平面分层媒质中浅层埋入体的脉冲电磁散射

应用稳定的双共轭梯度-快速傅立叶变换(BCGS-FFT)方法,分析了两媒质半空间和三分层媒质中浅层埋入体的脉冲电磁散射.由于FFT及快速迭代算法的运用,相对于传统的矩量法而言大大降低了计算时间和内存需求,使得算法能够用于解决平面分层背景下大尺度电磁散射问题.数值验算的结果反映了媒质的构造特征及目标的相对位置,显示出算法的有效性,为浅层埋入目标相控阵探地雷达的实现奠定了一定的理论基础.     

黄土沟壑高填方分层沉降监测与深层浸水试验

[目的]研究黄土沟壑地区高填方工程在填方完成后填筑体内部的变形状态,为后续相关研究提供基础依据。[方法]在某原始沟壑地形在进行高填方工程后,在填方场地内布设3组深层监测井,对填筑体内部土体的分层沉降、土压力以及体积含水率进行了持续12个月的监测。[结果]工后12个月时间里,沟壑高填方内部的主要变形量集中在填筑体与原始地基交接的位置,沟壑中心地下18—27m以及原始陡坡部位土层出现明显的张拉变形。在原始沟壑地形的影响下,填筑体内部表现出明显的土拱效应。地下18m以下不同部位土压力差异明显,中心部位土压力较小,不利于中央部位填土的自重压密。[结论]在黄土沟壑地形中进行高填方工程后,填筑体内部出现了对地下水上升表现敏感的区域,当地下水位上升时局部的湿化变形可能产生工程土洞、地面塌陷。     

工艺措施对猪粪秸秆混合厌氧干发酵产气性能的影响

为避免挥发性脂肪酸积累、提高产气效率,研究猪粪单独发酵、猪粪秸秆混合发酵、猪粪秸秆混合原料分层接种和猪粪秸秆混合原料渗滤液回流等工艺措施下,中温(37℃)厌氧干发酵(总固体含量为20%)的产酸及产气性能。结果表明:猪粪秸秆混合原料分层接种厌氧发酵启动快,产气效果最佳,累积挥发性固体含量VS产甲烷量可达139.2mL/g;混合发酵渗滤液回流可有效降低总挥发性脂肪酸(total volatile fatty acids,TVFAs)质量浓度(维持在0.66 mg/g),累积VS产甲烷量比分层接种低16.7%;猪粪秸秆混合发酵与猪粪单独发酵的反应器中TVFAs质量浓度分别达到19.08和19.83 mg/g,前15 d日产甲烷量为0.1 mL/(g·d),基本不产气。通过不同工艺措施对比,获得产气量最高和启动期最快的发酵方式,提高猪粪厌氧干发酵产气效率,为猪粪等高固体含量有机废弃物的资源化处理利用提供参考。     

基于电阻率成像技术的土层精细划分

土壤层次的精确划分关系到土壤学相关研究结果的精确程度。为对田间尺度上层状土壤进行无损精细分层,采用电阻率成像技术,同时结合电阻率曲线纵向上的变化特征精细划分土壤层次,并将精细分层结果应用于层状土壤电阻率空间变异性研究。结果表明:运用电阻率曲线法对反演电阻率数据进行精细划分后,形成结果图能很好的满足研究过程中可视化呈现及精细化表达等需要;根据温纳四极反演电阻率曲线法将研究区内的剖面浅层土壤划分为5—13,13—24,24—50,50—70cm 4个层次;5—13cm(耕作层)电阻率值的变异系数最高(0.28),13—24cm(犁底层)平均电阻率值最低(17.35Ω·m)。研究成果可为土壤水文学和精准农业等相关研究提供技术支撑。     

基于加热均匀性的射频干燥系统结构优化与试验

针对现有射频干燥系统存在装料量大时射频加热不均匀、干燥过程无法实时称重等问题,该文设计了一种热风对流加热装置、装料装置和称量装置。热风对流加热装置主要由热源供给系统、风温风速控制系统和气流分配室组成;装料装置由特制的多层料盘组成;称量装置由称量传感器、称量托盘和支柱等组成。采用计算流体力学软件对气流分配室进行模拟,结果显示改变气流分配室为喇叭口形状及增加分流圆柱体后,条形出风口处风速均匀性提高,其速度偏差比从31%降为10.5%,速度不均匀系数从19%降为7.6%。以玉米种子为例进行了优化后的性能验证试验,结果表明:热风对流加热装置可以提供均匀的温度和风速;自动称量装置能够实时监测物料的质量,其最大量程为24 kg,分层后的薄层物料最大处理量为18 kg,偏差范围为1~5 g;在热风和射频合适的匹配参数下,采用射频干燥结合热风对流技术,以及分层装料的方法,可解决射频干燥大装载量玉米种子产生的热偏移问题和边角效应问题,进而提高射频加热均匀性。该研究避免了干燥过程中外界温湿度的影响,减少了10%的干燥时间,为改善射频加热均匀性提供了参考。     

Characteristics and Fitting Model of Structure Plane in Layered Rock Mass

In order to study the compressive failure characteristics of layered rock mass and build the corresponding theoretical model, the fast lagrangian method was adopted to address numerical simulation of the layered rock mass under tri axial compression. The relationship between compressive strength and inclination of structure plane was analyzed, and a theoretical model was proposed to describe their relationship. The test data from the foreign references were described by the theoretical model and the relationship between loading velocity and the compressive strength was analyzed. It was shown that, the fitting model can well describe the strength characteristics of stratified rock mass, which was validated by the numerical test and laboratory test. And the compressive strength of rock mass increased linearly with the increase of loading velocity.      

基于分层模型的溶液除湿谷物就仓干燥系统性能及能耗

为实现安全、高效且节能的粮食干燥过程,发展就仓干燥新型技术,该研究提出一种基于分层模型的热泵驱动溶液除湿谷物就仓干燥系统,建立并验证系统中各部件数学模型,模拟了粮堆高度3m、初始水分0.2的稻谷采用通风量为120 m~3/(h·t)在空气温度20～32℃,相对湿度55%～80%的不同室外天气参数下干燥致顶层稻谷达到安全水分的过程,对干燥完成时间、干燥后顶层稻谷干物质损失(Dry Matter Loss, DML)和白度值(Whiteness)、以及系统单位能耗和总耗能进行研究,并将系统与其他干燥方式进行性能对比分析。结果表明:完成干燥所需时间整体范围为194～358 h,以粮温20和25℃为例完成干燥时间均满足安全干燥期要求,确定了干燥时间规范上的可行性;干燥后的顶层稻谷干物质损失为0.33%～0.52%,大部分天气参数满足规范要求而稻谷不发生霉变,白度值为51.331～51.452,干燥后整体白度值降低较小;室外空气经除湿换热后以接近于室外空气温度、低含湿量状态进入粮仓,进而验证了热平衡模型以及薄层干燥方程选取的恰当性;系统单位能耗范围为2.09～3.25 kW·h/(%·t),总耗能为6 930～9 530 kW·h,室外空气温度较高的时更利于降低系统单位能耗和总能耗,提高干燥的效能;系统与热泵加热干燥相比速率快、能耗少、稻谷相关品质较优,具有优越性。系统在特定天气条件下干燥的时效、稻谷相关品质指标及能耗等方面表现良好,所建立模型适当且准确,可为实现安全、高效且节能的谷物就仓干燥提供一种选择。     

玉米分层施肥器结构设计与试验

为了实现一次施肥满足作物不同生育期的养分需求并提高肥料利用效率,设计了一种施肥量可调式分层施肥器,并利用离散元法对肥料颗粒的运动规律以及影响施肥配比的主要因素进行仿真研究。仿真结果表明：增大分层施肥器的安装角α,可减小肥料颗粒流经施肥口的初速度,有利于肥料颗粒排出施肥口;增大施肥片工作长度L可增加与之发生碰撞的肥料颗粒数量,进而获得较多施肥量。为验证仿真分析结果并获取合理的分层施肥器工作参数,以4种肥料（大颗粒尿素、小颗粒尿素、硫酸钾复合肥、磷酸二铵复合肥）为研究对象进行台架试验,试验结果表明：4种肥料的施肥配比受安装角α、施肥片工作长度L影响的变化趋势与仿真分析结果一致,并确定4种肥料达到合适配比时分层施肥器的工作参数α为36°,L为13~16mm。田间试验结果表明：所设计的分层施肥器能够达到目标施肥配比,且在不同作业速度下各层施肥量变异系数在10%以内,工作性能稳定。     

层状红壤水分入渗特征试验与模拟

认识土壤结构对土壤水分运移影响是提高土壤水分利用效率和控制面源污染的重要基础.以容重为1.35和1.55 g/cm³的均质土及其组成的上松下紧层状土壤结构为对象,采用室内土柱恒定水头水分入渗试验和模型模拟相结合的方法,分析不同土层结构的水分入渗过程及水分再分布特征.结果表明,上松下紧的层状土壤积水入渗速率过程可明显分为上层入渗阶段和下层入渗阶段; 与均质土相比,层状土轻微降低了上层的入渗速率和提高了下层初始速率,但对下层的稳定入渗率影响不大.层状土壤可显著提高上层土壤含水量,且水分再分配过程在界面处发生了突变.采用HYDRUS-1D模型模拟层状土壤入渗水分再分布,直接组合均质的土壤水力参数模拟效果较差,需要对进气吸力进行参数优化.研究成果可为红壤地区土壤水分管理和污染防治提供理论支撑.     

土壤层状质地对小流量地下滴灌灌水器特性的影响

以均质壤土（L）、均质砂土（S）、上砂下壤（SL）和壤土中有砂土夹层（LSL）4种土壤质地结构为对象,利用室内土箱试验,研究了土壤质地及其层状结构对灌水器流量的影响,估算了灌水器出口正压值。试验选用10 m水头压力下额定流量为1.1 L/h的地下滴灌专用灌水器。土壤为层状结构时,上层土壤厚度为20 cm,砂土夹层的厚度为10 cm。L、S、SL试验的灌水器埋深为15 cm;为了探讨灌水器埋深与土壤质地变化相对位置对灌水器性能的影响,LSL的灌水器埋深设计为15、25和35 cm。试验采用的工作压力为2、3、6和10 m水头。结果表明：灌水开始后,出口正压的迅速增大致使灌水器流量迅速减少,而后逐渐趋于稳定。灌水器流量随时间的变化可近似用幂函数表示。灌水器在土壤中的流量比在空气中的自由出流流量有所减小,灌水器自由出流流量越小,减小幅度越大。土壤层状质地对灌水器流量影响明显,一定压力下,灌水器在层状土壤中的流量小于在均质土壤中的流量,尤其当灌水器位于LSL的砂土夹层中时,流量比在均质壤土中减少13%,比自由出流流量减少20%。利用试验结果建立了地下滴灌灌水器流量与土壤饱和导水率、层状土壤结构、灌水器工作压力的经验关系,对各影响因子的敏感性分析结果表明,对地下滴灌灌水器流量影响最明显的是灌水器工作压力,其次是层状土壤结构,饱和导水率的影响较小。