地下水源热泵地下水渗流场自适应网格法

快速高效的数值计算方法对于地下水源热泵采能技术的发展及应用具有重要的实际工程意义．地下含水层的边界通常较为复杂,和非结构化网格相比,采用结构化网格计算方法可以有效减小数学方程离散的复杂度,并有利于发展地下水源热泵系统地下水渗流场自适应网格计算方法．为发展结构化网格计算方法,对位于含水层边界处的网格提出了一个在数学上简单有效的预处理方法,在计算过程中采用界面渗透率取代网格自身渗透率参与实际计算,并对含水层边界处网格的界面渗透率给出相应的计算方法．三维验证算例显示,对于非规则边界,即使采用网格尺度较大的正交规则网格,计算解也十分接近收敛解．提出仅对温度梯度变化较大的区域采用较小尺度的精细网格计算,而温度变化较缓的区域则采用不同层次的粗网格计算,利用自适应网格法计算地下水源热泵地下水渗流场,在保持计算精度的同时,计算速度得到了大幅度提高．     

微孔陶瓷灌水器流量影响因素研究

制备了3种孔径相同但开口孔隙率不同的粘土基微孔陶瓷,将3种微孔陶瓷加工成圆片并分别组装成灌水器,以灌水器的水力性能研究为基础,详细讨论了灌溉系统的水头以及微孔陶瓷片厚度和开口孔隙率对灌水器流量的影响。结果表明,微孔陶瓷灌水器的流量与灌溉系统的水头呈正比;微孔陶瓷片的厚度和开口孔隙率对灌水器的流量均有影响,其中开口孔隙率的影响最大,厚度的影响次之;由于微孔陶瓷的渗透系数与开口孔隙率满足幂函数关系,故随着微孔陶瓷开口孔隙率的增大,灌水器的流量呈幂函数快速增大;随着微孔陶瓷片厚度的增加,灌水器的流量缓慢降低。     

用热泵作被动式太阳房辅助热源的研究

北方寒冷地区，农村直接爱益式被动式太阳房在采暖季节室内温度较低，舒适性差。本研究采用热泵辅助供暖的方式对被动式太阳房在采暖季节进行供暖实验，通过与煤炉、电加热器、分散式锅炉供暖的比较，验证了该方法的可行性。同时对热泵供暖进行优化，找出影响热泵３供暖性能及年成本价格的因素，并对其在小城镇的推广做了分析。结果表明，热泵作为被动式太阳房在北方寒冷地区及电力充沛而集中供暖有困难地区的辅助热源是可行的。     

近零能耗建筑室内温度场模拟的应用研究

随着欧洲国家近零能耗建筑的不断研究与实践,我国的建筑师们目前也正在研究适应各个区域的近零能耗建筑,我国北方寒冷地区已有一些近零能耗建筑,但在夏热冬冷地区还没有具体的应用工程。本文将太阳能光伏发电和半导体制冷技术相结合,并应用到了近零能耗建筑中去,在武汉地区形成了一套近零能耗建筑半导体电热堆空调器的实验系统,利用Phoenics仿真模拟软件对实验系统进行制冷、制热温度场模拟,通过模拟结果与实际运行效果相比较,来分析半导体空调器制冷、制热的效果。     

沈阳某地地下水水源热泵回灌衰减问题分析

人工回灌是地下水水源热泵中必不可少的一部分,而衰减问题是人工回灌中的关键,衰减因素可分为自然因素和人为因素等。影响地下水水源热泵人工回灌的因素有回灌地区水文地质条件、回灌水水质以及回灌方案选取等。研究中人工回灌采用重力回灌和压力回灌两种形式,可以反映出在不同阶段各种衰减因素对回灌的影响。对回灌因素的不同时间尺度进行分析,对各阶段的影响因素进行分析后,有针对性地提出对各种影响因素的解决办法,提高回灌效率,从而使地下水水源热泵运行更加顺畅。     

管网特性对水泵变流量运行能耗的影响

在暖通空调的水系统中,管网型式与阻力的变化对水泵运行特性产生重要的影响.通过实例对水泵变流量运行进行计算与分析,并采用管网阻力调节、水泵台数控制及变频控制方法调节系统流量.探讨了管网变化对水泵变流量运行能耗的影响;分析了管网性质与水泵运行工况的关系,以及各种流量调节方式与水泵运行能耗的关系.计算结果表明：管网特性对水泵变流量运行的能耗影响较大.通过增加管网的阻力调节流量,通常会使水泵的能耗降低;水泵变频控制方式对开、闭式管网的运行能耗影响有较大的区别,静压值越大,节能效果越小;在闭式循环管网中,水泵台数控制与变频控制是两种有效的节能调节方法,由于管网发生变化,水泵的运行工况变化不满足相似律;水系统通过采用压差控制流量时,最不利环路可能发生变化成为次不利环路,所以末端压差控制因管网变化而形成水力失调,最小阻力控制比定压差控制有显著的节能效果.     

管网特性对水泵变流量运行能耗的影响

在暖通空调的水系统中,管网型式与阻力的变化对水泵运行特性产生重要的影响.通过实例对水泵变流量运行进行计算与分析,并采用管网阻力调节、水泵台数控制及变频控制方法调节系统流量.探讨了管网变化对水泵变流量运行能耗的影响;分析了管网性质与水泵运行工况的关系,以及各种流量调节方式与水泵运行能耗的关系.计算结果表明：管网特性对水泵变流量运行的能耗影响较大.通过增加管网的阻力调节流量,通常会使水泵的能耗降低;水泵变频控制方式对开、闭式管网的运行能耗影响有较大的区别,静压值越大,节能效果越小;在闭式循环管网中,水泵台数控制与变频控制是两种有效的节能调节方法,由于管网发生变化,水泵的运行工况变化不满足相似律;水系统通过采用压差控制流量时,最不利环路可能发生变化成为次不利环路,所以末端压差控制因管网变化而形成水力失调,最小阻力控制比定压差控制有显著的节能效果.     

基于GMS的地下水流数值模拟及参数敏感性分析

为提高地下水流数值模拟的精度,减小因水文地质参数不确定性而产生的误差,需要对数值模拟模型的水文地质参数进行灵敏度分析.在对老莱河流域某灌区地下水流数值模型识别和验证的基础上,采用因子变换法对渗透系数、给水度、大气降水入渗补给系数值进行敏感性分析.结果表明,地下水位对含水层的渗透系数最敏感,其次是大气降水入渗补给系数,河谷地区因含水层岩性变异度较大导致地下水位对该区参数变化较敏感.通过参数敏感度分析能够筛选出数值模型中的不确定性因素,从而避免模型调参的盲目性,提高区域地下水资源评价的可靠性.     

微润管布置方式对夏玉米苗期生长的影响

为了探明微润灌溉对大田夏玉米生长的影响,以夏玉米为研究对象,采用完全随机试验设计,研究不同微润管布置方式对夏玉米苗期生长的影响。研究表明,微润管布置密度对夏玉米苗期生长具有显著的影响,随微润管布置密集程度的增加,株高、茎粗与地上鲜物质质量呈增加趋势,地下鲜物质质量与干物质质量、群体生长率、根系体积均呈先增加后减小趋势。3管2行微润灌为最佳布置方式,该处理的总干物质质量和群体生长率比地下滴灌分别提高了0.44%和2.5%,比无灌溉处理分别提高了41.31%和41.37%。     

不同水温调节系统在重庆地区工厂化循环水养鱼系统中的应用分析研究

在工厂化循环水养殖过程中保持水温恒定是水产养殖生产效率的重要保障,为解决工厂化循环水养殖系统调温环节能耗高,对养殖环境影响大等问题,以重庆地区512 m3的养殖场为例。分析了水源热泵、空气源热泵、螺杆机组+锅炉、空气源热泵+锅炉4种水温调节方式的设备初投资和长期运行的适用性。结果表明：空气源热泵的初投资为50.76万元,运行费用为25.82万元,水源热泵分别为48.21万元和16.87万元,均具有较好的长期使用价值。但由于水源热泵在廉价水资源难以获取的地区运行费用较高且维护成本及难度较高,故对于本研究而言空气源热泵,投资以及运行费用较低,整体适应性较好。     

基于多源数据的华北平原夏玉米种植区划研究

精准识别农业生产环境信息和农业生产特征,对气象、土壤和作物等多源数据进行综合分类,是提高农业资源利用效率和优化农业种植结构的基础。本研究基于近20年（1998~2017年）气象数据和华北五省的玉米单产统计数据,首先构建了华北平原气候资源和玉米生产时空分布特征数据库,研究区内的降雨量、活动积温、日照时数、太阳辐射和玉米单产均存在显著的时空变化;利用作物精细种植区划方法,将华北平原夏玉米种植区分为极不适宜区、不适宜区、较适宜区、适宜区、极适宜区五大类,各类面积分别占总体的比例约为10%、11%、25%、30%、24%;进一步通过环境类别归属度分析方法,将每一大类分为5小类,概率大于75%的相对稳定区域约占总面积的63%,小于75%的波动区域约占37%;极不适宜区、不适宜区和较适宜区,三类时空分布比较稳定,隶属度为100%分别占各类面积的87.67%、70.41%和84.28%,波动区主要发生在极适宜区和适宜区,以及适宜区和较适宜区之间。本研究构建的华北平原夏玉米精细区划结果,对提高研究区资源利用效率和优化玉米产业布局具有重要的指导意义。     

基于PWM技术的平移式变量喷灌机喷头流量分配方法

大型平移式喷灌机采用脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)技术实现变量灌溉作业,因喷头间喷洒区域相互重叠,由地块管理区的设计处方值求解单喷头流量较为困难。首先根据Nelson R3000型单喷头喷洒特性,得到平移式喷灌机沿桁架方向的一维叠加水量分布特性,以及平移运动后的二维叠加水量分布特性,分析确定了由4个喷头重叠喷洒控制一个管理区,并得到喷头区域喷洒分配率,在此基础上提出了按处方值进行喷头流量分配的加权均分法和基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)的分配法。通过管理区喷洒误差分析得出,当相邻处方值变化幅度不超过最大处方值的33%时,精度可以达到5%。为了弥补GA法导致喷洒均匀性下降的不足,将加权均分法和GA法组合应用,有效降低了处方值突变带来的喷洒误差,同时保证了处方值变化较小区域的喷洒均匀性。本文方法可以扩展到4个以上喷头重叠喷洒控制一个管理区的应用场合。     

基于日光温室加温技术的热风水暖一体加温系统研制

在冬季严寒地区,日光温室采暖费用是决定温室运行成本的重要因素。讨论成本较低的热风炉加温系统和水暖炉加温系统的温室加温技术特点,并将两种技术相结合,研制了热风水暖一体炉加温系统。该系统较好地利用了炉内燃烧热量,并设计了多种供暖散热形式,扩大供暖面积,提高棚内温度,为日光温室冬季加温技术与装备提供一种有效可行的技术选择。      

塔里木河干流流域气候变化特征及其突变分析

以塔里木河干流流域为研究区域,选取流域内10个气象站点1961—2013年逐日地面气象资料,采用Penman-Monteith模型、气候倾向率、Mann-Kendall突变检验方法,分时段分析了塔里木河干流流域气候变化特征及其突变。结果表明,1塔里木河干流流域年平均气温为"突变点前增幅(0.09℃/10 a,p0.05)低于突变点后增幅(0.13℃/10 a,p0.05)",年干燥度为"突变点前减幅(4.05/10 a,p0.05)高于突变点后减幅(0.54/10 a,p0.01)",呈"冷干—暖湿—冷干"的变化趋势,1990年和1976年分别是年平均气温和干燥度的突变点。2塔里木河干流流域平均气温为"夏季春季秋季冬季"的时间分布,干燥度为"冬季秋季春季夏季"的时间分布,春季平均气温和干燥度均为"突变点前增幅(0.09℃/10 a,11.42/10 a)低于突变后增幅(0.52℃/10 a,14.01/10 a)",呈"冷干-暖湿-暖干"的变化趋势;夏、冬季为"突变点前变幅(0.02℃/10 a,-1.93/10 a;-0.25℃/10 a,-84.48/10 a)高于突变点后变幅(-0.01℃/10 a,-0.05/10 a;-0.12℃/10 a,22.14/10 a)",呈"冷干—暖湿—冷干"的变化趋势;秋季为"突变点前变幅(0.02℃/10 a,-56.76/10 a)低于(高于)突变点后变幅(0.05℃/10 a,-16.34/10 a)",呈"冷干—暖湿—冷湿"的变化趋势,2003年、1999年、1993年、1978年和1983年、1969年、1963年、1980年分别是四季平均气温和干燥度的突变点。3塔里木河干流流域年、季干燥度均在16以上。2000年后,年、夏、冬季冷干化明显,春季暖干化明显,秋季冷湿化明显,且秋、冬季平均气温减幅最大(0.53℃/10 a,p0.01;0.9℃/10 a,p0.01)。     

北方后墙体塑料大棚绿色采暖智能控制方案

本文针对北方后墙体塑料大棚冬季绿色采暖，提出一种解决方案。该系统是典型的“互联网+”设施农业智能控制系统，其网络架构由底层传感网络层、中层汇聚层和顶层服务应用层构成，可实现远程监控。该系统白天利用阳光集热器将空气加热并通过管道循环泵将热空气输送到地下，利用热交换原理使得土壤升温蓄能，夜间缓慢释放热能来解决北方后墙体塑料大棚冬季采暖的问题。当发生连续阴天、倒春寒等情况时，可启动电地热辅助装置来维持棚内的温度。该方案与北方现有温室大棚智能系统相比，具有绿色环保，节能降耗等特点。     

Operational forecasting of South African sugarcane production: Part 1 – System description

Commercial sugarcane crops in South Africa are grown under a wide range of agronomic and socio-economic conditions. These factors, together with climatic variation have resulted in a 17% variation in sugarcane production and there is considerable scope to improve productivity through accurate and timeous forecasts. This paper reports on the development of an operational crop forecasting system based on a simulation model. The country’s entire area of sugar production was subdivided into homogeneous climate zones using a wide range of data and expert opinion. These zones serve as simulation units within the system and model input and area aggregation data were obtained for each climate zone. Irrigation is simulated according to typical, zone specific strategies taking into account water use restrictions. Simulations of crops growing in the current year are completed using 10 historic seasons to substitute the remainder of the season. The selection of these seasons is based on the climate outlook. Reports containing information for national, regional and site specific cane production are generated and distributed to industry stakeholders. To the authors’ knowledge, this is the first national scale model-based operational yield forecasting system for sugarcane. Possible future improvements to the system may include stochastic input variables, more representative irrigation simulations, quantifying forecast uncertainty and providing suitable reference crop yield. The system is evaluated in another paper.     

推流器布置对氧化沟流场特性的影响

针对环形跑道式氧化沟污泥沉积现象,在池形结构不变的前提下,改变推流器的布置位置,以STARCCM+软件为仿真平台,采用多面体网格划分方式,调用标准k-ε湍流模型,对4台推流器同时开启状态下进行全流场模拟.分析流道各断面的速度分布、整体流场的流速分布以及流场死区率(速度低于某一值所占区域的比例),寻找适合于该池型结构的推流器最优布置方式.结果表明:推流器的安装位置对流速的分布至关重要,其与中间导流墙的间距偏大或偏小都会导致流场速度分布不均匀,死区率较高,而当其间距为环形导流墙半径与偏置距离之和的0.85倍时,整体的流速分布最为均匀,主要断面的平均流速较高,且均在0.35 m/s以上,死区率最低;在环形导流墙背后以及中间导流墙的两端不可避免地会出现脱流区域,但可以通过改变推流器位置进行改善;在氧化沟的弯道处受推流以及壁面阻碍作用有明显的涡旋现象.     

两熟区小麦玉米种植模式对机械化作业的影响

在生产过程中,小麦、玉米接茬轮作的种植模式对机械化作业生产具有较大的影响。为此,针对国内现有冬小麦和夏玉米的种植模式、冬小麦-夏玉米接茬轮作的种植模式进行分析总结,分析现有种植模式对小麦、玉米机械化作业的影响,指出现有种植模式与机械作业不配套的问题所在,对推进各地两熟区种植机械化栽培模式的规范化、加快全程机械化发展具有重要意义。最终,形成了以作物种植和机械作业配套为基础的农机农艺相融合的全程机械化生产模式。     

高纬度地区地耦合式热泵机组冬季启动工况性能研究

针对我国高纬度地区冬季气候的特点,以哈尔滨市为例,研究了地耦合式热泵机组启动工况性能。结果表明:地耦合式热泵机组启动期间节能和环保性能效果明显,完全适合在我国高纬度寒冷地区进行推广。