Numerical study on wave attenuation inside and around a square array of biofouled net cages

In this study, waves propagating through a square array of 16 net cages with different levels of biofouling are numerically studied using a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model. A porous-media fluid model is adopted to simulate both clean and biofouled netting of a cage array in waves. A numerical wave tank is built, and the oscillating-boundary method is adopted to generate waves. The flow motion is solved by the Navier-Stokes equations, and the free water surface is captured using the volume of fluid (VOF) method. The numerical model is validated by comparing the numerical data with corresponding experimental measurements of a net-cage model with clean netting. To analyze wave attenuation, a numerical analysis of wave elevation both inside and around the cage arrays is presented, which considers the effect of biofouling. Based on the results of the present study, the effect of biofouling on wave elevation is noticeable; the damping effect of the cage array increases with increasing level of biofouling. Furthermore, the incident angle of waves has a noticeable effect on the wave field inside and around the cage array.     

聚脲喷枪混合室的设计和FLUENT仿真分析

为提高聚脲喷涂喷枪的混合效果,基于撞击流理论设计了一种新型聚脲喷涂喷枪的混合室。混合室采用两级撞击混合,分别采用两组T型和两组Y型对撞混合形式。利用SolidWorks设计混合室的结构模型后,利用FLUENT软件,采用冷、热水在混合室内撞击混合、对流传热的方法进行仿真模拟,并且计算了流体在混合室内的微观混合时间。结果表明:合理增加撞击流混合室的混合级数和采用多组T型、Y型对撞混合形式可增益混合效果;撞击流混合室的主要混合区是在撞击区;流体在喷枪内停留的总时间约为5.71 ms,满足具有反应迅速这一特性的材料的混合要求;微观混合时间小于1 ms,混合效果优异。      

A nonlinear, dynamic, simulation model for transport, and whole plant allocation of systemic xenobiotics following foliar application. IV: Physicochemical properties requirements for optimum absorption and translocation

The relationship between the physicochemical properties (molar volume, partition coefficient, and dissociation constant) of slow-acting systemic postemergence xenobiotics and their uptake and translocation to the sites of action was investigated using the nonlinear, dynamic simulation model ERMESSE. When the pK_a was held constant at 4.0, the model enables the prediction of the uptake of a systemic xenobiotic as a function of its partition coefficient and molar volume. The model also considered the effects of the physicochemical properties of a systemic xenobiotic on its long-distance translocation within the vascular tissues. For instance, when the log K_ow and pK_a were held constant at 1.5 and 6.0, respectively, the model predicted a higher translocation rate (55%) for molecules with a small (e.g., MV = 100 cm³ mol⁻¹) as opposed to a large (e.g., MV = 300 cm³ mol⁻¹, 33%) molar volume. In addition, the theoretical predictions from the ERMESSE model showed that any xenobiotic with a molar volume not exceeding 300 cm³ mol⁻¹ could provide an uptake ?50% and a translocation rate ?25% when its log K_ow is between −0.5 and 2.5 and its pK_a is between 0.0 and 8.0.     

基于APSIM的旱地小麦叶面积指数模拟模型构建

为了解旱地小麦叶片生长规律,建立基于APSIM的小麦叶面积潜在生长率模型和叶面积水、氮协同生长率模型,并在田间试验修订参数的基础上,连接到APSIM平台,模拟小麦叶面积指数动态变化过程,采用相关性分析方法定量分析小麦叶面积指数的变化规律。结果表明：基于APSIM的小麦叶面积潜在生长率模型和叶面积水、氮协同生长率模型对旱地小麦生长指标LAI的模拟有较高精度。小麦全生育期内叶面积指数模拟值与实测值呈显著正相关,相关系数(R)为0.996,归一化均方根误差(NRMSE)范围在3.08%～9.38%,模型有效性指数(M_E)为0.594～0.956,均大于0.5。     

基于DEM-CFD耦合的气吸式酸枣捡拾装置的优化设计

针对目前酸枣的收获主要依赖人工的问题,研究一种气吸式酸枣捡拾机械装置。分析酸枣的物理特性,计算酸枣的悬浮速度、流体域压降变化,通过逆向技术、三维图像重建获取酸枣的点云数据,并对酸枣的点云数据进行降噪处理,建立酸枣三维模型。通过Edem-Fluent气固耦合软件对酸枣吸拾过程进行仿真分析,获取管径、流量、酸枣速度、接触力等参数,利用响应面分析对参数进行优化,并研制酸枣捡拾机进行试验。分析表明,流量是影响捡拾效率的主要因素,管径是影响酸枣破损的主要因素,仿真结果和试验表明气吸式酸枣捡拾装置最佳管径0.11 m,最佳流量0.28 m3·s^-1。该装置能降低酸枣采收成本,缩短酸枣采收周期,同时提高捡拾效率。     

干旱区平原水库坝后排水沟对下游农田土壤水盐运移的影响

干旱区平原水库的渗漏会抬高坝后农田地下水位,使土壤发生盐渍化,许多土地因此减产甚至弃耕。坝后设置排水沟是一种有效控制农田地下水位的措施。本研究采用排水沟调控坝后农田的地下水位,并利用HYDRUS模拟出在不同地下水位和深度的条件下土壤含水率与含盐量的变化情况,将实测数据与模拟数据相互对比,检验出模拟值的可靠度。研究结果表明:地下水位通过排水沟从1 m降到3 m,表层含盐量相差1.49～33.19 g·L~(-1),因此排水沟遏制地下水位越深,水盐运移越不明显,次生盐渍化越不容易发生,反之,则容易发生土壤盐渍化;地下水位相同时,土体种植植物可以降低含水率和含盐量,其中含水率最大变化为6.33%,含盐量仅相差0.08～4.56 g·L~(-1)左右,而且随着土层深度增加其影响的程度也逐渐减小。设置排水沟是解决坝后农田土壤盐渍化的较好方式。     

大型薄壳制件真空辅助树脂传递模塑工艺充模方案仿真分析及优化

针对大型树脂基复合材料制件不适于用实验试错法进行充模方案设计的问题,在分析树脂流动规律的基础上将大型薄壳件的求解区域分解,仿真分析了不同充模方案下树脂在纤维中的流动行为和模腔内压力变化,提出在制件填充面积等分处设置流道的方法,选择和优化大型薄壳制件的充模方案。结果表明:①对于不便进行实验试错法进行真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺充模方案设计的大型薄壳制件,可以采用数值模拟的方式,以达西定律、能量守恒定律等为计算依据,求解压力场和速度场,对比不同仿真方案的充模时间等数据合理安排注胶方式方法,指导VARTM工艺制备大型复合材料制件合理安排注胶方式,提高生产率、减少因树脂浸润不均匀产生的缺陷。②对于大型薄壳类制件,忽略厚度方向尺寸,影响充模时间的主要因素为流道长度和树脂流动距离。选取尽可能长的注胶流道,合理设置流道位置以减少树脂流动的距离;长流道可以增加树脂瞬时注入量、提高较长时间的压力差;而树脂流程越长,树脂前锋处压力损失越大,流速越慢。③试验提出了制件填充面积等分处设置流道的方法。将大型薄壳工艺制件充模面积等分,注胶流道布置在垂直于制件长度方向的面积等分线上,可缩短充模时间并减少制件两端的树脂富集现象。对于较狭长部分可再次进行面积等分设置流道,以免造成树脂流程过长压力流失过多;而对于较宽阔部分不宜设置过多流道以免树脂前锋稳定前互相接触造成制件充模不均匀。     

植保机在线混药系统的设计及混药性能试验

为提高植保机喷雾作业中的农药利用率,设计了一种在线混药系统。混药系统主要包括取水单元、取药单元、混合器和控制单元。系统工作时,控制单元控制取水单元和取药单元抽取水溶液和农药,注入混合器混合,混合液经隔膜泵加压后经过喷头喷施。基于计算流体力学理论,建立内置7块扰流板且注药口和注水口沿边壁垂直分布并正对第1块扰流板的圆柱形静态混合器模型,运用Fluent软件对模型进行数值分析,结果常压(0.1MPa)时,混合器出口处药水混合均匀性变异系数为2.2%,药水混合效果最佳,但注药口有药剂回流现象,故提出药剂加压的模拟方案。药剂加压1MPa时,注药口无药剂回流现象,药水混合均匀性变异系数为2.0%,药水混合效果优于常压。用胭脂红溶液替代农药进行试验,加压状态下,混药系统喷头处混药稳定性最大相对误差为4.301%,药水混合变异系数最大,为3.989%,混药性能优于常压,与仿真结果基本吻合;对在线混药系统进行隔膜泵变工况试验,结果水流量在35～140 L/min时,药水配比为(1∶300)～(1∶3 000)时,在线混药系统混合均匀性系数最大,为4.670%。     

从淋滤液性质看土壤的酸雨危害问题

在室内条件下,用不同 pH 模拟酸雨淋洗土柱,研究现实酸雨对重庆地区石灰性、中性、酸性三种紫色土和酸性黄壤的危害结果表明,淋雨 pH≥4时对四种土壤无显著影响;pH2的酸雨能使酸性和中性紫色土及酸性黄壤明显酸化,此时土壤滤液 pH 可降低2—3个单位;石灰性土壤对 pH2—4酸雨均不敏感。土壤钙、镁离子的淋失速率和淋雨 pH 呈显著负相关;钾、钠离子与淋雨酸度无明显相关。当酸雨 pH≤3时能使酸性和中性土壤的铝活化溶出;若向土壤中施用碳酸钙,可减少30—90%的活性铝溶出。