基于GIS的山西有效积温时空变化分析

气候变化对陆地生态系统、粮食生产与安全、经济社会可持续发展等影响很大,分析积温变化特征可为种植业布局、农情测报、防灾减灾及气候区划等提供决策依据,对指导农业生产和生态建设等具有重要意义。据山西109个气象站1979—2016年间气温日均值资料和SRTM3 DEM数字高程资料,采用滑动平均法、线性回归模型、IDW和Mann-Kendall突变检验等方法,用ArcGIS的空间分析和三维分析建模工具,内插到100 m×100 m的小网格上,进行热量资源分布精细化模拟,绘制出山西积温分布图,分析日均气温≥10℃的有效积温及其持续日数和起止时间的时空变化特征。结果表明,近38 a来,山西≥10℃积温平均为3 252.3℃,初日提前、终日推迟,气候倾向率为154.9℃/10 a;持续日数增加,平均为192.7 d;变化周期为6～8 a,且在1997年前后出现由冷到暖的突变;≥10℃积温及其持续日数均呈波浪上升趋势,最长和最短日数距平均值分别为19.76、-9.6 d;2 500℃以上积温区明显增加,积温带向东北方向推移;积温及持续日数由西南向东北递减,随海拔增加递减。     

长江中下游地区Venlo型温室空气温湿度以及黄瓜蒸腾速率模拟研究

根据温室能量和质量平衡的物理学原理,建立了一个以温室外气候条件(太阳辐射、温度、湿度、风速等)为驱动变量,以温室结构、温室覆盖材料、温室内作物(高度、叶面积指数)为参数的温室小气候模拟模型,并利用上海Venlo型温室的三季试验数据对模型进行了检验。结果表明：模型能较好地预测中国长江中下游地区Venlo型温室内夏季和冬季空气温度、湿度以及作物蒸腾速率。模型对该地区夏干季节(2001年8月,三伏天)、夏湿季节(2002年6月下旬至7月中旬,梅雨季节)和冬季(2002年1月27日~2月5日)温室内空气温度、湿度以及作物蒸腾速率预测值与实际观测值的决定系数(R²)和标准误(SE)分别为：0.89,0.75,0.52;1.1℃,4.4%,0.040 g·m^-2·s^-1;0.80,0.84,0.77;1.5℃,4.4%,0.018 g·m^-2·s^-1;0.84,0.59,0.73;1.6℃,6.0%,0.012 g·m^-2·s^-1。该研究为进一步探讨温室环境的优化调控提供了理论依据和决策支持。     

可移动水土流失实验室系统的原理及特点

可移动水土流失实验系统使固定的野外径流小区坡面侵蚀观测转变为车载流动试验观测.实践结果表明,该系统可实时对不同坡度的小区进行人工降雨模拟实验,分析侵蚀土壤理化性质和坡面侵蚀过程,极大地提高了水土流失观测的速度和效率.系统中液压自动升降坡面侵蚀土槽可根据试验要求稳定变化,且坡度可在0°～30°之间任意调整,加快了数据采集速度,缩短了试验周期,数据采集更加方便.针对长江流域土壤侵蚀特点对传统试验土槽做了改进,增加了壤中流收集装置,使得坡面侵蚀试验装置更趋合理.人工模拟降雨试验喷头模拟的雨强范围也明显增加,可在20～170 mm/h之间任意调整.     

基于大涡模拟的水轮机内瞬态湍流场特性分析

基于三维瞬态N-S方程,采用大涡模拟方法中的Smargorinsky模型,应用模拟动静干扰效果较好的滑移网格技术,以标准k-ε模型稳态计算的结果作为初始条件,对某混流式水轮机全流道进行了的三维瞬态湍流数值模拟.用Fluent 6.3,采用非结构化的混合网格和压力速度耦合的PISO算法,成功地模拟了水轮机在运行中的各种瞬态细节过程,如涡旋的卷起、增长、合并、破碎和脱落.模拟结果给出了偏工况下水轮机导水机构和转轮流道内大尺度涡结构的瞬态发展演变过程.计算结果表明大涡模拟方法能较好地模拟水轮机内水流的瞬态流动特性和瞬时涡的发展演化过程,该方法可为探索研究水力机械复杂流道湍流运动状态下涡旋的形成机理提供有价值的参考.     

基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺研究

为保证稻谷干燥后品质、提高干燥效率,基于不同含水率稻谷的玻璃化转变温度,提出变温热风干燥工艺。采用三因素五水平中心组合试验方法,以稻谷温度、初始含水率和热风风速为影响因素,以稻谷爆腰指数、整精米率和干燥时间为评价指标,研究稻谷玻璃化转变温度、恒温和变温干燥特性,模拟解析稻谷干燥过程中传热传质规律,以5、10、15℃的变温幅度进行变温干燥试验。结果表明,稻谷玻璃化转变温度与其含水率呈负相关,恒温干燥最佳工艺参数为稻谷温度47℃、初始含水率22.0%、热风风速0.50 m/s,干燥后稻谷爆腰指数70、整精米率57.67%、干燥时间195 min;与恒温干燥相比,以5℃和10℃为变温幅度的变温干燥工艺,干燥后稻谷爆腰指数分别降低了20和10,整精米率提高12.6、7.7个百分点,干燥时间缩短30 min和60 min。研究表明,基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺明显改善了稻谷干燥后品质,提高了干燥效率。     

层状粘性土壤水分动态新模型的应用

根据Ｍｏｌｄｒｕｐ等提出的运动平均斜率模型,对重粘土,轻粘土,粉质粘土和壤土及前３种粘性土壤所松成的层状介质中的水分,在入渗条件下的运动进行了数值模拟。     

蜗壳断面形状及叶轮位置对蜗壳式轴流泵性能的影响

根据速度系数法设计了1种对称的“马蹄形”断面蜗壳和2种非对称的 “圆形”断面蜗壳与相同的轴流泵叶轮组合,并基于标准k-ε模型封闭的雷诺平均方程,应用 ANSYS CFX 14.5 软件,对设计的3个蜗壳式轴流泵内部的三维流动开展数值模拟.当采用“马蹄形”蜗壳时,设计流量点的扬程和效率最低,蜗壳内部压力分布不如非对称的圆形断面蜗壳均匀.选择水力效率相对较高的蜗壳,将4种轴向位置不同的叶轮与该蜗壳组合,并进行三维流动数值模拟,结果表明:叶轮出口与蜗壳进口中间平面距离40 mm时,轴流泵效率最高,叶轮出口与蜗壳进口中间平面距离80 mm时,轴流泵效率最低.此时,过流段和蜗壳内有明显回流和旋涡.轴流式叶轮与蜗壳的相对位置对蜗壳轴流泵的扬程-流量曲线和效率-流量曲线都有明显的影响.     

水泵水轮机不同导叶开口的驼峰特性

为研究水泵水轮机在不同导叶开口下的驼峰特性,对某一电站水泵水轮机模型水泵工况进行试验,得到不同导叶开口下的驼峰特性曲线,结果表明随着活动导叶开口减小,在低负荷区水泵工况扬程越高,扬程趋势越陡,同时驼峰现象更明显,但是驼峰区域变小.在试验研究的基础上,对该模型进行三维实体建模,并进行网格划分,采用SST k-ω模型、标准k-ω模型、RNG k-ε 模型和标准k-ε模型分别对19 mm活动导叶开口下各个工况点进行数值模拟,最终确定SST k-ω湍流模型能够较好地符合试验结果.分别选取13,19,25 mm活动导叶开口进行数值模拟,得到水泵工况的扬程、力矩和效率与流量的关系曲线,与试验结果对比,其变化趋势一致.针对19 mm活动导叶开口低负荷工况点、驼峰区工况点、最优工况点和超负荷工况点进行流动特性对比分析,表明驼峰特性与转轮流道内和固定导叶部分流道内的流动分离及旋涡有关.     

离心泵进口回流诱导的空化特性

为了研究离心泵进口回流的空化特性,以IS65-50-160型离心泵为研究对象,首先选取CFX,Fluent和PumpLinx这3种模拟软件,应用标准k-ε模型,进行了网格无关性分析;其次,搭建了可用于外特性试验的开式试验台,将3种软件的外特性模拟值与试验值进行对比,分析3种软件在各工况下数值模拟的精确度;最后采用误差最小的模拟软件进行后续的空化和压力脉动数值模拟.结果表明:与其他2种数值模拟软件相比,CFX软件对小流量工况的模拟较为准确;由于回流的排挤作用加剧了主流区空化的发生;回流旋涡空泡的初生处于非附着状态,随着空化数的降低,最终附着在叶片上;回流旋涡空泡的发展和溃灭使得泵的特性曲线在急剧下降前出现了一段缓慢上升的趋势;在回流旋涡发生时,在叶轮进口以及叶片进口均出现了频率为9.7 Hz的低频脉动.     

一种适用于单胎动物多品种选择的基因组关系矩阵

旨在提出一种新型基因组关系矩阵并验证其在多品种联合群体中的模拟应用效果。本研究利用QMsim软件模拟牛的表型数据和基因型数据;利用Gmatrix软件构建常规G阵;利用R语言构建新型G阵,新型G阵在常规G阵的基础上,将多品种联合群体的非哈代-温伯格平衡位点考虑在内;利用DMU软件使用“一步”法模型计算基因组估计育种值（estimated genomic breeding value,GEBV）;比较不同情况下使用两种G阵的GEBV预测准确性。结果表明,在不同遗传力及QTL数下,不对新型G阵使用A₂₂阵加权就能达到常规G阵使用A₂₂阵加权时的GEBV预测准确性。在系谱部分缺失时,新型G阵不加权较常规G阵加权时GEBV预测准确性高。证明,在系谱有部分缺失时,新型G阵对多品种GEBV的预测有一定优势。