Effects of hydrophobic and hydrophilic organic matter on the water repellency of model sandy soils

Soil water repellency affects the hydrological functions of soil systems. Water repellency is associated with the content and the composition of soil organic matter. In the present study, we examined the effects of hydrophobic and hydrophilic organic matter contents, the hydrophobic/hydrophilic organic matter ratio and the total organic matter content on water repellency using model sandy soils. Stearic acid and guar gum were used as the hydrophobic and hydrophilic organic compounds, respectively. Water repellency was estimated using the sessile drop method. Hydrophobic organic matter content was found to be the dominant factor affecting soil water repellency. Hydrophilic organic matter was found to increase the contact angle to some extent without the presence of hydrophobic organic matter. With the presence of both hydrophobic and hydrophilic organic matter, the effects of the hydrophilic organic matter content on contact angle were found to be dependent on the hydrophobic organic matter content of the soil. This relationship was explained by the differences in the surface free energies of different organic matter and mineral surfaces. The contact angle increased with increasing hydrophobic/hydrophilic organic matter ratio when the hydrophilic organic matter content was constant. When the hydrophobic organic matter content was constant, contact angles were roughly comparable, irrespective of the hydrophobic/hydrophilic organic matter ratio. The contact angles were not comparable at each total organic matter content. Accordingly, the hydrophobic/hydrophilic organic matter ratio and the total organic matter content in soil may not provide satisfactory information about soil water repellency.     

吊杯式移栽机构中番茄穴盘苗运动分析优化与试验

吊杯式移栽机构的投苗杯向栽植器喂苗时,番茄穴盘苗与栽植器的碰撞导致苗钵质量受损。为此,建立番茄穴盘苗与栽植器的接触力学模型和碰撞运动模型,用赫兹理论得到苗钵最大接触力方程,用冲量和冲量矩定理得到苗钵和苗茎与栽植器的碰撞运动方程,在此基础上用目标规划法建立多目标优化函数,得出栽植器角速度为1.18 rad/s和1.31 rad/s时,接苗角取72°和番茄穴盘苗的株高取12 cm,有利于减小苗钵质量损失。利用高速摄像试验观察碰撞运动,得出苗钵与栽植器的碰撞是弹塑性碰撞,苗钵和苗茎与栽植器的碰撞都会改变番茄穴盘苗的运动速度和姿态,使番茄穴盘苗与栽植器发生二次碰撞。苗钵破碎性试验表明,工作参数优化后的番茄穴盘苗质量损失分别为9.67%和8.43%,优于其它参数组合的试验结果。     

结构面粗糙度对其剪切过程中变形特征与强度特征的影晌

采用相同材料制作不同粗糙度试样进行法向应力下的直剪试验,深入研究结构面在剪切应力下的变形特征和强度特征,并进行数值模拟,得出结构面受到剪切作用时变形特征及强度特征与结构面粗糙度的关系,结果表明：在结构面受到剪切作用时,随着结构面粗糙度的增大,结构面的抗剪强度相应增大,但是在不同的粗糙度下,增大的幅度不同;受到剪切作用后,结构面的表面积出现不同程度的减小,随着粗糙度的增大,减小的程度变大．     

河谷宽高比对面板堆石坝应力变形的影响

【目的】研究河谷宽高比对高面板堆石坝应力变形的影响规律,为实际工程中坝址选择、河谷地形对坝体应力变形的影响分析等提供理论依据。【方法】运用三维有限元法,分别进行了河谷宽高比为3.0,2.0,1.0等3种方案下的大坝应力变形计算,并在此基础上进行了各方案大坝应力变形的对比研究。【结果】随着河谷宽高比的减小,坝体的各项位移和应力以及面板的位移均呈逐渐减小趋势,而面板应力却逐渐增大;当河谷宽高比由3.0减小为2.0时,坝体应力变形最大变化率为-8.89%(坝体大主应力),面板应力变形最大变化率为22.31%(面板顺坡向压应力);当河谷宽高比由2.0减小为1.0时,坝体应力变形最大变化率为-42.75%(左右岸坝体向河谷中心位移),面板应力变形最大变化率为54.73%(面板顺坡向压应力),可见当河谷宽高比小于2.0时,坝体及面板的上述主要应力变形项的变化率将成倍增大。【结论】在实际工程中进行坝址选择时,宜优先考虑河谷宽高比不小于2.0的坝址方案。     

蒸汽热处理对杉木表面接触角的影响

探索热处理对杉木接触角的影响,分析接触角变化的因素.杉木经180℃热处理后,接触角变化曲线更加集中和有序,处理时间对接触角影响显著.与未处理材相比,处理4h后,接触角由51.增至124.,亲水官能团羟基的吸光度由2.08降至1.63,羰基吸光度从0.92降到0.62.粗糙度对接触角的影响并不显著.热处理使杉木表面形貌发生改变,有镂空现象产生.杉木热处理后接触角增大,可以应用在户外、桑拿等场所.     

马铃薯淀粉废水处理工艺中上位机与PLC的接口与通信

宁夏南部山区马铃薯淀粉生产加工过程产生大量有机废水,为保证生产的安全和稳定,其废水循环利用工艺提出对设备工艺参数实施监控.根据马铃薯淀粉废水处理工艺的特点,通过分析过程操作原理,对其废水蒸发回收设备进行了控制系统分析;结合PLC和MCGS的功能和工业应用特点,设计了PLC控制系统的上位机监控,并讨论了利用MCGS实现上位机与PLC之间的接口与通信的方法.设计完成的监控系统满足工艺要求,通过上位机与PLC之间的接口与通信实现了对工艺参数的监控,扩展了MCGS的应用领域.     

大蒜精油对桃蚜生物活性及生理生化的影响

为获得在环境中易降解无公害的植物源农药,研究大蒜精油对桃蚜的杀虫活性及生理生化的影响,测定大蒜精油对桃蚜的触杀毒力及其对试虫蛋白质含量、乙酰胆碱酯酶、中肠酯酶及海藻糖酶活性。结果表明:大蒜精油对桃蚜表现出很强的毒杀作用,其72h触杀毒力LC50值为77.03μg/mL;大蒜精油可诱导桃蚜中肠酯酶活性增加,海藻糖不断被分解,蛋白质的合成逐渐被遏制,对能量代谢系统破坏较大,导致能量供求失衡而死亡。大蒜精油可作为生物杀虫剂有效控制桃蚜。     

考虑颗粒间黏结力的黏性土壤离散元模型参数标定

【目的】实现黏性土壤离散元模型的接触参数与接触模型参数标定。【方法】基于土壤堆积角物理试验结果,采用考虑颗粒间黏结力的"Hertz-Mindlin with JKR"接触模型进行土壤堆积角仿真试验,借助GEMM(Generic EDEM material model database)数据库获得离散元模型关键参数(包括JKR表面能、恢复系数、静摩擦系数与动摩擦系数),进一步运用Box-Behnken试验方法进行堆积角仿真试验。【结果】通过对试验结果进行多元回归拟合分析获得了堆积角回归模型,回归模型的方差分析表明该模型极显著,试验因素对堆积角的影响为二次多项式,且存在复杂的一次与二次交互作用。以堆积角40.45°为目标对回归模型进行寻优,得到了优化解:JKR表面能7.91J·m-2;恢复系数0.66;静摩擦系数0.83;动摩擦系数0.25。以此优化解进行仿真试验获得的堆积角为39.73°。堆积角仿真试验与物理试验在堆积角度和形状上具有较高的相似性。【结论】可利用该优化参数对样品土壤进行进一步的黏性土壤与触土部件间的离散元仿真,从而揭示黏性土壤在触土部件作用下的运动规律。     

泵用圆形压电双晶片弯曲变形分析

为了准确获得压电泵泵腔容积的变化量,需要对压电振子的变形特性进行理论分析．将压电双晶片的受力模型分成2部分,即中间压电陶瓷和金属基板的3层复合部分,以及外部的金属基板部分．应用弹性薄板的小挠度弯曲变形理论,推导出固定边界条件下双晶片振动时的容积变化方程．结果表明:压电双晶片振动时容积变化的大小,是与双晶片的几何参数、材料的性能参数以及驱动电压有关的量．为了验证理论推导的正确性,对铜基板直径为35 mm、压电陶瓷直径为29 mm的压电双晶片,在不同直流电压驱动下中心点振幅进行非接触式激光测试,并将测试结果与理论计算值进行比较,结果表明:理论计算值要略大于实际测试值,两者之间存在20％左右的误差,但存在着一致性．应用泵腔容积变化量的理论计算方法,计算得到利用该压电振子制作的单腔压电泵在110 V,200 Hz正弦电压信号的作用下,泵腔每次振动产生的容积变化量约为12881 mm3,理论上最大输出流量为3 091 mL／min．     

水稻芽种离散元主要接触参数仿真标定与试验

水稻播种时芽种含水率高、种芽长度差异大,表现出与其他作物种子不同的物理特性。为减小仿真分析时芽种参数设置不准确而形成的模拟系统误差,本文基于水稻芽种摩擦角的试验与仿真测定,标定出不同含水率下的水稻芽种离散元主要接触参数。通过芽种的摩擦角(两种休止角及滑动摩擦角)离散元仿真试验,建立了芽种-不锈钢板静摩擦因数、芽种-芽种静摩擦因数、芽种-芽种滚动摩擦因数与3个摩擦角之间的三元回归方程。以芽种的3个摩擦角试验结果作为修正指标,对回归方程数值求解,得到当仿真结果与试验结果的拟合误差达到允许范围内的3个主要接触参数。将标定后的参数进行试验验证,分别对不同含水率下的芽种摩擦角的仿真测定与实测结果进行对比分析,相对误差均小于2.75%,表明水稻芽种离散元模型与实际颗粒物料体现出相同的摩擦特性,建立的回归模型满足不同含水率芽种参数的标定要求。对其他5个品种的水稻芽种摩擦角实测值与仿真结果进行对比分析,相对误差均在5.54%以内。该水稻芽种的离散元模型及接触参数可为水稻精密播种装置的动态仿真提供参考。