筒装料管道水力输送动边界环状缝隙流水力特性数值模拟

针对农产品长距离输送中存在的运输效率低和输送成本高等问题,提出了一种具有应用前景的农业机械运输方式—筒装料管道水力输送技术.该文基于Fluent软件,采用RNG k-ε 湍流模型、6DoF耦合模型以及PISO算法对动边界环状缝隙流进行数值模拟,分析不同环状缝隙宽度对动边界环状缝隙流场水力特性的影响.同时,对不同环状缝隙宽度条件下管道车在平直管道的运移进行模型试验,并将试验结果与模拟结果进行对比.结果表明:模拟结果和试验结果基本一致,最大相对误差不超过5.3%;动边界环状缝隙流中管道静边界区域压强呈现出进口区域压强降低,中间区域压强升高以及出口区域压强再次急剧降低的变化趋势;动边界环状缝隙流的水力特性不仅受到管道车动边界结构参数的影响,而且还受到管道车动边界上、下游管道内部流场的影响.该研究不仅完善了动边界环状缝隙流的相关理论,而且为进一步探究筒装料管道水力输送中动边界环状缝隙流水力特性提供了一种切实可行的研究手段.     

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。     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤微生物生态学特性研究

在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地，利用4－5g/L咸水灌溉建立人工植被，改善了生态环境，促进了风沙土的成土发育，使土壤微生物的数量、活性有显著的提高。研究表明：①流沙上微生物数量很少，生物活性极弱，植被建立后，微生物数量及活性都有显著增加；②微生物总数中细菌占绝大多数，其次是放线菌，真菌的数量最少。细菌中芽孢杆菌占一定比例；③人工绿地建立后，土壤中氨化细菌、硝化细菌、好气性纤维素分解菌等微生物生理群的数量也有增加；④人工调控下的绿地，流沙开始成土发育，但发育仍处于初级较低水平，生物固沙取得明显效果。     

异型展览温室自动玻璃窗同步控制系统的研究

北京植物园异型展览温室自然通风系统主要由上百kg重的玻璃窗组成。玻璃窗于2000年投入自控运行后陆续出现问题,至2003年故障率高达50%。为了降低自动窗故障率、提高设备可靠性、保障环境自控运行效果、延长设备使用寿命,该文基于伺服控制原理和光电传感器的应用,在推杆上增设行程传感器,采集推杆行程信息,并将信息反馈至同步控制器,使自动窗推杆间行程误差≤1 mm,保持同步运行。同步控制系统在温室沙漠植物区试验获得成功,显著提高了自动窗运行的可靠性。该研究为解决困扰展览温室多年的难题提供了可行方案。     

一种屋脊大开窗玻璃温室开窗机构的设计

全面论述了屋脊大开窗玻璃温室的开窗机构原理及受力分析,提出开窗机构各结构参数与传动系统受力关系,为正确选择减速电机提供依据。     

三维弹性静力问题的无网格局部Petrov-Galerkin法

将二维平面问题的无网格局部Petrov-Galerkin法拓展到三维的相应理论中，编制了该法相应的三维Fortran程序.分析了均匀受拉立方体和悬臂梁两个经典算例，将所得结果与有限元法和解析解对比.结果表明了无网格局部Petrov-Galerkin法在解决三维弹性静力问题时的可行性和有效性，相对于有限元方法在位移解和应力解上也具有更好的精度.     

基于遗传变邻域搜索算法的农机跨区调度优化研究

智慧农业的快速发展促使多区域互联农机的调度追求更高的实时性，为更合理配置农机资源，农机跨区作业已成为完成“三夏”机收任务的主要服务模式。基于小麦收获机跨区作业真实场景，研究了带时间窗的多库、多机型的农机跨区调度问题，同时考虑经济成本和环境成本，建立以最小调度成本为目标的跨区调度模型。根据问题特征，设计遗传变邻域搜索算法(Genetic algorithm variable neighborhood search, GAVNS),该方法通过交叉、随机扰动、自适应邻域选择等操作，使解的搜索更加高效和灵活。对我国黄淮海平原72个小麦生产区县的作业需求进行计算与分析：不同算法相比，本文设计的算法得到最优解的迭代次数更低、收敛速度更快，求得的目标函数值较遗传算法、变邻域搜索算法分别降低16.41%、11.15%;对比不同调度模式，开放路径模式更有利于提升跨区调度服务效率，较闭合路径模式，调度成本降低17.76%。     

移动降雨条件下坡面产流产沙过程试验研究

通过对降雨移动方向上不同雨强和降雨历时的研究,揭示移动降雨坡面产流产沙关系及其变化规律,采用2个降雨移动方向(沿径流向上和向下移动)、2个雨强(1.35,2.75mm/min)和2个降雨历时(60,120min)在室内进行模拟移动降雨试验,分析不同降雨移动方向、不同雨强和降雨历时坡面产流产沙特征。结果表明:(1)向上移动降雨,相同历时(相同雨强)条件下,大雨强(长降雨历时)初始产流时间为140s(240s),比小雨强(短降雨历时)提前165s(65s)。(2)向下移动降雨,雨强越大,降雨历时越短,产流产沙曲线越陡峭;产流量和产沙量达到峰值的时间一致。(3)与向上移动降雨相比,向下移动降雨初始产流平均时间、产流和产沙达到峰值的平均时间分别滞后了2 210,2 468,2 948s;产流总量和产沙总量分别减少了13.08%~74.90%和42.95%~84.24%,但产流和产沙峰值大小没有明显变化规律。(4)不同降雨移动方向,坡面累计产沙量和累计产流量之间的函数表达式不同。     

基于修正的Snake模型与特征对象法的多运动目标分割

在分析常规的运动目标分割算法的基础上，以计算简单、速度快、能精确提取运动目标为原则，提出了基于特征对象的运动目标分割算法，并将该法与修正的Snake模型结合进行了运动目标外廓的精确提取.分析和实验表明：该算法需要调整的参数少，计算简单，速度快，抗干扰能力强，可以有效地消除多帧间运动目标的遮挡，在多运动目标不重叠的情况下，能精确定位多运动目标的外轮廓.     

哈密绿洲生态环境质量空间格局变化

通过2000、2008、2018年3期的Landsat数据,利用遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)确定哈密绿洲生态环境质量等级,运用3D趋势面探究生态环境质量各等级空间变化规律,利用移动窗口法分析绿洲生态环境质量的空间内部异质性及生态质量格局变化.结果表明:1)2000-2018年,哈密绿洲RSEI均值从0.223上升到0.396,生态环境质量总体转好,但水平较低.2)2000年生态环境质量中等、较好和优的分布较集中,均在东南-西北走向的轴线上;2008年生态环境质量极差与差等级区域明显减少,中等级、良等级和优等级区域增加范围较大,哈密绿洲整体扩展迅速;2018年生态环境质量中等、较好和优的范围相互交错,混合分布,且分布范围较大,生态质量不够稳定.3)生态环境质量变好的区域集中在绿洲的内部,且从内部到外部呈环状嵌套分布.2018年及2008年从内部到外部表现为:低值区-高值区-低值区-高值区;2000年与之相反.