喷雾参数对雾滴沉积性能影响研究

为了研究扇形喷嘴不同喷雾方式下的空间沉积情况,利用自行设计的NJS-1型植保风洞,搭建雾滴粒径测试装置与雾滴沉积分布测试装置。选用LURMARK-04F80型标准扇形喷嘴开展雾滴粒径分布与沉积特性试验,分析了喷雾压力与风速对雾滴粒径的影响,同时研究了不同风速、喷雾压力、雾流角及喷头倾角下雾滴沉积特性,并采用3种不同的计算方法对比了雾滴飘移减少百分比的影响因素。雾滴粒径分布试验结果表明,相同风速下,增大喷雾压力会导致DV0.1、DV0.5和DV0.9都变小,同时ΦVol＜100μm变大,雾滴谱宽S变化不大;相同压力下,增大风速导致DV0.1和DV0.5变大,DV0.9变化较小,同时ΦVol＜100μm变小,雾滴谱宽S减小。雾滴沉积分布试验结果表明,压力从0.2MPa增加至0.4MPa时,水平喷雾平面上,距离喷头2～3m处雾滴沉积量基本呈增加趋势,竖直喷雾平面上,距离地面0.1～0.2m处雾滴沉积量呈增加趋势;风速从1m/s增加至5m/s时,在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上,雾滴沉积量整体呈增加趋势;雾流角从-15°变化到15°时,在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上,雾滴沉积量明显加大;喷头倾角从0°变化到30°时,在水平喷雾平面以及竖直喷雾平面上,总体趋势是喷头倾角越大,沉积量越低,但差异不大;同时与参考喷雾相比较,采用3种计算方法得到的雾滴飘移减少百分比（DPRP）表明,喷雾压力、风速以及雾流角对雾滴飘移减少百分比影响较大,特别是侧风风速影响尤为显著。该研究可为田间喷雾作业参数的选择提供试验数据指导。     

基于长短期记忆的柑橘园蒸散量预测模型

传统的柑橘灌溉方式主要依赖人工经验,一方面有可能导致灌溉时机不准确,另一方面有可能造成灌溉量过高或者过低,对果实的生长都会产生负面影响。柑橘果园水分蒸散量是表征耗水量的重要指标。为了实现对大面积柑橘果园蒸散量(Evapotranspiration, ET)的准确估算,制定更加科学精细化的灌溉策略,基于气象数据集,应用长短期记忆（Long short term memory, LSTM）、极限学习机（Extreme learning machine, ELM）和广义回归神经网络(General regression neural network, GRNN)方法对蒸散量建立预测模型并验证其准确性。结果表明,LSTM模型的平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)和均方根误差(Root mean square error, RMSE)是3种模型中最优的,ELM和GRNN模型的性能接近。为了估算3种模型结果的可信度,在训练时加入了蒙特卡洛不确定性分析方法。结果表明,LSTM模型在不同输入特征数量下具有较高的精度,而ELM模型存在预测值偏高的现象,GRNN模型则偏低。     

稻田绿肥紫云英种子联合收获机设计与试验

为解决现有稻田绿肥紫云英种子收获时存在的割台适用性差、脱粒分离能力弱以及清选除杂能力不强等问题,设计了稻田绿肥紫云英种子联合收获机。对防落荚柔性扶禾割台、纵向杆齿式脱粒装置、风筛式分层控杂清选装置等关键部件进行了参数设计,设计了紫云英机收专用扶禾器和割刀组件;确定纵向杆齿式脱粒装置结构参数（喂入段、脱粒段、排草段长度）,对脱粒元件结构参数、数量及周向分布进行了计算;利用ICEM-CFD网格划分软件和Fluent流体动力学分析软件等对三风道清选装置离心风机转速1080r/min、叶轮直径385mm工作参数下的内部气流场开展数值模拟,并进行试验验证。以降低紫云英籽粒机收损失率、破碎率、含杂率为目标,选择对收获质量影响较大的机具前进速度、脱粒滚筒转速、清选风机转速、鱼鳞筛开度共4个因素,利用Box-Behnken中心组合试验方法,进行四因素三水平响应面试验,使用Design-Expert对试验结果进行响应面分析,通过多目标参数优化,确定最佳工作参数组合为：机具前进速度3km/h,脱粒滚筒转速550r/min,清选风机转速990r/min,鱼鳞筛开度35mm。在此参数条件下进行了田间试验,实测紫云英籽粒损失率为2.35%,破损率为0.22%,含杂率为0.51%,均满足相关标准技术要求。     

玉米果穗深床层热风干燥特性试验

为了提高玉米果穗干燥均匀性和干燥效率,降低干燥品质损失,通过研制玉米果穗深床层干燥试验台,并进行不同风速（0.5、1m/s）、热风温度（常温（即室温）,50、60、70℃）以及料层厚度（180、360、540、720mm）下玉米果穗干燥特性以及品质试验研究,确定最佳的玉米果穗深床层干燥工艺与参数。试验结果表明,提高热风温度和风速均会提高干燥速率,风速0.5m/s时,热风温度50、60、70℃条件下第1层的干燥时间分别为28、20、14h,而常温通风干燥下192h后含水率仅下降到20%,随着热风温度的降低,干燥时间显著延长;提高热风风速有利于提高干燥速率,第3、4层玉米果穗干燥速率受风速的影响大于第1、2层;随着料层的增加,各干燥条件下干燥速率显著降低,干燥时间延长;常温条件下果穗各料层长时间处于高湿环境,从而在玉米果穗高含水率阶段采用常温通风干燥方式容易造成内部高湿和发热现象;干燥过程中玉米籽粒含水率先下降,果穗芯轴的含水率高于籽粒。与对照组相比,各组干燥物料的亮度均下降,提高热风风速和温度会降低亮度;常温通风干燥玉米籽粒电导率最低,随着温度和风速的提高,电导率升高,表明籽粒内部结构破坏较大;干燥后玉米籽粒淀粉含量和可溶性糖含量均有所减小,其中70℃、0.5m/s条件下玉米淀粉含量最低,60℃和70℃、0.5m/s条件下玉米可溶性糖含量较低。根据研究结果,确定玉米果穗深床层干燥工艺为先热风干燥后常温通风干燥的方式,热风温度50℃或60℃、风速0.5m/s、通风管路单侧料层厚度为360mm为较优的果穗热风干燥工艺参数。     

保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应与玉米产量的影响

为探明保护性耕作对东北寒地黑土土壤水热状况和玉米产量的影响,基于秸秆全量还田和免耕播种为核心的黑土地保护性耕作方式,设置宽窄行秸秆全覆盖还田（FM）、均匀行秸秆全覆盖还田（LM）、秸秆旋耕全量还田（LX）和常规垄作秸秆离田（LN）4种模式,探究保护性耕作对寒地黑土土壤水热效应、玉米干物质量、产量构成及水氮利用效率的影响。结果表明：在玉米生育期内,保护性耕作能够显著提高土壤含水率,调节土壤温度,针对不同的气温变化,进行“增降温”。保护性耕作处理较LN处理0~60cm土层平均土壤体积含水率增加27.28%~63.86%,气温最高时使平均土壤温度降低3.20%~7.63%,成熟期气温低时使平均土壤温度增加2.32%~5.37%。保护性耕作显著提高了水分利用效率（WUE）以及作物对氮素的吸收与利用,其中WUE较LN处理提高7.26%~12.90%,同时氮素吸收效率、氮素收获指数分别提高14.29%~42.86%、4.00%~12.00%。保护性耕作能够提高玉米产量,促进玉米干物质积累,玉米产量、干物质量分别较LN处理提高37.7~431.0kg/hm2和2322.3~5451.7kg/hm2,LM处理产量变异系数最小,产量最稳定。     

强涡流场中柴油喷雾扩散特性研究

通过可视化的快速压缩机模拟内燃机的燃烧室,研究了高压共轨柴油在40、60 MPa两种喷射压力下,柴油油束在切向、斜向和直通3种涡流场中的扩散混合特性。实验结果表明,在相同喷油压力及喷油脉宽下,切向涡流场中柴油喷雾面积与视窗面积比的峰值和谷值均为最高,直通涡流场中最低;斜向涡流场从喷油开始到喷雾完全混合整个过程用时最短,直通涡流场用时最长;喷雾油束的扩散时间与涡流的切向速度、燃油喷射压力成反比。     

Research on Preparation of Non-Autoclaved Aerated Concrete with Phosphorus Slag

In order to prepare aerated concrete with alkali-phosphorus slag and better use of industrial waste, the powder composition of the slurry was investigated. The impacts of certain factors on aerated concrete, including the foaming agent, sodium silicate modulus, alkali content and the temperature of alkali solution also were investigated using single-factor test methods. The results indicate that: the cement and fly ash in powder have impacts on the pouring stability of slurry, and the bulk density of aerated concrete is impacted by the amount of foaming agent, sodium silicate modulus and alkali content. In the experiment, aerated concrete with bulk density in range of 535~887 kg/m3 and compressive strength of 6~9.5 MPa was produced; its mechanical performance conforms to the requirements of the standard GB 11968 2006.     

农林作物三维重建方法研究进展

农林作物的三维重建对于研究其生物学特性、冠层光照分布以及农业机器人应用等都具有重要的作用。农林作物结构比较复杂,快速准确地对农林作物进行三维重建具有较大的挑战性,农林作物三维重建方法得到了相关研究领域的广泛关注。本文根据使用的核心设备或技术的不同,将常见的农林作物三维重建方法分为4类,即基于规则的方法、基于图像的方法、基于扫描的方法和基于三维数字化仪的方法。按此分类,总结阐述了各种方法的硬件系统及其在农林作物三维重建中的应用情况,分析和比较了不同方法优缺点及应用范围,提出了农林作物三维重建的未来研究发展趋势。     

基于遗传算法的穴盘苗自动移钵路径优化

设施农业钵苗培育中,穴盘里不健康钵苗剔除后进行补种作业是一个重要环节.自动移钵路径是指末端执行器自原点出发,从移栽穴盘中逐一抓取健康钵苗补种到目的穴盘,直到完成回到出发点.该移钵路径问题与旅行商问题(TSP)具相似性,目标函数均为总路径长度,但其约束条件也具有特殊性.基于遗传算法提出了一套适合求解移钵路径优化问题的模型算法,并对算法的有效性进行了典型算例分析.模拟结果表明该算法得到的优化路径长度较常规采用的固定顺序路径长度要优,移栽完50株钵苗优化幅度8.5％以上,路径缩短3.7m以上,平均运算时间0.65 s.算法使得移钵路径得到了优化,且满足移钵机器人实时性要求,移栽效率进一步得到了提高.     

残茬覆盖地表空气动力学粗糙度变化规律

利用移动式风蚀风洞对燕麦留茬覆盖农田空气动力学粗糙度进行了测试与分析.结果表明,空气动力学粗糙度在给定风速下随残茬覆盖宽度增大而增大,下风向地表风速较上风向风速有所降低;当残茬覆盖宽度达到5 m后,地表的空气动力学粗糙度出现一个极值,此后随覆盖宽度的继续增加,其空气动力学粗糙度增幅微弱;空气动力学粗糙度随着摩阻风速的增大而增大,其增幅大于摩阻风速的增幅,说明宽度适宜的残茬覆盖地表能消弱侵蚀力,在空气动力学粗糙度和摩阻风速两因素中,空气动力学粗糙度的变化对侵蚀力的影响更显著.