土壤表面不平度分形特性的图像分析方法

研究了分形几何理论和图像处理技术在土壤表面不平度分形维数计算方法中的应用。利用分形几何的相关理论针对图像预处理后的表面形貌的图像数据建立数学模型,得到可以表征土壤表面不平度的分形参数。为此,共选择了3种不同耕作方式的土壤表面作为研究对象,运用自行设计的程序进行了表面分形维数的计算。结果表明:不同类型表面的分形维数相差较大,利用分形维数能够进行土壤表面不平度的有效表征,同时能对不同类型的土壤表面进行准确分类。     

基于各向异性分形理论的结合面切向刚度改进模型

基于各向异性分形几何理论,建立了一种结合面切向接触刚度改进模型.通过对所建模型的数字仿真,直观地揭示了结合面切向接触刚度与结合面法向载荷、切向载荷、结合面分形维数D、结合面分形粗糙度G、相关因子K、材料特性(o)之间复杂的非线性关系.数字仿真结果表明:结合面切向接触刚度随着法向载荷、相关因子或材料特性的增加而增加,但随着切向载荷、分形粗糙度的增加而减小;当分形维数较小时,结合面切向接触刚度随着分形维数的增加而增加;当分形维数较大时,结合面切向接触刚度随着分形维数的增加而减小.     

两种高聚物减粘材料在自由式磨料磨损中的分形特性

减粘材料超高分子量聚乙烯 ( UHMWPE)和聚四氟乙烯 ( PTFE)在自由式磨料磨损中 ,自由磨料对固体表面层的磨损作用带有一定的随机性 ,其磨损表面形貌是不规则的 ,这种具有随机性的不规则磨损表面形貌有着一定尺寸范围内的分形结构。利用分形几何学理论与方法探讨自由磨料对减粘材料UHMWPE和 PTFE的分形维数特征 ,为定量地评价两种高聚物自由式磨料磨损表面特征提供了一种新的方法。本文利用 SEM线扫描方法测量了两种材料 UHMWPE和 PTFE及其对比材料 45钢磨损表面粗糙度 ,并利用分形几何学原理初步探讨了在两种不同滑动速度和两…     

路表不平的分形特征

介绍了分形及分形维数的基本概念,用分形方法对道路表面进行了分析,并提出了表观分形维数的概念。分析表明,道路表面具有不规则性和统计自相似性,即每一部分都可视为整体缩小尺度之后的相似形。以现有的道路表现功率谱数据为例,根据频谱方法对其分形进行计算,表明测度（功率谱）与尺度（频率）在双对数坐标上呈线性关系,即具有标度不变性,呈现明显的分形特征。道路表现越平坦,其分形维数值越高。表观分形维数结合分形维数的     

土壤表面分形表征效果对比

分形是研究土壤表面不平度的有效方法,选择合适的分形维数计算方法是准确表征表面轮廓的关键。利用W〖CD*2〗M理论分形曲线对常用于计算表面轮廓分形维数的4种方法进行评价,结果显示均方根法在表征分形维数介于1.2~1.6的表面轮廓时精度最高;均方根法在表征实测土壤表面时的适应性强,无标度区间宽。根据表面轮廓的均方差与区间尺度呈比例的性质改进了均方根法,理论轮廓曲线的计算结果显示其精度明显提高,为准确描述土壤表面的复杂特性提供了一种有效的方法。     

杨凌包气带深层黄土颗粒分形特性的实验研究

通过对包气带深层黄土土壤样品颗粒组成的分析,研究了土壤颗粒体积分形维数与土壤各粒级含量的关系.同时利用实测的土壤水分特征曲线,拟合得到其分形模型中的孔隙大小分形维数,最后对颗粒体积分形维数与拟合的孔隙大小分形维数的关系进行了对比研究.结果表明:体积分形维数介于2.577～2.748之间,且随包气带层深度的增加分形维数呈减小趋势;体积分形维数与0.5～0.25 mIn、0.02～0.002 mm颗粒含量呈显著负相关,与0.25～0.05 mm、＜0.002 mm颗粒含量呈显著正相关,所建立的多元回归方程拟合的体积分形维数相对误差限为0～0.42%,具有较高的精度;同一质地的颗粒体积分形维数与土壤水分特征曲线分形模型中的孔隙大小分形维数呈良好的线性关系.     

陕西杨凌土壤粒径分布体积分形维数特征分析及预测

基于Mastersizer2000激光粒度仪测定的土壤颗粒体积分布信息,研究了杨凌地区土壤粒径分布体积分形维数与土壤基本物理特性之间的关系,建立了该地区土壤粒径分布体积分形维数的估算函数。结果表明,杨凌地区0～20cm和20～40cm土层土壤粒径分布体积分形维数的平均值分别为2.649 1和2.626 2;0～20cm和20～40cm土层土壤粒径分布体积分形维数都与粘粒质量分数的相关性最为显著,与砂粒质量分数的相关性次之;建立的估算函数预测精度较高,其中0～20cm和20～40cm土层土壤粒径分布体积分形维数预测值的相对误差分别介于-0.298%～0.726%和-0.179%～0.772%之间。     

现浇植被混凝土细观孔隙结构分析及渗流模拟

以目标孔隙率24%,水胶比0.32,粗骨料粒径16～26 mm的现浇植被混凝土为研究对象,通过计算机断层(CT)扫描技术获取试件的序列图像,采用Image J软件从细观角度分析二维平面孔隙特征;采用Avizo软件重建孔隙三维细观模型,分析孔隙空间结构并进行单相渗流模拟。结果表明:孔隙直径、孔隙面积均呈单峰分布,孔隙大小比较均匀;孔隙形状接近一个正圆;平面孔隙率平均值与实测孔隙率相差不大;计盒维数法测得的分形维数表明孔隙具有较好的分形特征;三维孔隙空间分布范围与二维定量分析具有一致性;孔喉尺寸呈正态分布,表明孔隙间连通性良好;压力梯度分布及流线分布有利于分析植被混凝土的渗流机理,模拟结果与试验结果吻合较好,验证了重建的三维模型的可靠性。     

神农蜣螂前胸背板表面形态分形及润湿性

采用 3D SRAT 1型轮廓仪对神农蜣螂 (Catharsius molossus L innaeus)前胸背板表面形态进行了定量测量 ,在 JC2 0 0 0 A型表面张力 /接触角测量仪上测量了水与前胸背板表面的接触角 ,并基于分形理论对其表面轮廓进行了分析。研究表明 :神农蜣螂前胸背板表面呈现分形特征 ,由结构函数法和变分法估算的沿前胸背板表面纵向轮廓线的分形维数分别为 1.877和 1.86 8;水在神农蜣螂前胸背板表面上的表观接触角为 91°～ 10 6 .5°,其平均值为 97.2°,表现了很强的疏水性     

多孔介质粗糙表面分形-蒙特卡罗传热研究

为了探究多孔介质在微观粗糙表面结构下的传热,建立了关于粗糙表面的二维、三维模型。基于分形理论,通过与蒙特卡罗法和傅里叶定律的结合,推导出了有效传热系数的表达式。该理论模型通过相关数据的代入计算,讨论分析了粗糙表面面积分形维数和孔隙率对有效传热系数的影响。研究发现孔隙率与有效传热系数呈负相关关系,面积分形维数与有效传热系数也呈负相关关系。该理论研究多孔介质粗糙表面的细微结构的传热,对于具有微观结构的粗糙表面物质传热具有一定的研究参考价值。     

耕作土壤地表不平度的分形特性

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地、圆盘耙耙地和驱动耙耙地地表的不平度，测定沿着3个方向进行，即平行、倾斜和垂直方向。通过对各种分形计算方法进行比较，对每一种地表不平度的RMS高度和分形维数进行了分析。结果表明：RMS高度和各种地表的相关性不如分形维数明显，而且两者间存在一定的关系。最后提出利用地表不平度指数可以较好地表征随机地面的特性，地表不平度指数越大，地表不平度越大。     

农田土壤颗粒尺寸分布分维及颗粒体积分数的空间变异性

盐渍土膜下滴灌过程中的土壤理化性质存在空间变异性，对灌溉管理有一定影响。该文根据3个不同尺度下土壤采样及颗粒尺寸分布（PSD）测定结果，探讨了土壤PSD分维和颗粒体积分数之间的定量关系，分析了各尺度和综合尺度下土壤PSD分维和颗粒体积分数的经典统计特征和地质统计特征，根据颗粒体积分数的半方差函数计算了不同尺度颗粒体积分数的分形维，并做出了等值线图。研究表明，土壤PSD分维与黏粒的体积分数呈正相关关系，黏粒体积分数增大引起PSD分维增加的原因在于细颗粒的比表面积比粗颗粒的大；各尺度土壤PSD分维及颗粒体积分数均无强变异特征；不同尺度下土壤PSD分形维的半方差函数中块金和基台值均非常低；50 m尺度土壤PSD分维和黏粒体积分数的等值线图具有类似的集中度和走势，而砂粒体积分数和粉粒体积分数则具有相反的集中度和走势。该研究说明土壤PSD分维和颗粒体积分数都有一定的尺度依赖性。     

渭河流域径流过程的分形特征研究

着眼于渭河流域径流过程的水文学特征研究与生态环境建设的需要,以径流序列的分形研究为依据,基于GIS手段,运用Hawths Analysis Tools工具,对渭河干流和二岸主要支流年、月径流过程的分维数进行了计算研究,分析了渭河干流站之间,干流与支流之间以及北岸支流与南岸支流之间径流过程分形特征的关系,结果显示,三者的...     

矩形渠道翼形量水槽的体型优化及试验研究

为了改善量水槽在平原灌区应用受限的状况,利用鸽子翅膀截面曲线,通过仿生优化设计了一种鸽翼形量水槽,并通过模型试验研究不同流态下量水槽的水力特性.试验结果表明:自由出流时水深-流量的稳定关系在淹没出流时仍然存在;不同流态时,水跃发生位置不同,自由出流时,水跃发生在出口断面附近,淹没出流时,则在喉口附近;自由出流时的测流精度高于淹没出流,测流误差在2%~3%,但淹没出流的测流误差随着流量增大而减小;鸽翼形量水槽的临界淹没度均在0.850以上,最高可达0.933,具有较大的测流范围.鸽翼形量水槽的工作性能良好,可开展标准化设计和工程应用.     

车削加工表面的分形特性研究

利用触针式轮廓仪对车削加工的表面轮廓进行了测量，分析了不同工艺参数对表面分形维数D和表面粗糙度参数Ra的影响。研究结果表明，分形维数D与表面粗糙度参数Ra有一定的对应关系，但线性关系并不明显，D与Ra反映了表面质量的不同方面；车削时，进给量对分形维数的影响较大，而切削速度的影响不明显；碳钢的分形维数比铝合金的要小。     

基于分形理论的地下滴灌灌水器水力特性研究

为了研究滴头工作压力和土壤物理特性对地下滴灌灌水器流量的影响，采用分形理论分析各种级配土壤的分形特征；以土壤颗粒质量分形维数、灌水器工作压力、土壤容积密度、土壤初始含水率为试验因素，运用混合水平均匀设计方法进行试验。结果表明，粘粒含量大小是土壤分形维数的主要影响因素，土壤分形维数随着粘粒含量的增加而增大；PLASSIM公司地下滴灌灌水器流量随土壤分形维数的增大而减小，即土壤质地越细地下滴灌滴头流量就越小；通过试验所建立的包含有土壤分形维数因素的地下滴灌灌水器流量计算经验公式的普适性较高。     

基于分形维数的玉米和杂草图像识

提出了利用分形维数来识别玉米和杂草的方法.将田间采集到的原始图像转化到HSI空间,利用H分量的不变特性进行图像变换,以消除光照的影响,有利于图像的分割处理.为了识别出玉米和杂草,比较了3种分形维数的计算公式和计算方法,利用Matlab编写的分形软件得到了玉米和杂草的平均分形维数,试验结果表明:Bouligand-Minkowski方法最佳,其中玉米和杂草的平均分形维数分别为1.204和1.079.利用SVM方法进行识别,正确率可以达到80%.     

荔枝红外干燥均匀性与果壳孔隙分形色变研究

通过含水率试验拟合,比较了荔枝红外干燥过程各果含水率变化的均匀性,应用Image-Pro、SPSS软件,分析对比了干燥不同时刻荔枝果壳孔隙率均值差异及分形维数变化,由相对色差测定,研究了果壳表面色变过程。结果表明:荔枝红外干燥,各果含水率变化过程不均。初始质量较小果,含水率变化速率较大;随干燥时间增加,各果含水率变化速率减小,后期差距加大;干燥不同时刻果壳孔隙率随含水率降低显著性变化,其均值由0.519降至0.381、0.276、0.184,但分形维数由1.486升至1.674、1.708、1.800。荔枝红外干燥各果壳表面,初始DL、Db值变化大,后期变化小。