静电荷粉植保机具两相流流场的分析计算

对静电喷粉植保机具中的荷电气固两相流流场进行了理论和实验研究。分析了荷电粉粒的受力状况，建立了荷电粉粒的运动方程，并对其求解，给出了具体算例。用激光多普勒技术测量了充电区域中粉粒的速度场，将计算结果和测量结果进行了对比，二者比较接近。此结果可用于指导喷粉机具的设计与计算。     

静电喷粉颗粒沉积速度的实验研究

静电喷粉中荷质比和荷电颗粒的沉积速度是影响沉积效果的主要因素。介绍了根据静电喷粉的特点研制的群体荷电颗粒荷质比测量装置。应用激光多普勒测量仪（ＬＤＶ）在静电喷粉沉积模拟实验装置上测量了荷电颗粒在模拟目标物附近的运动速度,发现荷电颗粒在静电场力的作用下有向模拟目标物运动的趋势,静电场的明显作用范围在距离目标物０．０４ｍ左右;沉积模拟实验证实静电喷粉可以提高颗粒在模拟目标物尤其是其背面的沉积量。     

农用荷电喷雾雾滴粒径与速度分布的试验研究

为研究荷电喷雾场的空间运动结构及其对植株界面的影响,该文运用PDPA测试系统对不同条件下的农用静电喷雾场进行了测试,结合荷质比、喷雾宽度测量结果,对雾滴的粒径分布、主流平均速度分布及平均速度与粒径的关系进行了分析和讨论.结果表明:在机械力和电场力的前后作用下,喷嘴压力愈大,荷电雾滴的粒径愈小且分布愈均匀;雾滴的粒径值随充电电压的增加而下降且粒径均匀分散;在较高的充电电压下,单个雾滴动能损耗的降低和雾滴粒径分布的均匀性又促使其主流平均速度分布趋于均匀.在较大粒径时,随着平均速度的增加,非荷电雾滴不易粘附于植株标靶界面;与非荷电相比,小粒径荷电雾滴群又因具有较大动能而提高了抗漂移能力.     

农药静电喷雾液滴直径和荷电量的测量装置

用正弦交变电场法测量液滴的直径和荷电量的方法是根据荷电液滴在正弦电场中受电场力、重力、空气的浮力及斯托克斯力的作用,液滴的运动轨迹是一条正弦曲线,测出正弦曲线的振幅和波长,就可以计算出液滴的直径和荷电量。     

压缩状态下玉米秸秆粉粒体大变形有限元分析

为玉米秸秆模压托盘成型模具和相关设备的设计和工艺提供基础的力学数据,需要探明玉米秸秆粉粒体模压过程的成型规律,在分析模压成型原理的基础上,对玉米秸秆粉粒体压块进行了单轴压缩试验,探讨了模压过程中玉米秸秆粉粒体的弹塑性特征。采用有限变形理论,研究并推导了欧拉描述的轴对称有限元模型,编制了大变形有限元分析程序,计算得到了玉米秸秆粉粒体圆柱形试件在压缩率30%时的变形图、等效应变图,以及载荷位移曲线,探讨分析了玉米秸秆粉粒体压缩成型过程的成型特征,并与试验值和小变形计算结果进行了配对 t检验和回归分析。结果表明：1）有限变形数值解与试验结果最接近。2）采用大变形有限元模型进行计算时,加载步长为0.01,而小变形为0.0001;有限变形解和小变形增量解与试验曲线的决定系数分别为 R2=0.9855和R2=0.9398,说明利用大变形进行计算,可以用较大的加载步长,而且得到的结果精度较高。该文研究结果对于深入研究玉米秸秆粉粒体的模压工艺,实现工艺和装备的优化设计提供了技术基础数据。     

静电喷雾植保机具环状电极充电电场的模型与计算

静电喷雾植保机具使用多种形式的充电电极,不同形式的电极产生不同的充电电场,直接影响通过电场的雾滴或粒子的荷电量及相应的荷电两相流动,从而直接影响静电植保喷雾机的性能。该文建立了环状电极充电电场的数学模型,及其勒让德函数解。     

基于键合图理论的共轨式喷油器建模与试验

电控喷油器作为高压共轨喷油系统关键部件工作过程中涉及机、电、液多物理场耦合,为预测不同工况下系统喷油量特性,揭示系统多物理场耦合特性机理,该文考虑可变液容及燃油物性等对系统动态喷射特性的影响,运用键合图理论建立了共轨式喷油器各主要组成部件数值模型,得到了系统状态方程,通过对系统状态方程组数值求解计算,得到了不同工况下系统喷油量。建立了高压共轨喷油系统喷油量测试试验台,比较了轨压分别为80、100和120 MPa不同控制脉宽下系统喷油量测量结果与键合图数值模型计算值。结果表明计算结果与测量值最大相对误差为4%,因此基于键合图理论建立的共轨式喷油器数值模型可较好地预测系统喷油量特性。该研究对高压共轨喷油系统多物理场建模及系统喷射性能数值计算提供了参考。     

农药静电喷雾技术研究进展及应用现状分析

农药静电喷雾技术可以提高农药在叶背面的沉积效率,减少农药飘移对环境的污染,已经成为国内外学者研究的热点课题。为明确农药静电喷雾技术研究进展及产业现状和存在的瓶颈问题,该文从农药静电喷雾技术基础理论、机理研究分析、室内/室外静电喷雾效果评价和静电喷雾装备产业现状进行系统分析。重点概述了雾滴荷电、荷电雾滴动力学、荷质比及其持留时间,总结荷电雾滴的主要受力、感应式充电的最佳荷电参数及荷质比的合理比较方法。介绍了静电喷雾中荷质比、电位、雾滴粒径、雾滴速度等测试方法,并提出加强(phase doppler particle analyzer,PDPA)测试技术和CFD仿真在静电喷雾技术研究中的应用建议。从荷电参数、环境参数、工作参数和靶标参数4个方面综述了荷电雾滴沉积的影响机理,认为静电喷雾沉积效率受荷电参数、环境参数、靶标参数和工作参数的影响,但其之间的影响机理仍不明晰,仍需进一步关注。大量静电喷雾室内/室外效果评价试验表明了荷电雾滴在静电力、气流曳力、重力的驱动下,有助于雾滴在叶片的沉积,但静电喷雾对雾滴飘移、穿透性能的影响还规律需进一步研究,而且静电喷雾装备的产业化水平还有待加强。最后从荷电效果、机理研究、作业规范3方面提出了研究建议,以期为农药静电喷雾技术及装备研究提供参考。     

基于微波干涉技术的土壤介电特性测量

土壤介电特性的测量对研究土壤品质与性质尤其是研究土壤水分至关重要,在土壤微波地基遥感试验中,土壤介电特性的测量也是必不可少的。该文利用C波段微波辐射计成功获取了8组不同湿度土壤的微波辐射干涉数据,在分析干涉原理的基础上,提出了基于土壤干涉数据的土壤介电常数的计算方法。通过干涉计算得到的土壤介电常数与DOBSON模型计算结果非常接近。土壤介电常数的干涉测量方法为土壤介电特性测量提供了一种选择。     

风幕式静电喷杆喷雾喷头雾化与雾滴沉积性能试验

为了解决传统施药方式药液在植株中下冠层沉积量不足、雾滴粒径分布不均匀等问题,对常规喷杆喷雾扇形喷头设计了一种双平板感应式荷电装置,试验测量了该扇形静电喷头产生的雾滴荷质比、空间上的横向和纵向粒径分布并验证了在风幕和静电作用下雾滴的沉积性能。试验结果表明:荷质比随着静电电压的增大先增大后趋于稳定,随喷雾压力的增大而减小;静电作用能够减小雾滴粒径,并且使雾滴粒径横向分布更加均匀;随着喷头远离测量装置,纵向雾滴粒径逐渐增大;风幕作用能够改善雾滴在冠层中的沉积性能,相同条件下,有风幕时雾滴沉积分布的变异系数为0.645,与无风幕时的0.871降低了25.95%;静电作用能够改善雾滴在冠层中的沉积性能,在静电电压0和6 kV作用下,雾滴沉积分布的变异系数减小了50.2%;荷电条件下,随着喷雾压力的增大,雾滴的沉积分布均匀性反而会减小。该研究可为进一步研究新型喷头荷电装置及风幕式喷杆喷雾机的研发提供参考。     

立摇式手动喷粉器的设计与性能试验

基于流体力学的基本原理设计了一种新型的立摇式手动喷粉器，对其喷粉性能进行了试验，测定了出口风速、喷粉量、喷幅和射程，并进行了田间实际使用试验和人体适应性试验。结果表明，这种新型喷粉器的性能完全能满足使用要求。     

一个冻土水盐热运动的数学模型

本文建立了一个冻土水盐热运动的数学模型。为了考虑土壤冻结和化冻时冰—液相变的影响,在传统土壤热传导方程中加入了溶化潜热运动项和存传统土壤水分运动方程中加入了相变项,从而推导出了三个相互关联的冻土水盐热运动方程,并提出了描述冻土未冻水含量随土壤冻结温度而变化的土壤冻结特征曲线及其实验测定方法。这个模型既可适应于冻土,也可适应于未冻土。     

Monitoring of matrix flow and bypass flow through the subsoil in a volcanic ash soil

Daily matrix flow at 1-m depth in a volcanic ash soil was calculated during a period of one year using Darcy's law. Unsaturated hydraulic conductivity of undisturbed core samples could be expressed as a unique function of the soil water content. Hydraulic gradient obtained from soil water suction by a tensiometer installed at 90- and 110-cm depths, and hydraulic conductivity converted from the soil water content by time domain reflectometry (TDR) were monitored every 30 min throughout a year in a maize (Zea mays L.) Chinese cabbage (Brassica pekinensis Rupr.) field. The matrix flow obtained by this method was substituted for the water balance equation to estimate the bypass flow, and monthly and annual evapotranspiration. Annual rainfall in 1997 was 989 mm and evapotranspiration was estimated to be 730 mm. Net matrix flow at 1-m depth was 164 mm downward even though upward matrix flow occurred during half of the year. Downward flow determined by the water balance method exceeded the downward matrix flow during two heavy rain events in the year and the difference between the two flows was 63 mm, which was considered to correspond to a bypass flow. The bypass flow accounted for only 6.4% of the annual rainfall. Matrix flow was well monitored by the application of unsaturated Darcy's law in a field, and monthly evapotranspiration and bypass flow could be quantified by the introduction of the water balance equation.     

考虑水分迁移及相变对温度场影响的渠道冻胀模型

冬季渠基冻土中水分迁移及相变产生的巨大潜热对温度场影响显著,由此,该文建立了考虑水分迁移与相变潜热的渠基土体冻胀模型。模型将冻土视为低温膨胀性材料,将相变潜热作为材料的等效热容加入热传导方程中;根据Clapeyron方程和达西定律建立饱和冻土冻结锋面处水分迁移表达式,并以迁移水相变潜热作为热传导方程热源项;采用COMSOL对模型算例求解,与不考虑相变和水分迁移的模型比较发现：相变作用对渠道温度场和变形场影响较大,考虑相变后,冻深推进缓慢,且冻深减小,衬砌板变形整体减小,较不考虑相变的模拟结果更接近实际情况,验证了本模型的合理性,为寒区工程冻胀设计提供参考。     

不同地表状况耕地的田面糙率研究

田面糙率是影响田面水流运动的重要参数之一.该文针对裸地、翻耕地和作物地3种不同地表状况耕地的田面糙率进行研究.分析确定了裸地和翻耕地田面糙率的主要影响因素为田面凹凸程度,作物地田面糙率的主要影响因素还包括根茎宽度和根茎高度;进行了3种地表状况的田面凹凸程度、根茎宽度和根茎高度的田间实测及田面水流运动试验;将零惯量模型与优化方法相结合,建立了田面糙率求解的优化模型;根据田面实测资料,利用优化模型求得3种耕地的田面糙率值,据此,建立了裸地、翻耕地和作物地3种耕地田面糙率与其主要影响因素之间的关系式,验证试验结果表明,所建立的关系式正确.这对合理设计田面灌溉系统,提高灌水质量具有重要参考价值.     

针状电极作用下相分离结构逆流微细通道流动沸腾传热性能

为研究针状电极与相分离结构强化技术组合作用下微细通道流动沸腾传热性能,该研究提出了一种平行逆流微细通道热沉,针对顺流和逆流微细通道,通过高低压切换实现气相分离。以乙醇为试验工质,改性聚偏二氟乙烯多孔疏液膜（polyvinylidene fluoride,PVDF）作为气液相分离工具,在入口过冷度为10 ℃,有效热流密度范围为48.08～87.29 kW/m²工况下开展流动沸腾试验,引入饱和沸腾传热系数传热强化因子（F_ht）研究不同相分离结构孔数（4孔PSS-1、6孔PSS-2、10孔PSS-3）（phase separation structure,PSS）和不同电场强度（200、400、600 V）组合作用下的微细通道沸腾强化传热特性规律和机理。研究结果表明,在相同工况下,与普通微细通道（无相分离结构0孔PSS-0和无电场）相比,单独相分离结构和单独针状电极作用下微细通道的传热性能均得到有效提高,10孔相分离结构和600 V电场强度分别作用时的最大F_ht为1.14和1.20,相分离结构和针状电极组合作用下微细通道传热性能得到进一步提升,10孔和600 V电场强度组合条件下的最大F_ht为1.29,结果表明相分离结构和针状电极2种强化技术存在一定的协同效果。研究结果为微尺度复合强化沸腾传热技术提供参考。     

A multiparametric model for predicting the draught of two model plough bodies in four different soils

Investigations were carried out in order to determine relationships between soil parameters and draught of model plough bodies. Four kinds of soils were used: two natural soils and two mixtures of natural components. Using the power model of multiple regression, based on dimensionless variables, for each soil the predictive equation was obtained, containing the coefficients of horizontal and vertical soil compaction by a plunger, soil bulk density, soil moisture content and scale coefficient of the implement. For each equation a determination coefficient > 50% was obtained. On this basis the generalized predictive equation for four soils was obtained, introducing additionally both organic matter content and silt content (< 0.02 mm) as parameters differentiating particular kinds of soil. In this equation the coefficient of horizontal compaction was introduced as the only soil parameter measured by penetrometer, while all other parameters were soil physical properties, measured by standard methods. For field conditions and full scale plough bodies a hypothetical nomogram was constructed. To prove its validity additional investigations should be conducted.     

小定额波涌沟灌技术要素的多目标模糊优化模型

针对丘陵山区集雨灌溉灌水定额小等特点，利用模糊数学方法，在田间试验的基础上建立了波涌沟灌的多目标模糊优化模型，并求得各灌水技术要素的优化组合：供水时间15 min、停水时间15 min和入沟流量1 L/s。采用该组合技术要素实际灌水试验证明：试验所得各灌水质量指标与模糊优化结果吻合较好，灌溉质量综合效果较好。研究结果为波涌沟灌技术要素的制定提供了多目标模糊优化组合方法，为广大丘陵山区小定额波涌沟灌技术要素的选择提供了多目标模糊优化模型及优化组合方案。     

Isolation of endophytic Frankia from root nodules of Casuarina equisetifolia and infectivity of the isolate to host plants

Abstract

A method which uses the pressure head to predict unsaturated hydraulic conductivity is presented to calculate the soil water flux in a field. Hydraulic conductivities in the primary drying and wetting processes were measured with core samples in the laboratory and the hysteresis between the hydraulic conductivity and pressure head was taken into account. Hydraulic gradients were measured every hour with tensiometers installed in the field. This method was applied to analyze the water movement at 94-cm depth in Hydric Hapludands. Downward or upward flow of water by summing soil water fluxes was examined using the water balance method. Amounts of downward flow determined by our method after heavy rain in a wet soil were slightly larger in the soybean plot but smaller in the bare plot than those obtained by the water balance method due to non-uniform infiltration. Water balance equation which used values of upward flow across a 94-cm depth estimated reasonably well the evapotranspiration from the soybean plot and the evaporation from the bare plot during a dry period. Effect of initial soil water conditions on downward flux by rainfall was well monitored by our method.