分流式灌水器结构优化设计与试验

水力性能和抗堵性能是评价灌水器性能的2个重要指标,但两者在对灌水器流道的结构要求上存在本质的矛盾,目前缺少有效的灌水器结构优化方法。为了定量优化出2方面性能都比较优越的流道结构,该文将渐缩、渐扩、分流等增大局部压力损失的方法应用到灌水器流道设计中,设计了一种分流式灌水器,提出基于灰靶理论的灌水器流道多目标优化方法;将正交试验方法和灰靶理论相结合,进行面向水力性能和抗堵性能的灌水器流道多目标优化。研究结果表明,当给定水力性能和抗堵性能权重均为0.5时,最优结构参数水平组合为A3B4C2D4,此结构的流道流态指数为0.5150,粒子通过率为88.504%,综合考虑了水力性能和抗堵性能2个目标。通过试验验证,该方法是灌水器流道结构设计与定量优化的有效方法。     

离心式水力空化发生器空化空蚀机制试验研究

该文对一台转子-定子型离心式水力空化发生器的性能进行了系统的试验研究,以寻求其空化生成机制并与空蚀分布之间的关系。可视化试验结果表明空化发生器内存在楔形槽空化、转子叶齿和定子叶齿前缘空化。通过水听器测量了空化发生器蜗壳侧面位置的压力脉动情况,在相同转速下压力脉动随着流量的增加而增大,压力脉动周期不变;在相同流量下压力脉动随着转速的增加而增大,周期减小:50 Hz时压力幅值为30 Hz时的2.5倍,周期缩短0.001 s。油墨法试验结果显示空蚀主要发生在转子叶齿尾端和中部,定子叶齿前缘空泡附着部分及尾端。楔形槽空化是造成破坏的主要原因,因其空化强度最高且空泡溃灭行为离固壁表面最近。该研究可为离心式空化发生器的研发提供参考。     

泵轮轴向振动条件下高速液力耦合器特性

针对泵轮轴向振动条件下高速液力耦合器特性问题,基于RNG k-ε模型、流体体积法(volume of fluid,VOF)两相流模型、动网格技术、压力隐式算子分裂(pressure-implicit with splitting of operators,PISO)算法和变时间步长法对液力耦合器泵轮在轴向振动条件下的内流场进行数值模拟,通过试验完成对模型的准确性验证。分析液力耦合器流道内部两相流动规律以及受力特性,结果表明:与径向振动相比,相同振幅条件下的轴向振动对循环圆内流量脉动和泵轮、涡轮转矩影响较大;额定转速越高,其泵轮、涡轮转矩脉动幅值、轴向力波动范围越大;振动频率越大,泵轮、涡轮转矩偏差越大;轴向振动幅值越大,泵轮涡轮转矩波动范围越大。从减小转矩波动范围和轴向力的角度控制轴向窜动值不应超过0.04 mm较为合适。     

基于有效积温的冬小麦返青后植株三维形态模拟

【目的】基于有效积温,利用三维建模技术,实现小麦生长模型与形态模型的有机结合,真实表达环境因素对小麦生长发育和形态结构的影响,最终实现小麦生长过程的三维可视化,为小麦作物生长动态预测、栽培管理调控、作物株型设计等提供重要参考。【方法】以天津地区主要推广小麦品种衡观35、济麦22和衡4399为材料,于2015—2016年冬小麦生长季内开展不同小麦品种和施氮水平的田间试验,采集各品种冬小麦在不同施氮水平下的叶长和最大叶宽等形态数据,通过分析各品种冬小麦返青后形态数据和有效积温的定量关系,用Logistic方程构建了冬小麦返青后叶片叶长、最大叶宽模拟模型,并对该模型进行检验;基于该模拟模型,计算各品种冬小麦返青后每个生长日的形态数据,借助OpenGL和NURBS曲面造型技术,构建冬小麦几何形态模型,最终实现冬小麦生长模型与形态模型的结合,实现了冬小麦返青后生长过程可视化。【结果】在不同品种、不同施氮水平下,小麦叶长回归方程R2值在0.772—0.983之间,F值在10.153—340.191之间,且Sig小于显著水平0.05,最大叶宽回归方程R~2值在0.853—0.999之间,F值在17.371—4 359.236之间,且Sig小于显著水平0.05,表明上述模型拟合度和显著性均较好。经数据检验,叶长模型绝对误差在0—3.88 cm之间,根均方差(RMSE)值在0.24—1.95 cm之间,最大叶宽模型绝对误差在0—0.28 cm之间,RMSE值在0.02—0.15 cm之间,表明所建模拟模型精度较高,该模型对不同品种冬小麦返青后的叶片生长具有较好的预测性;基于所建模拟模型计算冬小麦返青后逐日形态数据,可构造不同品种、不同施氮水平下的冬小麦植株形态,可逼真模拟冬小麦返青后植株动态生长过程。【结论】基于有效积温构建的冬小麦返青后叶长和最大叶宽模拟模型,可较好预测冬小麦返青后叶片生长状态,可实现小麦生长模型和形态模型的有机结合,实现不同品种冬小麦在不同施氮水平下的叶片生长可视化。     

花生地下组织模拟可视化技术研究

农作物的三维建模与可视化系统的研究对于农作物生长过程和经济产量有重要意义。在花生(Arachis hypogaea Linn.)拓扑结构与花生的生长参数的基础上再运用计算机图形学技术OpenGL,实现花生地下组织可视化生长系统,运行结果表明,此系统能较好地显示出花生地下组织各器官生长在不同生长阶段的可视化形态特征,逼真地实现了花生地下组织可视化的动态生长过程。     

基于学科知识图谱的国内土地资源管理学科演进及其进展研究

为进一步探索土地资源管理学科领域的最新研究进展和热点,适应新时期学科建设发展,以CSSCI、WOS的相关文献为数据源,应用可视化软件CiteSpaceⅢ绘制学科知识图谱,首次对土地资源管理学科领域的时间发展特征、期刊分布特征、研究力量及学术机构分布、研究前沿发展与研究热点演化进行系统分析。结果表明:1)中国学者在国内外土地资源管理学术界领域的研究方向大致吻合,以环境与地理类的居多,发文数量稳中上升;2)目前国内土地资源学科领域已经形成了较为完整的基础理论研究体系,土地利用、土地管理、土地规划是国内该领域发展的主要热点知识群组;3)研究人员已初步形成较为密切的合作小组,但还是有半数研究人员处于独立研究的状态;4)在研究前沿演进以"土地利用"为起点,正围绕着"产生-适应-应用"的研究路径演化,土地资源管理学科呈现出从宏观的、被动的研究转向区域的、多维问题的研究。在后续的研究中要加强实践应用性,把理论基础和实际案例结合起来,不断提高研究者的自身水平。     

Establishment and Application of Visual RT-LAMP for Rapid Detection of Duck Tembusu Virus

To realize the rapid detection of duck tembusu virus (DTMUV), a set of specific primers was designed according to the highly conserved sequence of DTMUV E protein gene published in GenBank. A sensitive and convenient RT-LAMP amplification method was established by optimizing the concentrations of each component, reaction time and temperature in the reaction system. The results showed that the influence of betaine on the reaction system was not obvious under the optimal conditions. This method was 100 times more sensitive than the conventional RT-PCR. The RT-LAMP method specifically amplified tembusu virus but not other common avian viruses. The results could be differentiated by naked eyes. 74 clinic suspicious samples were tested and 65 of them were positive. These results suggested that the RT-LAMP assay could be used as a method for the diagnosis and detection of clinical cases, and molecular epidemiological investigation of duck tembusu virus disease.     

Inferring source attribution from a multiyear multisource data set of Salmonella in Minnesota

Salmonella enterica is a global health concern because of its widespread association with foodborne illness. Bayesian models have been developed to attribute the burden of human salmonellosis to specific sources with the ultimate objective of prioritizing intervention strategies. Important considerations of source attribution models include the evaluation of the quality of input data, assessment of whether attribution results logically reflect the data trends and identification of patterns within the data that might explain the detailed contribution of different sources to the disease burden. Here, more than 12,000 non‐typhoidal Salmonella isolates from human, bovine, porcine, chicken and turkey sources that originated in Minnesota were analysed. A modified Bayesian source attribution model (available in a dedicated R package), accounting for non‐sampled sources of infection, attributed 4,672 human cases to sources assessed here. Most (60%) cases were attributed to chicken, although there was a spike in cases attributed to a non‐sampled source in the second half of the study period. Molecular epidemiological analysis methods were used to supplement risk modelling, and a visual attribution application was developed to facilitate data exploration and comprehension of the large multiyear data set assessed here. A large amount of within‐source diversity and low similarity between sources was observed, and visual exploration of data provided clues into variations driving the attribution modelling results. Results from this pillared approach provided first attribution estimates for Salmonella in Minnesota and offer an understanding of current data gaps as well as key pathogen population features, such as serotype frequency, similarity and diversity across the sources. Results here will be used to inform policy and management strategies ultimately intended to prevent and control Salmonella infection in the state.     

基于专利大数据的油菜产业发展研究

为明晰油菜产业技术发展现状,采用Innography专利分析平台,通过专利数据挖掘对油菜产业全球专利发展态势、主要国家、重点创新机构、主要IPC和技术热点、专利强度进行了分析,并用可视化的方法展示了该技术领域的创新状况。结果表明：全球油菜产业发展在经历技术萌芽期、技术成熟期后, 2013年后逐渐进入技术衰老阶段;中国大陆和台湾是美国、日本等国专利布局的重要目标市场;油菜产业关键技术主要集中于C12N、A01N、A61K等小类;中国的发明创新覆盖了大部分技术热点,但仍有部分热点领域覆盖度不足,美国专利强度遥遥领先,中国专利技术创新仍面临挑战。研究提出了促进我国油菜产业持续发展的对策建议。     

支持种肥监测的变量施肥系统设计与试验

目前国内变量施肥控制系统与排肥监测系统集成化程度低,电动机驱动变量施肥系统动态响应研究不够深入。为此设计了基于电动机驱动、支持多路播种施肥监测的变量施肥控制系统,主要包括触摸屏、中央控制器和数据采集器。控制器以MCU为核心,读取GPS测速模块获取的机具行进速度,监测排肥电动机实时转速,与数据采集器通讯获取多路排种或施肥状态,与触摸屏通讯设置作业参数和监测作业状态。搭建试验平台,测得排肥轴转速范围为12.5~125 r/min、监测灵敏度为3 s时,系统监测可靠性为100%。进行了系统排肥量变化响应时间试验,室内试验结果表明在0~11 500 g/min的排肥量变化范围内,系统响应时间最大为0.75 s。系统整机试验中,75~450 kg/hm~2的施肥量变化区间,公差以75 kg/hm~2递增,行进速度平均为3.79 km/h时,系统响应时间平均为1.08 s;在设定施肥量450、600、750 kg/hm~2下,改变不同行进速度的过程中,排肥量准确率平均值分别为95.92%、95.24%和98.26%,方差分别为3.01%、1.39%和1.36%。田间试验表明,施肥量分别为450、600、750 kg/hm~2时,系统排肥量准确率平均值为94.69%,方差为2.23%,多路排种、排肥监测故障报警准确率为100%。