黑龙江省西部半干旱区大豆水分生产函数试验研究

通过盆栽实验,应用大豆不同灌水处理下的耗水量和产量的试验资料,用Jensen模型、Minhas模型、Blank模型、Singh模型、Stewart模型分别对黑龙江省西部半干旱区大豆的水分生产函数进行了拟合,对模型求解结果进行了比较分析与检验。用生长曲线来拟合水分敏感指数累积函数,计算了不同生育阶段的水分敏感指数。结果表明:加法模型Stewart、乘法模型Jensen优于其它分段计算模型;水分敏感指数累积函数拟合的效果较好。     

草莓冻结过程的数值分析

以草莓在波形振动半流化速冻机内冻结过程为研究对象,分析了物料冻结过程的特点,建立了草莓冻结过程的传热模型,根据数值传热理论确定了草莓冻结的数值计算方法.用所编制的程序模拟得到草莓不同风速和不同风温时的中心温度变化值,为速冻机的设计和优化评价提供参考依据.     

区域土壤水分监测点布设方式探讨

试验在面积为32 km2的封丘潘店乡进行,共布设39个测点,采用烘干法测定土壤含水率来确定合理监测点,通过19次土壤水吸力的监测数据分析得到时间稳定点,并与传统均匀布点进行比较。结果表明,采用时间稳定点作为土壤水吸力的监测点,无论对于研究区平均土壤水吸力值的表征,还是对于其它未布设监测点区域土壤水吸力状况的预测,误差均小于传统的均匀布点方式。为今后墒情监测网的布设提供了一定的参考依据。     

基于激光雷达的农业耕作微地貌测量装置设计与试验

针对现有地表微地貌测量装置难以兼顾农业耕种作业后地表微地貌测量的精度和效率、部分测量装置单次测量覆盖区域不能满足统计要求的问题,设计了一套由激光雷达、直线导轨、便携式计算机和支架等构成的非接触式地表微地貌测量装置,开发了以STM32单片机为核心的步进电机驱动控制器,并与上位机软件形成整套采集系统,可实现激光雷达精确定位并快速获取地表三维坐标。该装置典型分辨率在激光雷达扫描方向为3. 8～10 mm,垂直扫描方向可在毫米精度范围内任意设置,测距分辨率为1 mm;测量区域覆盖面积典型值为6. 8 m~2,垂直扫描方向分辨率为10 mm时,单次测量时间低于2. 5 min。通过分析测量误差来源,建立了系统误差补偿模型,在15次均值滤波的条件下,该装置测量最大绝对误差为2. 7 mm,最大平均绝对误差为0. 9 mm。油菜机械直播后地表微地貌测量试验结果表明:利用Matlab生成的地表三维模型可以精确地重构原有地表微地貌特征,测量结果与实际地表高度变化吻合度较高;测量数据统计结果表明,固定区域内均方根高度和相关长度测量值需分别在16次和64次的等距采样下达到稳定均值,而畦沟相关评价参数也需要多组样本计算才具有统计意义。     

基于微分几何与EDEM的船型开畦沟装置触土曲面优化

针对长江中下游地区油菜种植时土壤黏重板结、含水率波动大、播种作业需开畦沟避免渍害的农艺要求,考虑开沟犁体的触土曲面复杂、难以通过高速数字化土槽及田间试验方法寻求其减阻设计方法和理论依据的问题,采用微分几何理论并结合EDEM仿真方法,开展了驱动圆盘犁对置组合式耕整机开畦沟装置主要触土曲面结构优化研究。通过对主要触土曲面(开畦沟前犁犁体曲面、船式开沟犁整形曲面)牵引阻力分析和曲面参数分析,确定了触土曲面主要结构参数范围。根据微分几何理论,分别建立了能量化描述不同导曲线类型(直线、抛物线、指数曲线)犁体曲面形状变化差异的微分内蕴几何量E、L、M表达式。阻力特性仿真试验结果表明:在作业速度为0. 9～1. 5 m/s、曲面结构参数一定时,导曲线为抛物线型的开畦沟前犁和船式开沟犁具有较好的减阻特性,其平均牵引阻力相比直线型犁体分别低15. 09%、16. 92%,相比指数线型犁体分别低32. 59%、31. 58%。触土曲面的内蕴几何量E、L、M可分别反映犁体阻力随速度的增长速率、犁体牵引阻力大小、犁体阻力随速度的波动程度。当设计犁体的导曲线形状使曲面内蕴几何量E的变化率较小、L为单调减函数、M的波动较小时,犁体具有较好的减阻性能。参数优化仿真试验表明:在作业速度为1. 2 m/s、抛物线型开畦沟前犁宽度为92 mm、船式开沟犁整形曲面最大元线角为66°时,开畦沟装置牵引阻力最小,为1 042. 52 N。田间试验表明:经参数优化的组合式船型开畦沟装置在作业速度为0. 9、1. 2、1. 5 m/s时测试的平均牵引阻力分别为956. 77、1 101. 33、1 564. 85 N,与仿真试验结果误差在7%以内,作业效果满足油菜播种开畦沟的农艺要求。     

减压阀噪声研究进展

为了全面深刻理解减压阀噪声的具体生成过程及现有研究基础,分析了减压阀内噪声产生的机理,总结了目前国内外减压阀噪声的研究方法,并从来源降噪和传播降噪两方面回顾了国内外降噪技术的研究现状.经过分析总结,探讨了目前研究存在的主要问题：减压阀内流动复杂、旋涡流动发生位置不明确和高速射流相互作用的影响不确定等;指出未来方向应在综合理论分析、试验研究和数值模拟的基础上,确定减压阀内噪声源位置并分析噪声指向性,明确降噪机理,进而研究降噪技术,实现根源降噪.未来对减压阀噪声的控制应从流动机理和结构创新同时着手,进而推出一套普适性低噪声阀门设计理论.研究减压阀内噪声可以为有效并针对性地降低噪声提供可靠依据.     

小型多功能电子秤设计

为实现精准称量,设计了一种小型多功能电子秤。该电子秤由系统部分、数据采集部分、人机交互界面和系统电源组成。硬件主要有STC89C52型号的单片机以及A/D转换芯片等配件构成主体,主要实现质量测量、人工智能输入、多种价格混合计算、液晶屏幕显示质量及安全预警提示等功能。      

基于无线网络的拖拉机遥操作系统设计与试验

为降低驾驶员的劳动强度以及改善其工作条件,设计了一套基于无线网络的拖拉机遥操作系统。首先提出了拖拉机遥操作系统总体设计方案,然后针对茂源MY250型拖拉机进行了执行机构改造,包括离合、制动、转向、油门、熄火执行机构以及启动控制,并设计了遥操作控制系统,包括用户界面与车载控制系统。最后进行了通信性能测试、执行功能测试与驾驶试验。结果表明,遥操作系统平均指令通信时延为0.074 ms,视频时延最大不超过373 ms,拖拉机各执行机构控制误差最大不超过2.21%,行驶速度为2.08 km/h时,直线行驶最大误差绝对值不超过208.5 mm,RMS误差最大不超过85.5 mm。     

生物炭对东北草甸黑土水分运动参数的影响

为探明添加生物炭对东北草甸黑土水力学特性的影响,研究了以5种生物炭体积比(0、2%、4%、6%、8%)施入土壤后的土壤水分运动参数。采用土壤的VAN GENUCHTEN模型和MUALEM理论,推导出添加生物炭土壤的水分特征曲线、相对导水率和水分扩散率方程,并用试验校验理论推导结果。理论和试验结果表明,添加生物炭土壤的饱和度随基质吸力的变化接近无添加的土壤;当基质吸力低于2 000 cm时,添加生物炭能够大大提高土壤的含水率,当基质吸力高于8 000 cm时,土壤的含水率不一定增加;水平土柱吸渗试验表明,生物炭能够抑制土壤水分的水平扩散;数值模拟降雨后的土壤含水率与田间实测数值相比误差小于13.3%。研究可为东北黑土区农业水土保护和利用提供理论依据。     

黑土区水稻生长生理特性与产量对耗水过程的响应

为了探究黑土区水稻生长生理特性及产量对耗水过程的响应规律,于2017年5月18日—9月20日在黑龙江省水稻灌溉试验站的蒸渗仪内进行了水稻耗水试验。采用U7(76)均匀试验设计,解析了各生育时期耗水量对水稻生长生理特性及产量的影响。结果表明:水稻生育期内耗水强度总体呈现先上升后下降的趋势,在抽穗开花期达到最大,为5.66 mm/d;耗水模系数在整个分蘖期达到最大,平均值为43.98%,抽穗开花期后趋于稳定。分蘖后期耗水量(ET3)对叶片干物质量影响最大;茎鞘和穗干物质量对拔节孕穗期、抽穗开花期耗水量(ET4、ET5)的响应程度最为显著(P0.01);分蘖中、后期耗水量(ET2、ET3)对根干物质量分别存在最大正效应、负效应;除分蘖前期耗水量(ET1)外,分蘖中期至抽穗开花期耗水量对根系伤流量影响由大到小顺序为:ET2、ET3、ET4、ET5;分蘖中期、拔节孕穗期、抽穗开花期耗水量对气孔导度和蒸腾速率的影响为正效应(P0.05),分蘖前期耗水量对蒸腾速率的影响为负效应(P0.05);除分蘖前期耗水量外,分蘖中期至抽穗开花期耗水量对胞间CO2浓度和净光合速率影响由大到小顺序分别为:ET5、ET2、ET4、ET3和ET2、ET5、ET4、ET3。分蘖中期、拔节孕穗期、抽穗开花期的水分敏感指数值分别为0.120、0.244、0.252,这3个时期耗水量对产量影响更为显著。该研究可为黑土区水稻节水灌溉制度制定提供依据。