齿定向扰动辅助充种种盘，采用质点动力学分析、EDEM软件、高速摄像技术和正交试验相结合的方法，对不同槽齿型式和槽齿厚度的种群流动性与辅助充种性能进行了研究。使用EDEM软件模拟分析了不同槽齿型式和槽齿厚度对种群流动性的影响，以种群平均动能和种群平均动能总和为量化指标，得出齿厚0.5～1.5 mm的直线型槽齿具有较好的辅助充种作用，有助于改善种子流动性和抑制种群拖带。选用华油杂62为试验材料，进行了槽齿型式优选试验，并以优选出的槽齿型式为对象开展了槽齿厚度、种盘转速和工作负压对充种性能影响的试验研究。结果表明：在工作负压不小于1 500 Pa条件下，作业速度小于6.0 km/h时，3种槽齿型式种盘的充种性能差异较小，当作业速度为6.0～9.5 km/h时，直线型槽齿辅助充种性能优于圆弧型槽齿和无槽齿的平面盘；三因素四水平正交试验优选出槽齿厚度为1.0 mm时充种性能最优，并明确了槽齿厚度、工作负压和作业速度对充种性能的影响规律；在槽齿厚度为1.0 mm、工作负压1 500～2 500 Pa、作业速度2.6～9.5 km/h条件下，种子吸附合格率不低于96%，漏吸率不大于4%。研究结果可为油菜气力盘式高速精量排种器结构优化设计提供参考。     

阿维拉霉素高产突变株H15形态分化初步研究

采用电镜及荧光显微镜方法,对经60Coγ诱变筛选获得的绿色产色链霉菌(Streptomyces viridochromogenes)阿维拉霉素高产突变株H15的菌落、孢子丝、分生孢子分化特征进行了研究。与原始菌株4.1119不同的是,突变株H15形态呈现显著变异:灰白绿色菌落,直线型孢子丝,分生孢子表面光滑无刺突,而菌株4.1119为螺旋状孢子丝,孢子表面带刺。液体培养菌丝荧光染色结果表明,H15菌株在液体培养条件下菌丝团形态分化过程也发生显著改变,孢子萌发形成多隔室菌丝,放射状生长逐渐形成菌丝团,核心菌丝出现凋亡后,菌丝团直径增长停滞。与原始菌株相比,突变株H15菌丝的成簇、形成完整菌丝团需要较长时间(48h才形成完整菌丝团,245μm),菌丝团直径增长停滞阶段及凋亡的延滞使得产物阿维拉霉素得以较好积累,阿维拉霉素的合成主要集中在此阶段。此后菌丝生物量虽维持小幅波动,但对阿维拉霉素的积累没有意义。因此推测菌丝团的形成历程、停滞阶段菌丝团直径增长及凋亡"相对平衡"对于阿维拉霉素的积累可能有重要意义。     

Fecal pellets from a commensal shrew (Suncus murinus) and a house gecko (Gekkonidae)

Examination of excreta pellets from commensal shrew (Suncus murinus) and tropical house geckos (Gekkonidae) showed several characteristics that were useful in distinguishing these pellets from those of commensal rodents. Commensal shrew pellets contained a large number of embedded insect fragments but no embedded hairs. Each shrew pellet was associated with a distinctive circular stain on the floor or container surface where it was found. Gecko pellets were composed entirely of tightly packed insect fragments with no intervening matrix. In contrast to both shrew and rodent pellets, there was no surface mucous coating. A small white body containing uric acid adhered to one end of each gecko pellet.     

典型生物质颗粒燃料燃烧特性试验

为研究生物质颗粒燃料的燃烧特性及污染物排放特性,该文以国外引进的生物质颗粒燃料燃烧器为试验装置,选择了8种典型的生物质颗粒燃料进行试验研究。试验结果表明,挥发份含量越高,含水率越低,生物质颗粒燃料所需的点火时间越短,SO2、NOx等污染物排放质量浓度远低于国家标准,但存在着部分生物质颗粒燃料灰分含量过大、结渣严重等问题。对大多数颗粒燃料来说,软化温度越高,结渣率越低,当软化温度超过1 389℃时,不会发生结渣;Si元素、碱金属元素含量越高,越容易结渣,碱土金属元素含量越高,越抗结渣。玉米秸中Si的质量分数为27.70%,底灰结渣率达到48.84%,落叶松中Si的质量分数仅为9.76%,不结渣;使用添加剂后,玉米秸的底灰结渣率降低了22.77%。这将为设计适合中国国情的生物质颗粒燃料燃烧设备及改善燃料的燃烧性能提供依据。     

Effects of manure-based urea pellets on growth,yield, and nitrate content in coriander,garden cress,and parsley plants

Various organic residues and animal manures represent an excellent matrix material for production of natural-based pellet fertilizers. Fully decomposed cow manure with 50% w/w urea was used for pellet production in densities of 400 or 800 kg/m³, representing low and high compact urea pellets. The growth of coriander (Coriandrum sativum L.), garden cress (Lepidium sativum L.), and parsley (Petroselinum crispum Mill.) were then evaluated under application of these pelleted urea compared to urea alone and unfertilized plants. The total amount of applied nitrogen (N) in the form of urea or pelleted urea was 300 mg/kg soil, wherein pelleted urea treatments, 30% of N was incorporated into the soil as urea alone before planting. The results showed that application of pelleted urea in low and high compactness resulted in different plant responses in the three vegetable crops. Plant growth and biomass production was increased in plants treated with urea or low compact urea pellets. Leaf N concentration and the Soil-Plant Analysis Development (SPAD) index were increased by low but not by high compact urea pellet application. Regardless of compactness, pellet treated plants had less nitrate content compared to urea treated plants. Number of flowering plants in coriander and garden cress was higher with high compact urea pellet and in unfertilized plants, whereas plants treated with urea or with low compact urea pellet showed fewer flowering plants. So, for production of these leafy vegetables low compact pellet is preferred.     

Effect of urea pellet size and dicyandiamide on residual ammonium in field microplots

Abstract

Nitrification of urea can be slowed by adding a nitrification inhibitor or by fertilizer localization. The purpose of this research was to compare the effects of urea pellet size (0.01, 0.1, and 1.0 g) and level of dicyandiamide (DCD) addition (0, 1, 2, 5, and 10% of N as DCD‐N) on residual ammonium in field microplots. Trials were conducted at ten locations in North Dakota during 1988 and 1989. Adding DCD to 0.01 g urea pellets slowed nitrification at all locations and the lower rates of DCD (1–2% of N as DCD‐N) often performed as well as higher rates. Increasing urea pellet size to 1.0 g was more effective in inhibiting nitrification than adding DCD to 0.01 g pellets. Increased pellet size plus addition of DCD led to a very slow nitrification. A 1.0 g urea pellet containing 1–2% of N as DCD‐N should be a practical fertilizer formulation where a very slow nitrification is required.     

Effect of sclerotial distribution pattern of Sclerotinia sclerotiorum on biocontrol efficacy of Trichoderma harzianum

Field studies were conducted over two seasons to investigate effects of random versus highly aggregated spatial arrangements of sclerotia of S. sclerotiorum, and effects of biocontrol agent density and formulation additives, on colonization of sclerotia by Trichoderma spp. Application of T. harzianum encapsulated in alginate pellets with either bran or polyethylene glycol additives increased the percentages of sclerotia colonized in both years, but there was no difference between additives in either year. Higher pellet densities (200 pellets/m² versus 40 pellets/m²) resulted in higher proportions of sclerotia colonized by Trichoderma spp. in one season but not in the other. However, when sclerotia were in highly aggregated spatial patterns, significantly higher percentages were colonized in both years, compared to sclerotia in random distributions.     

生物质颗粒燃料储藏理化特性变化规律

为分析生物质颗粒燃料在北方气候下是否可以长期储藏,以及不同储藏方式对颗粒燃料理化特性的影响规律,2011年3月至8月期间,针对北京地区气候,对玉米秸秆和木质2种颗粒燃料,以袋装、半封闭、露天3种储藏方式开展储藏试验。试验结果表明,2种颗粒在3种储存方式下机械耐久性都保持在94.46%以上,生物质颗粒燃料未出现发霉现象,全水分和堆积密度变化规律受气候变化规律相吻合。其中玉米颗粒和木质颗粒的露天状态储存时全水分极差（2.42%和2.55%）和颗粒密度极差最大（0.12 t/m3和1.297 t/m3）。灰分和挥发份保持则稳定状态初始状态。这为生物质颗粒燃料的安全储存提供理论依据。