基于GOES数据和弱约束变分的地表水热通量估算

基于弱约束的四维变分方法和陆面过程模式发展了一个地表温度的陆面数据同化系统。本文反演了地球静止业务环境卫星(Geostationary operational environmental satellite,GOES)的地表温度,并将反演的地表温度同化入陆面过程模式,改进陆面过程模式中地表水热通量的估算精度。以弱约束的变分方法通过在代价函数中增加弱约束项代替陆面过程模式动力方程组中存在的模式误差,构建新的代价函数并对其优化,从而改善模式中显热与潜热的估算精度。将GOES地表温度与实测地表温度进行比较,其均方根误差(RMSE)作为试验中的观测误差。选择美国通量网AmeriFlux中2个主要农业站点的气象和通量数据作为试验数据,对同化系统进行驱动和验证。结果表明同化后的地表温度、潜/显热估算精度均有提高。其中,各站地表温度RMSE平均仅为1 K,显热通量平均RMSE下降22 W/m2,潜热通量平均RMSE下降26 W/m2。因此结合陆面过程模式的弱约束变分方法同化GOES反演温度产品估算近地表水热通量的方法是有效且可行的。     

基于条件植被温度指数的冬小麦产量预测

条件植被温度指数(VTCI)综合了地表主要参数——植被指数(NDVI)和地表温度(LST),能够较为准确地对干旱进行监测,可为抗旱救灾、遥感作物估产等提供科学依据。在改进层次分析法的加权VTCI与冬小麦产量的相关性研究成果和VTCI的季节性ARIMA模型干旱预测研究成果基础上,对关中平原的冬小麦产量进行向前1旬、2旬和3旬的预测研究。研究结果表明,产量预测结果与产量监测结果吻合较好,预测精度随着预测步长的增大而降低,关中平原4个地级市平均产量预测结果的最大相对误差为3.27%,说明用该方法可以进行向前3旬的产量预测。     

受限空间下散热对微火焰稳定性的影响

以无水液体乙醇为燃料,用铁铬合金电热丝为燃烧室内反应物加热,采用实验与数值模拟相结合的方法研究乙醇-空气小尺度层流扩散火焰散热对受限空间微火焰稳定性的影响。结果表明,采用电热丝向受限空间内的燃烧反应物加热,可以减少散热损失的影响,对稳燃有一定的帮助。电加热功率为合适值时,稳定燃烧极限最宽。电加热可提高火焰温度,增大化学反应速率,使火焰中心向上游移动。一定范围内,电加热功率的增幅大于散热的增幅,外加热功率对散热损失有抑制作用,增强微火焰的稳定性。     

灰口铸铁电弧热焊法补焊工艺的研究

文章分析了灰口铸铁的焊接性和常用的焊接方法,阐述了电弧热焊法对灰口铸铁进行补焊时的焊接工艺。     

基于4D-VAR和条件植被温度指数的冬小麦单产估测

条件植被温度指数(VTCI)综合了地表主要参数——归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST),能够较为准确地对干旱进行监测,可为抗旱救灾、作物估产等提供科学依据。为了提高VTCI的区域估产精度,以陕西省关中平原为研究区域,将遥感反演的VTCI与CERES-Wheat小麦生长模型模拟的土壤浅层含水率相结合,通过四维变分(4D-VAR)同化算法实现2008—2014年冬小麦主要生育期旬尺度VTCI的同化。将同化和未同化的VTCI分别运用改进的层次分析法、熵值法及两者组合赋权法建立冬小麦单产估测模型,选择最优估测模型对2011年关中平原各县(区)进行单产估测和精度评价,并分析2008—2014年关中平原冬小麦单产的时空分布特征,结果表明:无论是在单点尺度还是区域尺度,同化的VTCI均能更好地响应外部观测数据,区域VTCI纹理性更好,更符合VTCI的先验知识。与未同化VTCI构建的估测模型相比,应用同化的VTCI所建的估测模型的估测精度明显提高,相关系数达到0.784(P0.001)。应用最优估测模型对2011年关中平原29个县(区)估产结果中,有16个县(区)的估测单产相对误差小于10%,28个县(区)的估测单产相对误差小于15%,总体平均相对误差为8.68%,均方根误差为421.9 kg/hm~2。近年来关中平原的冬小麦单产呈现个别年份波动、总体增长的年际变化规律,且呈现出中部单产最高、西部次之、东部最低的空间分布特征,与实际情况符合。     

基于常规气象资料估算南方地区日辐射总量方法比较

日地表总辐射量(Rs)是作物生长模型和参考作物蒸发蒸腾量估算的重要基础数据,但我国只有约1/20的气象站能够直接观测Rs。由于气温资料很容易获得,使用基于基本气象资料的经验模型是估算Rs的常用方法。以1982—2014年南方20个气象站的气象资料为基础,对Bristow-Campbell(B-C)方法和Hargreaves(Harg)方法各6种不同形式重新进行了参数率定,并对以上方法和支持向量机15种参数输入形式进行了适用性评价,结果表明:支持向量机模型整体好于B-C方法和Harg方法。其中,以最高温度(Tmax)、最低温度(Tmin)、相对湿度(RH)和降水量(P)为输入变量的支持向量机模型精度最高,其20站平均R2达到0.80、RMSE平均为3.20 MJ/(m2·d),且在包含降雨量资料后,不存在Rs为负或大于地外总辐射量(Ra)的问题。仅有温度资料时,支持向量机模型的20站平均R2为0.74,RMSE为3.72 MJ/(m2·d)。不同输入变量对支持向量机模型预报Rs的精度影响不同,输入变量为Tmax和Tmin优于输入变量为ΔT;而除温度资料外,当拥有相对湿度和降水量资料时,模型优劣依次表现为RH+P、RH、P。经验模型中B-C方法的M1和M3以及Harg方法的M10和M12模型精度较好,其R2为0.69~0.70、RMSE在4.00 MJ/(m2·d)左右,但M10和M12模型对气象资料要求更高,除日温度差外,需要降水量资料,同时还存在有降水时日Rs严重高估或负值问题。     

基于热重法的植物油氧化动力学-甘油三酯相关性研究

通过热重(TG)及微商热重(DTG)法研究了6种常见植物油的热氧化特性,分析了不同温控程序对质量变化曲线的影响,通过微商热重曲线确定了不同升温速率下的氧化起始温度(T_(on))和氧化峰值温度(T_p),结合OzawaFlynn-Wall等转化率法对油脂的氧化动力学特性进行推导,并对油脂热氧化特性与其甘油三酯组成与分布的相关性进行了分析。研究结果表明:随着升温速率的增加,T_(on)和T_p均随之升高且T_p变化更为敏感;植物油的热力学特性与其甘三酯组成间具有不同程度的相关性,其中,T_(on)及T_(on)处活化能与高饱和度甘三酯呈正相关而与高不饱和度甘三酯呈负相关,T_p及T_p处活化能与各组分间具有相似的关系但相关性略有减弱,具体相关性与甘油骨架上脂肪酸链的种类有关。热重分析法所需样品微量、操作快捷、灵敏度高,在油脂加工及质量检测领域具有广阔的应用前景。     

数显式豆浆总固形物含量检测仪设计与试验

为了给豆浆总固形物含量的检测提供一种简单、便捷的仪器,首先研究了豆浆的总固形物含量(2.13~6.50 g/(100 m L))和温度(20~70℃)对其电导率的影响规律。结果说明,豆浆的电导率随总固形物含量和温度的增大而增大,可用二元二次模型表达豆浆的电导率与总固形物含量、温度的关系,该模型的决定系数为0.994。进而设计了以STC12C5A16S2单片机为控制器、以DJS-1型电导电极为电导率传感器、以DS18B20为温度传感器、以锂电池供电的便携式豆浆总固形物含量检测仪硬件系统。用C51语言设计了检测仪的软件,实现了数据的采集、处理和显示。对该检测仪的检验结果说明,当总固形物质量浓度在2.00~8.00 g/(100 m L)范围内时,该检测仪的总固形物含量测量误差为-0.52~0.37 g/(100 m L),平均绝对误差为0.17 g/(100 m L),响应时间小于5 s。     

基于MATLAB鸡舍春季温度的分析与预测

在蛋鸡饲养中,温度作为蛋鸡鸡舍的一个重要参数,对蛋鸡的健康、产蛋量、鸡蛋大小和蛋壳质量有着极大的影响。为此,结合鸡舍1个月内每天各个时段的实测温度,应用MATLAB软件对鸡舍温度进行了分析、数据的拟合(最小二乘法)及作图,并对结果进行分析预测,以此得出鸡舍模拟温度公式。结果表明,该方案设计合理,误差较小,研究成果具有较强的可操作性,便于实际应用。     

基于硬度梯度的热成形高强钢弯曲性能研究

采用热成形高强度钢设计了不同厚度板料的三点弯曲试验,得到了相关弯曲力学性能参数.实验表明:热成形高强度钢的弯曲力学性能随厚度的增加而增强,在厚度方向上硬度分布呈中间高、两侧低的梯度分布规律,形成了具有连续梯度分布的多层金属复合材料.基于厚度方向硬度梯度分布规律及硬度-强度对应关系,建立了一种多层金属复合材料的三点弯曲数值仿真模型,研究了热成形板材在变梯度弯曲模型下更合理的数值模拟方法.