环丙沙星分子印迹聚合物自组装体系的分子模拟

以环丙沙星（CIP）为印迹分子,甲基丙烯酸（MAA）、4-乙烯基吡啶（4-Vpy）为功能单体,运用量子化学密度泛函理论（DFT）的LC—WPBE方法和6—31G（d,P）基组,模拟CIP印迹分子与MAA、4-Vpy两种功能单体分子印迹聚合物自组装体系的构型,讨论了其稳定复合物的成键作用位点及数目、NBO电荷的转移及反应的结合能,探讨了CIP与两种功能单体之间相互作用的原理及分子印迹中溶剂的影响。模拟计算结果表明,CIP印迹分子哌嗪环上的N、喹啉羧酸上的H和O与两种功能单体均通过氢键作用形成在化学基团及空间结构上相互匹配的有序复合物;两种功能单体中MAA与CIP印迹分子间的相互作用更强,且在印迹比例为1：6,以甲苯为溶剂时,合成的复合物能量最低,对CIP的吸附性和识别能力更强。该分子模拟试验可为CIP分子印迹聚合物的进一步研究提供理论参考。     

草莓干冰喷射速冻过程的数值模拟与优化

为了有效提高速冻后草莓的品质,该研究提出干冰喷射速冻草莓的方法,设计了干冰喷射速冻草莓的速冻间和干冰喷射装置,利用Comsol软件对速冻间内干冰喷射草莓速冻过程的温度场、速度场和压力场进行模拟,研究了不同干冰喷入速度（0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.40、0.50 m/s）,喷入口半径（18、20、23、25、30 mm）,以及干冰喷入速度为0.20、0.30 m/s时模型内干冰体积分数变化对草莓速冻效果的影响。结果表明：随着干冰入口半径的增加和干冰喷入速度的提高,草莓会更快的冻结。在入口半径为25 mm,流速为0.30 m/s情况下,可以高效实现草莓速冻。对干冰速冻草莓降温性能进行分析,并与现有液氮喷淋速冻草莓降温性能进行比较,结果表明：干冰速冻草莓通过最大冰晶带和草莓完全冻结的时间分别减少63.9%和41.7%,草莓能最大限度地保持原有的新鲜状态和营养成分。对优化的结果进行试验验证,草莓表面温度和中心温度达到标准时误差分别为3.70%和6.03%,草莓干冰速冻前后的品质指标均优于草莓速冻标准。研究结果为进一步开发节能环保的干冰速冻草莓装置提供参考。     

基于智能体和元胞自动机的鱼道内鱼类行为模拟

为建立基于智能体和元胞自动机（Agent-CA）的鱼道内鱼类行为模型,该研究以计算流体力学软件得到的水流流场数据为基础,根据过鱼试验研究认识到的鱼上溯行为特征和规律,定义了不同场景下鱼的避开障碍、寻找主流、逆流向前、逆流后退、冲刺、随机6种行为和行为规则,将鱼道划分成多个二维元胞空间,将元胞空间中元胞状态为“鱼”的网格看作是一个智能体（Agent）。在3种体型的竖缝式鱼道中应用该模型对草鱼幼鱼的上溯行为进行模拟,并将模拟结果与实际过鱼轨迹进行对比。结果表明：该研究构建的模型能够较好地描述实际过鱼的主要上溯轨迹,针对3种体型竖缝式鱼道的模拟特征轨迹范围相对误差分别为23.5%、7.7%和2.3%。本研究提出的基于智能体和元胞自动机的鱼道内鱼类行为模型具有较好的适用性,可为鱼类行为模拟研究提供重要基础数据。     

基于离散元法的深松作业玉米秸秆运动规律

东北垄作区玉米秸秆还田条件下,针对垄台播种带秸秆残茬易导致深松铲以及后续机具缠草堵塞和阻力增加等问题,建立深松铲-土壤-秸秆-根茬的离散元模型,分析仿真因素秸秆距垄台中心距离、秸秆与机具前进方向夹角、根茬状态（根茬中间切割、根茬一侧切割、根茬挑起和无根茬）和秸秆之间相互影响对深松作业过程中秸秆拨离垄台的影响。进一步探究深松铲作用下垄上秸秆运动规律并分析其扰动比阻（秸秆扰动力矩与深松铲阻力之比）。仿真结果表明：秸秆距垄台中心距离对秸秆位移中的水平侧向运动的影响最大;秸秆水平侧向位移随着秸秆与机具前进方向夹角增大呈减小趋势;根茬状态影响秸秆位移的主次顺序依次为：根茬挑起、根茬一侧切割、无根茬、根茬中间切割;当秸秆距垄台中心距离为60 mm时,秸秆之间相互影响对秸秆位移中的前进方向运动的影响最大;当秸秆距垄台中心距离大于60 mm,秸秆前进方向位移呈增大趋势。秸秆运动的力矩变化趋势为平稳变化,后产生峰值,最后又趋于平稳;影响秸秆力矩的主次顺序依次为：根茬状态、秸秆之间相互影响、秸秆距垄台中心距离、秸秆与机具前进方向夹角。深松过程中,秸秆扰动比阻在切割根茬一侧时达到最大值0.152 mm。田间对比试验结果表明,仿真模型得到的秸秆总位移、水平侧向、前进方向和垂直方向位移与田间试验值的误差分别为0.36%～9.67%、0.16%～12.31%、0.56%～10.11%和0.43%～4.63%,秸秆力矩的误差为0.16%～11.06%。研究结果可为深松铲设计以及优化提供一定的理论依据。     

基于勒洛多边形原理的播种机机械式离合装置研究

针对播种机传统机械式离合装置动力切换行程长、接合瞬间冲击载荷大等问题,基于勒洛多边形原理设计了一种机械式离合装置.通过理论分析对该离合装置关键结构进行设计,利用虚拟仿真技术对离合装置动力接合瞬间的冲击载荷与动力切换响应速度进行模拟分析,应用三因素三水平正交试验方法,以播种单体为试验实施载体,以轴向倾角、齿轮半径比和作业...     

基于无人机LiDAR的杉木树冠上部外轮廓模拟与可视化研究

目的 基于无人机激光雷达（LiDAR）点云数据提取杉木树冠上部结构参数（树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长）,并进行树冠上部外轮廓模拟与可视化,为树种识别提供树木冠形特征。 方法 利用LASTools开源工具从激光雷达点云数据生成无孔洞的冠层高度模型,使用LiDAR360软件,采用局部最大值法检测树冠顶点,基于CHM种子点对点云进行单木分割,并在ArcGIS下手动选取杉木单株点云样本,用Python编程对“欠分割”样本进行单木纯化（之后全部编程方式自动化处理）;提取纯化后单株样本的树冠上部结构参数（树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长）,再对单木点云按照一定高度间隔进行分层切片,使用宽度百分位数法提取单木树冠上部的相对着枝深度、枝条长度作为模型变量,以相对着枝深度分层分别建模与验证样本按照3倍标准差法剔除异常外轮廓点,选取二次多项式、幂函数和指数函数3个基础模型进行模型拟合与验证,最后采用最优拟合模型进行样地尺度的三维可视化。 结果 无人机激光雷达综合单木检测率为79.63%,结合实测参数与提取结果进行相关分析,树高线性回归R2为0.890 5,冠幅线性回归R2为0.845 6;二次抛物线、幂函数和对数函数拟合R2分别为0.807 0、0.817 0、0.806 0,幂函数对杉木树冠上部外轮廓的拟合效果更优。 结论 在高林分密度条件下,单木点云的有效提取纯化对客观描绘树冠形状非常重要;基于无人机激光雷达拟合的杉木树冠上部外轮廓反映了杉木的树冠上部形态,可为杉木的树种识别提供参考。     

基于Landsat影像的抚仙湖流域土地利用变化及预测研究

以云南抚仙湖流域1974年、1988年、1996年、2001年、2005年、2010年和2015年7期Landsat遥感影像为基础数据,通过目视解译和支持向量机相结合的方法进行土地利用类型分类,并采用土地利用动态度、综合程度指数、转移矩阵等模型,定量分析抚仙湖流域土地利用类型的变化过程,最后基于CA-Markov模型对未来土地利用情况进行预测模拟。结果表明：1974—2015年乔木林、灌草丛和水域面积呈持续下降趋势,主要的转出方向为农田,建设用地面积增加主要来源于农田,湿地和裸地呈逐年增加趋势,上述变化趋势与当地社会经济快速发展有关;总体分类精度为90.29 %,满足精度要求;土地利用预测趋势为乔木林、水域面积保持减少态势,灌草丛、湿地面积呈增加趋势,农田扩张现象依然存在。本研究可为抚仙湖流域土地及水资源的科学规划、保护和合理利用提供参考。     

MacCormack算法在长输管道瞬变流动仿真中的应用

为了提高长输管道仿真精度和速率,基于MacCormack格式基本原理和流动方程建立了长输液体管道水力瞬变流动仿真模型。以某管道为例,分别采用该仿真算法和特征线法模拟了阀门关闭和流量增加引起的瞬变流动,并探讨了MacCormack格式中不同边界条件处理方法及Courant常数值对模拟结果的影响。结果表明:MacCormack格式可用于精确仿真长输管道瞬变流动过程,采用特征线法求解预估层边界参数后,其振荡幅度、收敛速度均优于特征线仿真方法;同时,采用特征线法处理MacCormack格式边界条件较线性外插法更易收敛。研究成果可为长输管道瞬变流动仿真提供参考。(图8,表2,参22)     

基于多阶段预报分布的贝叶斯多变量均值向量监控模型

考虑了一类具有多个时间点重置执行价格的欧式熊市（或牛市）重置权证定价.应用鞅定价方法和多维正态分布函数，得到了该类权证价格的显示解和Δ对冲策略，推广了Gray和Whaley的单时点重置权证定价模型.     

Can soil moisture deficit be used to forecast when soils are at high risk of damage owing to grazing animals?

A potentially significant cause of damage to grassland soils is compaction of unsaturated soil and poaching of saturated or nearly saturated soil by animal hooves. Damage is caused when an applied stress is in excess of the bearing strength of the soil and results in a loss of soil structure, macroporosity and air or water conductivity. Severely damaged soils can cause reduced grassland productivity and make grazing management very difficult for the farmer. The actual amount of soil damage that can occur during grazing is dependent on the grass cover which acts as a protecting layer, the soil water content and the characteristics of the grazing animal (weight and hoof size). Assuming that the farmer is knowledgeable about the characteristics of the grazing animal and grass cover, it would be very useful for short‐term operational farm planning to be able to predict when soil water contents were likely to be in a critical range with respect to potential hoof damage. In this study soil moisture deficits (SMDs) which can be derived from meteorological forecasts are evaluated for predicting when soil water conditions are likely to lead to hoof damage. Two contrasting Irish grassland soils were analysed using a Hounsfield servo‐mechanical vertical testing machine to simulate static (285.4 N) and dynamic (571 N) hoof loads on the soil over a range of estimated SMDs (0, 5, 10 and 20 mm). The deficits were analysed with respect to the soil volumetric water content, compression (displacement) and change in dry bulk density. The SMDs imposed in the laboratory were similar to those under field conditions and thus the methods used in this study are applicable elsewhere. The change in dry bulk density following loading (0.2–0.7 g/cm³) was linearly related to SMD (R² ranged from 0.90 to 0.99), leading to the conclusion that a forecast of SMD can be used to predict when grassland soils are likely to be at risk of damage from grazing.