水稻植质钵育秧盘制备工艺及参数优化

为实现适合中国国情的钵育栽植技术,该文以水稻秸秆为主要原料,配以热固性胶粘剂、固化剂和增强剂经热压制备水稻植质钵育秧盘,采用正交试验设计分析成型配比(施胶量、固化剂量、增强剂量和混料量)和制备工艺(成型压力、模具温度和保压时间)对植质钵育秧盘性能影响。通过对试验结果分析得出制备植质钵育秧盘工艺优化参数为:施胶量0.9kg、固化剂量0.002kg、增强剂量0.09kg、混料量1.3kg、成型压力30MPa、模具温度120℃、保压时间300s,优化后的工艺参数可满足实验室试验研究要求(钵孔率99.46%,膨胀率1.12%),为进一步研究和植质钵育秧盘产业化生产提供技术借鉴与参考。     

压力补偿灌水器流固耦合计算方法

为提高压力补偿灌水器的设计精度与设计效率,研究了压力补偿灌水器流固耦合数值计算方法,并采用快速成型技术制作的灌水器试验件进行水力性能试验,从流量的角度对压力补偿灌水器流固耦合计算方法进行验证。结果表明,采用SSTK-ω紊流模型进行流场计算、自适应网格重划分方法对变形的流体网格进行重构、结合弹性膜片的接触分析的流固耦合计算方法所得到的灌水器流量结果与试验结果最大偏差为2.5%,能够对压力补偿灌水器一定工作压力范围内的流量进行准确预测,可为压力补偿灌水器快速开发提供理论依据、减少试验次数、缩短开发周期、提高设计精度。     

滴灌管内嵌管状滴头的快速制造方法研究

针对我国干旱半干旱地区节水灌溉的需要，应用快速成型制造技术（RP&M）进行滴灌管内嵌管状滴头的快速制造方法研究的设计及其模具的快速制备，详细介绍了管状滴头CAD设计中所进行的工艺设计，RT工艺模型的生成，样件的制备和金属喷涂快速注塑模具的制造。利用快速成型制造技术，设计制造周期短，模具质量高，从而可以实现对市场的快速响应。     

鱼松块压缩成型工艺参数优化

为研究鱼松块压缩成型工艺对鱼松成型块品质的影响,分析了糕粉添加量、成型压力、保压时间和成型速度对鱼松成型块质构和感官评定的影响。选取糕粉添加量、成型压力、保压时间进行正交试验。试验结果表明：鱼松成型块感官评分与硬度和咀嚼性呈极显著正相关,与弹性和黏附性呈极显著的负相关;成型压力对鱼松成型块的感官评定有显著影响;对感官评分的影响顺序为：成型压力>糕粉添加量>保压时间;正交试验的最佳成型工艺为糕粉添加量20%,成型压力3?MPa,保压时间20?s,成型速度为40?mm/min。该工艺将为鱼松块成型设备的研制提供设计依据。     

模压木制品热压成型模具的设计方法

本文论述了模压木制品的热压成型模具的设计方法。针对模压木制品存在的鼓泡、合边质量差、翘曲变形等问题，通过分析，设计了一种综合性能优良的热压成型模具，以满足生产的需要     

压力补偿灌水器分步式计算流体动力学设计方法

为提高压力补偿灌水器的设计和研发效率,该文采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)分析方法,结合有限元分析技术,提出一种压力补偿灌水器的分步式CFD设计方法,研制了圆柱式压力补偿灌水器,并进行了灌水器流量预测,得到其设计压力-流量曲线。利用光固化快速成型技术,快速制作出压力补偿灌水器试验件,进行了水力性能试验,得到了灌水器试验压力-流量曲线,发现通过分步式CFD计算得到的预测压力-流量曲线,与水力性能试验得到的试验压力-流量曲线在压力补偿灌水器的有效工作压力区间内吻合度良好,验证了分步式CFD设计方法。在此基础上研究了压力补偿灌水器补偿区结构对其压力补偿性能的影响,发现补偿区高度对灌水器补偿性能影响显著,可以通过改变补偿区高度来设计不同补偿性能的灌水器。该研究对指导压力补偿灌水器的设计和开发具有一定的意义。     

基于响应面法的玉米秸秆成型工艺优化

为了研究玉米秸秆成型过程中各参数之间的交互作用,获得最佳的工艺参数,该文采用5因素的响应面试验设计研究了原料水分(8%~24%)、温度(50~150℃)、压缩速度(10~50 mm/min)、压力(51.0~127.4 MPa)、保压时间(10~50 s)5个成型参数对玉米秸秆成型颗粒的松弛密度、Meyer强度以及压缩比能耗3个成型技术指标的影响,建立了响应面模型,结合成型燃料标准,获得了最佳的工艺参数,并对优化后的试验参数进行了试验验证。试验结果表明:在选取试验参数范围内,温度、原料水分、压力均会对技术指标产生较大影响;而压缩速度和保压时间所产生的影响相对较小。最优化的工艺参数(压力、温度、水分)为:4 k N(51.0 MPa)、110.8℃、17%,在该参数组合下的验证试验结果为:松弛密度为1031 kg/m~3,Meyer强度为27.1 N/m~2,比能耗为10.03 k J/kg。该研究可为秸秆生物质成型燃料制备产业提供参考。     

农业有机废弃物压制绿化基质砖成型机理与试验

为了解决农业有机废弃物污染,促进其综合开发和高值化利用,以发酵腐熟后的水稻秸秆和牲畜粪便为主要原料,利用特制的压缩成型模具和试验机,以基质原料含水率、压缩应力、压缩时间、牛粪质量分数为试验因素,对绿化基质砖压缩成型机理和工艺参数进行了试验研究。通过有限元分析、孔隙通道模型构建等方法,分析了压缩成型过程中力的变化、位移变化和微观结构变化;在单因素试验基础上,利用响应面分析了不同成型条件对绿化基质砖成型质量的影响,获得绿化基质砖成型最优工艺参数：基质原料含水率75.7%,压缩应力0.29 MPa,压缩时间2.5 min,且牛粪质量分数为30%时能够充分获得营养,绿化基质砖成型效果好。该研究为绿化基质砖的生产和农业有机废弃物综合利用及城市绿化产品升级提供了依据。     

滴灌灌水器低成本快速开发理论与方法研究

灌水器尺寸微小,形状复杂,导致其开发周期过长(8～12个月),费用过高(5～8万元人民币)。该文引入计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)、计算流体动力学(Computer Fluid Dynamics, CFD)以及快速成形(Rapid Prototyping, RP)等先进技术,提出了一种新型滴灌灌水器的低成本快速开发途径。利用三维参数化CAD技术设计流道的结构模型;基于CFD模型的数值模拟实现了灌水器水力特性的可视化分析功能,大大减少了实物试验的迭代次数;同时,应用RP技术可以在不开钢模的情况下低成本快速地制取试验用灌水器,并直接利用RP原型完成灌水器性能试验,从而进一步降低其开发周期和成本。以自主开发的新型灌水器为例,其开发周期与成本均降低50％以上。     

滴灌灌水器参数化计算机辅助设计方法研究

针对国内节水灌溉系统中滴灌灌水器设计开发存在的传统局限性,提出一种基于流量变化的参数化灌水器计算机辅助设计方法.在迷宫流道流态分析、流量试验、结构试验、农业参数逻辑化的基础上,建立了参数化灌水器结构与流量关系模型,并且采用VC++完成了参数化灌水器设计的软件开发.     

滴灌梯形迷宫滴头流道水力性能的响应曲面法优化

滴灌滴头水力性能优化是滴灌技术不断发展的需要。采用响应曲面法研究了梯形迷宫滴头流道的流道宽度、长度、深度、转角和流道单元数等5个关键参数对滴头水力性能（流态指数和流量系数）的影响与最佳水平。试验结果表明,所测试梯形迷宫滴头最优流道宽度、长度、深度、转角和流道单元数分别为1.55 mm、2.33 mm、1.55 mm、46.32°和20,优化后滴头的流态指数为0.4993、流量系数为0.4441,较优化前流态指数提高了5.624%,滴头水力性能得到了改善。     

额定流量与毛管位置对纽扣式滴头堵塞的影响及机理分析

为探究引用高含沙水滴灌时额定流量与毛管位置对纽扣式滴头堵塞风险的影响及相应机理，该研究对3种不同额定流量（2、4、8 L/h）的纽扣式滴头按照不同的毛管安装位置（毛管进水口处的支管长度分别为：w、2w、3w，毛管间距w=204 mm；依次为内侧、中间和外侧）进行浑水堵塞试验。试验结果表明：滴头额定流量与毛管位置会影响毛管与支管内的断面平均流速，从而对管中沉积泥沙的起动产生影响，影响滴头堵塞进程。额定流量为4 L/h的滴头，其平均相对流量和灌水均匀度系数下降速率最慢，即抗堵塞性能最优，且其有效灌水次数最多，平均使用寿命比2和8 L/h的滴头分别提高了11.84%和49.11%。滴头额定流量越小，毛管位置对滴头使用寿命影响越明显，其毛管内滞留泥沙质量越大、沉积的大颗粒泥沙占比越多，大颗粒泥沙相对小颗粒泥沙更容易被滞留在毛管中。滴头额定流量越大、在单根毛管上的安装位置越靠近前段，其排出的泥沙粒径越大。毛管中沉积泥沙的起动是导致大流量滴头更快堵塞的主要原因。试验为滴灌系统堵塞机理的研究提供了思路，为实际应用中滴头额定流量的选用与滴头堵塞的预防提供了参考。     

基于蜂窝结构的仿生立式环模生物质颗粒机设计与试验

针对传统生物质颗粒环模成型机生产成型效率低、环模失效严重等问题，基于仿生蜂窝状有序多模孔结构，该研究提出了一种立式环模生物质颗粒成型机仿生设计方法。对蜂窝单体几何模孔结构进行图像处理，对蜂窝相邻模孔边缘轮廓拐点坐标进行提取，并获取模孔网格坐标，构建环模-压辊-物料耦合作用受力模型，以物料摄取量、挤压力为设计目标，对颗粒成型机仿生环模、模孔、压辊等参数进行设计。样机通过三压辊与仿生环模孔之间摩擦作用，实现对成型区域内物料的挤压成型，从而形成致密的生物质颗粒。温室条件下以颗粒度为2～4 mm的玉米秸秆为物料，物料含水率为12%、压辊主轴转速为100 r/min，结果表明：在相同转速下，优化后的仿生立式环模生物质颗粒成型机较传统环模成型机吨料能耗降低10.08%，生产的成型颗粒密度大于等于1.32 g/cm³，抗跌碎性指数为99.4%，样机能耗为40.46 kW·h/t，该研究各项指标均达到了相关标准的要求且高于传统生物质颗粒机。     

微咸水加肥灌溉下陶瓷灌水器与迷宫流道灌水器的抗堵塞性能

为探求微孔陶瓷灌水器与迷宫流道灌水器在不同水质灌溉条件下抗堵塞性能的差异及堵塞机理,该研究选择了微咸水(A1)、肥水(A2)、微咸水加肥(A3)3种不同水质,分析管间式微孔陶瓷灌水器和6种常用的迷宫流道灌水器在不同水质灌溉条件下的平均相对流量变化规律,并用X射线衍射仪测定堵塞物质组成成分,用场发射扫描电镜观测堵塞物质表面微观形貌及动态生长过程。结果表明：各灌水器的流量随着灌溉运行时间的推移均发生不同程度的下降,其中A1处理下陶瓷灌水器的流量下降最慢,表现出优于迷宫流道灌水器的抗堵塞性能,A2、A3处理下陶瓷灌水器的平均相对流量下降速度先慢后快,试验结束时平均相对流量降幅最大,抗堵塞性能较差;A1处理下堵塞物质的主要成分是CaCO3,A2、A3处理下堵塞物质的主要成分是(NH4)2SO4;A1处理下各灌水器堵塞物表面微观形貌的生长过程为晶体颗粒不断团聚,A2、A3处理下堵塞物的动态生长过程为絮状物不断黏合成板块状或膜状。陶瓷灌水器堵塞发生在内壁上,堵塞物未进入到灌水器内部微孔中,随着堵塞物质增多且变得紧密复杂逐渐覆盖了内壁上的孔隙导致堵塞;迷宫流道灌水器是由于堵塞物质在流道内沉积导致过水断面减小,从而造成堵塞。研究结果可为陶瓷灌水器的应用及改进提供参考     

水稻秸秆冷压成型参数试验研究

利用单孔成型设备对水稻秸秆在不同参数条件下进行冷压成型试验。通过单因子试验和正交试验,观测不同成型压力、原料粒径及含水率等条件下成型颗粒的松弛密度、耐久性及退模压力,研究成型参数对成型颗粒物理性能指标的影响,以寻求冷压成型一般参数范围和各参数对不同成型指标的影响,为秸秆热压成型和连续成型试验提供数据支持。单因子试验结果表明,水稻秸秆各成型参数的范围为成型压力120～180MPa、粒径小于0.9mm、含水率15%～25%。在单变量试验基础上,设计正交试验。正交试验结果表明,针对不同性能指标,各工艺参数成型颗粒的影响力不一致,成型压力对松弛密度、抗碎强度及抗压强度的影响较大;而原料粒径对抗渗水性的影响较大。对于松弛密度和抗碎强度,成型参数中成型压力、原料粒径、含水率的最佳组合为180MPa、0～0.2mm、18%,抗渗水性的成型参数最佳组合为180MPa、0～0.2mm、12%,抗压强度的成型参数最佳组合为180MPa、0.6～0.9mm、18%。     

适用于黄河水滴灌的灌水器筛选研究

传统的黄河水滴灌系统灌水器选择方法常以抗堵塞能力高低为标准,极易产生成本过高、资源浪费等问题.该研究提出了综合考虑使用年限需求、系统成本投入及碳足迹的滴灌带产品选择方法,并开展了黄河水原位加速测试试验.结果表明:黄河水滴灌条件下不同类型灌水器产品的生命周期、投入成本和碳足迹差异较大,以1 a使用期的毛管不冲洗处理组为例...     

原料粒径及含水率对樟叶颗粒燃料密度及机械耐久性的影响

针对中国南方常见的香樟落叶资源利用率不高的问题,该研究通过试验研究了樟树叶颗粒燃料成型工艺,在用扫描电子显微镜成像法解释了胚料成型机理的理论基础上,通过单因素法分析香樟树叶热压成型过程中原料含水率、原料粒径对成型燃料密度和机械耐久性的影响规律。研究结果表明：燃料密度与机械耐久性呈正相关;随着含水率增加,成型颗粒的密度先增大后减小,机械耐久性持续减小;原料粒径减小后,成型燃料的密度与机械耐久性均有不同程度的增加且数值分布更密集。通过正交试验,验证含水率与粒径间存在对密度与机械耐久性存在显著的交互作用,确定樟树叶颗粒燃料最优压制工艺参数。试验结果表明,在环境温度120 ℃、压强110.14 MPa、保压时间60 s条件下,最优成型密度工艺参数为：含水率6%、粒径0.6～1 mm,最优机械耐久性工艺参数为：含水率3%、粒径0～0.6 mm。研究结果可为香樟落叶资源利用率提供参考。     

基于MATLAB与COMSOL联合仿真的梯形迷宫滴头流道优化

传统的滴灌灌水器流道优化设计方法是通过正交试验设计,进行有限元分析,并配合试验验证,试验过程强度大、造价高。该研究将群智能优化算法与有限元分析相结合,联合MATLAB与COMSOL仿真软件对滴灌灌水器流道参数优化设计。首先,通过MATLAB读取梯形迷宫流道灌水器在COMSOL软件中的仿真计算结果后,传递给遗传算法,并以流态指数为优化目标,流道齿参差值、齿高、单元数、流道转角、齿间距为设计变量,求解出常压（100 kPa工作压力）下的灌水器流道参数。利用SPSS软件回归分析法,建立了5个变量与流态指数之间的多元线性回归数学模型。分析结果表明,5个变量对流态指数影响程度排序为齿参差值、齿高、单元数、流道转角、齿间距。进一步分析灌水器流道内水力特性可知,滴头流道内低流速区域流速达到0.1～1.2 m/s,过流面积占流道截面的75.1%,有堵塞风险,高流速区域流速达到2.8～3.8 m/s,中流速区域流速达到1.5～2.5 m/s,流道内压力沿流道长度呈线性变化。实物样机测试结果表明,滴头流量模拟计算值与实测值之间的平均误差为6.1%,优化结果精度高,可为梯形迷宫流道灌水器流道参数优化设计提供参考依据。     

泥沙粒径与含沙量对迷宫流道滴头堵塞的影响

为探明泥沙粒径与含沙量对内镶片式斜齿形迷宫流道滴头的堵塞过程和原因,采用筛分法,分选出6个小于0.1 mm的粒径段,配制成不同含沙量的浑水,在恒压条件下,采用周期性间歇灌水试验观测流量变化,通过电镜扫描法观测堵塞泥沙结构。试验结果表明:粒径为0.075≤D0.1 mm和0.03≤D0.038 mm的泥沙易引起滴头堵塞;粒径为0.038≤D0.05和D0.02 mm的泥沙较难引起堵塞,且含沙量变化对堵塞的影响较小;粒径0.02≤D0.03 mm和0.05≤D0.075 mm的堵塞情况介于上述两者之间。当含沙量为1.2~1.3 g/L时,是最易引起堵塞的临界含沙量。当0.038≤D0.1 mm时,泥沙在流道内不易形成团聚体,造成滴头堵塞的原因是泥沙沉降、堆积;当D0.038 mm时,泥沙易在流道中凝结成大的团聚体,是造成滴头堵塞的主要原因。