自由圆湍射流不稳定性与界面拟序结构研究

采用两相流动的大涡模拟对自由圆湍射流的流动不稳定性及界面拟序结构进行了数值模拟。通过计算探讨了射流液体的不稳定性机制。研究了喷嘴入口速度及入口扰动对射流近场区的不稳定性和涡结构特性的影响。研究中,对雷诺数在10 000~80 000内施加不同强度扰动后的射流流场进行了系统的模拟计算。结果表明:射流入口速度及外部扰动对射流的稳定性有重要的作用,随射流速度和扰动强度增加,其未扰液核长度下降,表面波尺度减小,射流近场区产生更为丰富(长度尺度多、涡旋强度范围大)的特征涡旋结构;从射流的时均流场看出,在相同雷诺数不同扰动强度(或相同扰动强度不同雷诺数)下射流时均速度沿中心轴线衰减率基本类似;随雷诺数增加,射流对周围流体的正卷吸作用加强,沿流向的径向扩散更为显著。     

结合区域协方差分析的图像显著性检测

目的 图像显著性检测的目的是为了获得高质量的能够反映图像不同区域显著性程度的显著图,利用图像显著图可以快速有效地处理图像中的视觉显著区域。图像的区域协方差分析将图像块的多维特征信息表述为一个协方差矩阵,并用协方差距离来度量两个图像块特征信息的差异大小。结合区域协方差分析,提出一种新的图像显著性检测方法。方法 该方法首先将输入的图像进行超像素分割预处理;然后基于像素块的区域协方差距离计算像素块的显著度;最后对像素块进行上采样用以计算图像像素点的显著度。结果 利用本文显著性检测方法对THUS10000数据集上随机选取的200幅图像进行了显著性检测并与4种不同方法进行了对比,本文方法估计得到的显著性检测结果更接近人工标定效果,尤其是对具有复杂背景的图像以及前背景颜色接近的图像均能达到较好的检测效果。结论 本文方法将图像像素点信息和像素块信息相结合,避免了单个噪声像素点引起图像显著性检测的不准确性,提高了检测精确度;同时,利用协方差矩阵来表示图像特征信息,避免了特征点的数量、顺序、光照等对显著性检测的影响。该方法可以很好地应用到显著目标提取和图像分割应用中。     

Regime dynamics of hydrochemical and toxicological parameters of the Irtysh River in Kazakhstan

Since the Irtysh River flows through the important economic,ecological and social territories of China,Kazakhstan and Russia,the water quality issues growingly draw the attention of the water authorities from these countries.Therefore,a detailed study of the hydrochemical regime and toxicological indicators in Kazakhstan was carried out for understanding the regime dynamics of water quality and its affect factors.The combined assessment of maximum permissible concentration(MPC)of chemical components and biotesting method were proposed and performed for the study area.The results clearly showed that the concentrations of single chemical component at different locations are mostly under MPC standard in a basin scale.However,the watershed surface runoff and tributary stream flow from mining industry areas had high concentration of heavy metals and had significant impact on the water quality near Ust-Kamenogorsk.Furthermore,even the stream water generally meet MPC standard,the results of biotesting method show the toxicity level of water sample is lethal for the test objects of phytoplankton and Daphnia.The survival rates of most water samples are lower than 46.7%.Hereby,this study strongly suggests using combined water assessment methods to evaluate the water quality.     

基于涡度相关的半干旱区沙丘-草甸水热通量对比分析

为了解科尔沁地区不同下垫面地-气界面的能量收支、水汽交换过程及其与气象要素的响应关系,利用涡度相关法开路系统、常规微气象观测系统等进行长期定位观测,选取流动半流动沙丘和草甸2种下垫面下的观测资料进行对比分析。结果表明:草甸与沙地潜热通量日变化差异明显,且春秋两季典型晴天更为显著,沙地约为草甸的26.2%和30.5%;夏季沙丘与草甸潜热极值大体持平,冬季2个站点差距缩小,互为上下波动;在冬、春、夏季3个典型晴天中,草甸与沙地感热通量差异显著的起始与终止时间不断提前,累积大于时长分别为19.5 h、16 h、6 h,秋季二者差异的时间不断推后,累积时长缩短;观测通量源区随风向改变而发生变化,风频比例越大,通量源区的贡献距离越长;草甸、沙地蒸散量与降雨呈负相关,雨后日蒸散值分别较晴天偏低14%和40%,晴天,沙地日蒸散量随风速波动呈规律性变化,而较大风速对草甸蒸散发不利。     

典型沙生灌木生态系统凝结水量估算

当前对干旱半干旱过渡带生态系统凝结水量的估算及其年际变化的认识仍十分有限。本研究以宁夏盐池沙生灌木生态系统为对象,运用微型蒸渗仪、涡度相关(eddy covariance,EC)法和Penman-Monteith公式对凝结水进行测定和估算,以求探索涡度相关法和Penman-Monteith公式估算凝结水的准确性,并且分析凝结水季节和年际变化、其对生态系统水量平衡的贡献及降雨对凝结水的影响。结果表明:1)以微型蒸渗仪观测结果为对照标准,涡度相关法因在夜间存在严重的能量不闭合会造成凝结水严重低估,而Penman-Monteith公式可以较准确地估算凝结水量(R2 =0.94,P0.05);2)采用Penman-Monteith公式估算2012—2014年凝结水,日平均凝结水量为0.14±0.08 mm,年平均凝结水发生天数为259 d/a,估算2012—2014年凝结水年总量分别为46、33和29 mm。凝结水多发生在夏秋季。2012—2014年降雨年平均量为301 mm。凝结水年均总量是平均降雨总量的12%。3)降雨时与降雨后一天凝结水成显著正相关关系(R2=0.81, P0.05)。2012—2014年≥20 mm的降雨次数占全年总降雨次数百分比分别为10%、5%和3%,≥20 mm的降雨能够为空气提供较多水分,增加凝结水量。因此≥20 mm降雨次数占全年总降雨次数的百分比将显著影响当年凝结水总量。结果证实,虽然凝结水总量年际差异较大且占降雨的百分比较小,凝结水是维持荒漠生态系统功能的重要稳定水源。      

公交投币鉴伪清分系统研究

针对目前公交系统收到大量假硬币的现状,在比较了常用硬币检测方法的基础上,提出了使用双电涡流传感器检测硬币的材质的方案,给出了硬币检测系统的结构框图,选用高性能的STC单片机、电涡流传感器、红外光电开关和语音芯片及电磁铁构成了检测系统,可以实现对乘客所投硬币及时鉴别并剔除假币的功能。系统成本低廉,便于操作,具有一定的应用前景和推广价值。     

Aeroacoustics numerical simulation of flow past tow dimensional two circular cylinders in Tandem arrangements

The flow mechanism of flowing over two circular cylinders in tandem arrangements is numerically investigated. First, the unsteady incompressible Navier Stokes equation is solved using two dimensional large eddy simulation (LES) model in order to capture the flow instantaneous source data. Then both the FW H equation and its integral solutions based on Lighthill’s acoustic analogy are employed to compute the noise generated by fluid flow. Different flow velocity, circle cylinder diameter and spacing ratios are compared. The result shows that the SPL augments with the increase of flow velocity or circle cylinder diameter. The frequency of vortices shedding is raised with the increase of flow velocity. Different spacing ratios impact the vortices shedding at a certain extent, and as a result impact the acoustic noise. There is the largest SPL near the critical spacing and the direction of acoustic fields is obvious.     

基于流场数值仿真的人工鱼礁组合优化研究

基于特征礁水槽集鱼实验,研究了不同结构人工鱼礁和不同背景速度下黑鲷幼鱼在各流速区段出现频度,以鱼类出现频度高、水平流速为背景速度的0.7倍和0.8倍以下的流场空间体积作为背涡流范围指标,以垂向上升流速为水平来流速度的0.1倍和0.2倍以上的空间体积作为上升流范围指标,基于Fluent、采用大涡模拟法(LES)的湍流模型,进行数值水槽建模,以4种单位鱼礁组合方案为例来分析不同组合流场效应的差异和优劣。研究表明,边长3 m的正方体鱼礁,以20～30个单礁、1～2倍礁距进行五点式、对称型单位鱼礁组合投放为宜,这样既能发挥礁体的协同效应,又能使单位鱼礁的调控范围达到最大化。     

典型草原区草地潜热通量特征

为研究局地小气候和草地生态系统变化提供依据。利用2010年6月1日—8月31日开路涡度相关系统和常规气象观测系统资料,分析锡林浩特典型草原区草地潜热通量变化特征及其与环境因子的关系。结果表明,6—8月总体能量平衡闭合很好,闭合度达83.9%。晴天闭合度为81.4%,阴天闭合度为95.0%,处于国内外同类观测闭合度范围的上等水平;潜热通量日变化呈单峰型二次曲线,日出后逐渐升高,中午左右达到峰值,然后逐渐降低,日落后趋于稳定。晴天和阴天的潜热通量日变化趋势相同,但阴天波动性较大,变幅大于晴天,且峰值滞后于晴天;潜热通量与净辐射、气温、地表温度、地表温度与气温差、呈极显著正相关,与相对湿度呈极显著负相关,而与水平风速的相关性相对较弱。其中,净辐射是最大的影响因素。     

线性混合模型在作物育种无重复试验数据实证分析中的应用

【目的】提出针对无重复试验数据进行分析的方法,并演示用SAS提供的Proc mixed程序分析无重复试验数据的过程。【方法】基于国际标准统计分析软件(SAS)的Proc mixed过程和实际试验设计,应用线性混合模型对作物育种中的无重复试验数据进行分析,在分析植物育种无重复试验数据特点和传统方差分析法应用缺陷的基础上,将线性混合模型分析法中利用协方差结构反映试验误差特征的原理,用于植物育种无重复试验数据的统计与分析中,采用模型拟合信息量准则选择最优的试验误差协方差结构模型,最后进行实证分析。【结果】线性混合模型分析法给出了植物育种无重复试验品系产量效应估计及其差异显著性测验的结果;采用效应估计值得到的品系效应排序及入选优良系,与直接采用品系产量观测值法所得的结果存在较大差异;误差协方差结构模型的选择,对无重复试验分析结果的影响较大。【结论】利用线性混合模型原理和SAS软件的Proc mixed程序,可实现对植物育种无重复试验数据的分析,能解决植物育种无重复试验品系间可比性差及不能进行效应差异显著性统计测验的问题。