紫花苜蓿茎秆在常压热风干燥中的传质模拟研究

根据斐克定律和质量守恒原理，建立了可以预测干燥过程中苜蓿茎秆内部水分分布的常压热风干燥的传质数学模型。通过对扩散模型边界条件的处理，结合紫花苜蓿茎秆内部水分扩散的干燥试验结果，采用数值模拟方法确定了干燥苜蓿茎秆的传质系数。结果表明，干燥苜蓿样本的含水率与模拟分析含水率的决定系数为R²=0.927，模拟分析具有较高的准确度。在此基础上进行的苜蓿茎秆内部水分分布的模拟计算保证了与苜蓿非稳态干燥过程的一致性。     

基于集对分析与三角模糊数耦合的土壤重金属污染评价模型

土壤重金属污染程度综合评价问题是一个前沿的、复杂的不确定性问题。本文尝试利用集对分析方法描述土壤重金属污染评价过程中的确定性和不确定性特征,并应用角模糊数刻画集对差异度系数以改进集对分析方法,进而提出了基于集对分析与三角模糊数耦合的土壤重金属污染综合评价新模型。实例应用结果及与其他方法对比分析表明:该模型评价过程直观、计算简便、结果客观合理,在土壤重金属污染评价中具有参考价值。     

基于AnnAGNPS模型的农业非点源污染模拟

以大沽河典型小流域为研究区，借助GIS和相关资料率定参数，完成模型数据库的建立。在此基础上，采用流域出口2001～2002年径流量、泥沙和总氮监测数据优化参数、校准和验证模型，分析AnnAGNPS模型在大沽河典型小流域应用的可行性。2000～2001年，地表径流的年均模拟偏差分别为12.7%和7%，丰水期的月模拟偏差都在±30%以内，日模拟值与实测值相关系数分别是0.98和0.91，模拟结果理想；年均泥沙输出模拟误差分别为19.1％和15%，月均泥沙估算的相关系数分别为0.78和0.73，模拟结果基本可接受；年均模拟误差为50%左右，月均估计及降雨场次模拟的相关系数分别低于0.7和0.6，总氮污染负荷估算有很大的不确定性。结果表明，如何提高模型的营养盐模拟精度将是未来AnnAGNPS模型在大沽河流域应用的前提与基础。研究成果对于AnnAGNPS模型在国内的应用和推广，具有很好的示范性，并为大沽河全流域分布式水文模型的构建奠定了基础。     

大米胶稠度近红外光谱分析数学模型的建立

胶稠度是评价大米蒸煮食用品质的重要指标之一。研究了运用近红外光谱分析技术检测大米胶稠度的测试原理，对60个样品的光谱数据用偏最小二乘法(PLS)建立了测定大米胶稠度的数学模型，其回判结果与化学分析值之间的相关系数为0.95，建模标准差为0.66；用41个样品对建立的数学模型进行了交叉验证，其检测结果与用标准化学分析方法测得结果的相关系数达0.92，预测标准差为0.78。试验证明，可以利用近红外光谱分析技术对大米胶稠度进行快速检测。     

土壤气相抽提作用机制探讨和基本数学模型建立

土壤气相抽提 (SVE)是全球石油污染土壤修复的迫切需求下应用的新兴原位技术 ,其理论相对滞后 ,有必要进行系统研究。SVE涉及多学科交叉 ,土壤体系中包含了物质在气—液 (水 )—液 (油 )—固等多相间各种复杂的迁移、转化和物理化学行为 ,本文根据多孔介质流体动力学理论和化工传递原理分析了气相抽提过程中污染物的迁移机制和多相传质关系 ,在近实际假设条件下提出了一套任意维数下SVE基本数学模型 ,严格导出了土壤体系中流体的运动方程、污染物质量方程和污染油的衰减方程等主要控制方程 ,研究结果可作为SVE理论分析和工程设计的基础。     

锥盘式撒肥装置的性能分析与试验

针对目前大多数撒肥机在作业过程中存在抛撒不均问题,该文设计了一种锥盘式撒肥装置。通过对该装置结构和工作原理的阐述及肥料颗粒在撒肥盘、叶片上和空气中的动力学和运动学分析,建立了肥料颗粒的运动模型。以叶片长度、叶片水平投影倾角、撒肥盘转速、肥箱落肥口位置和面积为试验因素,以肥料抛撒的横向变异系数为试验指标进行了台架试验。试验表明,当落肥口位置(落肥口中心点在以叶片旋转中心在地面的投影为坐标原点的空间直角坐标系中的坐标值)为(70 mm,0,800 mm),叶片长度为150 mm,落肥口面积为2456 mm2,叶片水平投影倾角为1°,撒肥盘转速为1090 r/min时,横向撒肥变异系数为5.215%,此时肥料抛撒的均匀性最好,满足施肥作业要求。该装置基本上解决了肥料抛撒不均方面的不足,为锥盘式撒肥机的设计与优化提供了参考。     

水稻多组分双向反射模型的建立

在作物多组分双向反射模型的基础上，基于辐射传输原理和水稻群丛结构特征，特别是考虑水稻不同生长时期的特点，建立了水稻的多组分双向反射模型。模拟与实测结果的比较表明：模型基本上能反映水稻多组分反射光谱的角度分布特征，特别是较准确地模拟水稻不同生长期，不同太阳天顶角下，“热点”的右移和乳熟期前向反射中的反射高峰点。分蘖期和抽穗期，水稻冠层“热点”效应在水稻各组分的平均倾角约37°左右时达到最大，然后随平均倾角的增大，“热点”效应明显减弱。从数学的角度，模型计算值与实测值通过了t-检验，证明模拟值是可接受的。     

车辆行驶的表层沙土非线性弹性本构模型的试验研究

以车辆行驶的表层沙土为研究对象，用土壤动态三轴仪对车辆行驶的表层沙土的力学特性进行了试验研究，建立了适于车辆行驶的表层沙土的非线性弹性邓肯（Ｄｕｎｃａｎ）本构模型。研究结果表明它能够较好地反映车辆行驶的表层沙土的本构关系，为车辆行走机构与表层沙土相互作用的力学计算分析和研制沙漠运输车辆奠定了基础     

南方红壤区植被覆盖因子估算模型构建与验证

研究红壤区植被覆盖因子变化规律、构建植被覆盖因子计算模型可为该区域水土流失防治及动态监测提供科学依据。该研究基于广东省五华县水土保持试验推广站200余场降雨试验观测数据,分析了影响水土流失的各关键因子与次降雨土壤侵蚀模数(Individual Rainfall Event Soil Erosion Modulus,ISEM)间定量关系,基于中国土壤流失方程计算了系列次降雨事件不同植被覆盖度对应植被覆盖因子值,构建了植被覆盖因子值与植被覆盖度间数学模型,从点、面2个尺度对模型计算精度进行了验证。结果表明:1)ISEM随植被覆盖度增加而降低;ISEM与雨前土壤表层含水率间存在显著正相关对数关系;ISEM随坡度增加呈先增后减的变化规律;ISEM随次降雨量、次降雨侵蚀力和次降雨径流深呈显著正相关线性变化关系。2)构建了植被覆盖因子值与植被覆盖度间二阶指数衰减模型,该模型决定系数和纳什系数分别达0.947和0.876。点尺度验证结果表明90%样本模型计算值与观测值相对误差均小于0.30;面尺度验证结果表明,70%～80%的植被覆盖因子计算值相对误差不超过0.1。总体而言,该模型计算精度较为理想,但由于研究对象典型的时空尺度特征,仍需要更多观测数据对该模型进行完善和验证。研究成果可为深入理解红壤区土壤侵蚀规律、水土流失动态监测提供有益参考。     

种猪体重三维预估模型的研究

在利用图像处理技术实时预估活体猪体重中，选用的预估模型对能否获得较好精准性至关重要，同时也影响图像处理算法实现的复杂性、稳定性及高效性。该文在充分考虑猪的体形特点及其与猪体重影响因素的基础上，将猪体的头部和躯干分别近似为圆锥体和圆柱体，以此建立种猪体重的三维预估模型。经与实测数据比对，表明该预估模型具有较好的准确性，为实现猪体重的无损测量提供了一种新的方法。