磷指数模型在美国的应用和发展

磷是植物生长必需的营养元素之一,在农业生产中起着关键作用。然而,长期过量的磷肥投入导致土壤磷素水平增加,进而加大了土壤磷素流失风险,造成农业非点源磷污染,同时这也成为导致水体富营养化的主要因素之一。因此,识别和管理农业非点源磷的流失风险关键区,成为面源污染亟待解决的关键问题。磷指数模型起源于20世纪90年代,是评估农田磷流失潜力和指导磷管理决策的重要工具之一。根据研究区特点,美国众多学者在各州设立了不同的磷指数指标体系,优化了磷指数的组成因子、计算方法和分级标准。本文对美国各州磷指数模型评价体系进行了综述和评价,指出了磷指数模型的局限性,提出了改进方向,以期为我国磷素管理方法提供借鉴。     

基于YOLOv5s改进模型的小白菜虫害识别方法

小白菜是中国种植面积较广、深受大众喜爱的蔬菜,但真实菜地环境中虫害往往出现在叶片的特定区域,且受环境因素如光照和背景干扰较大,影响对其的智能检测。为提高小白菜虫害的检测效率和准确率,该研究提出一种基于YOLOv5s网络框架改进的YOLOPC小白菜虫害识别模型。首先,引入CBAM（Convolutional Block Attention Module）注意力机制,将其放在CBS（卷积层Convolution+归一化层Batch normalization+激活函数层SILU）的输入端构成CBAM-CBS的结构,动态调整特征图中各个通道和空间位置的权重;使用上采样和1×1卷积操作来调整特征图的尺寸和通道数,实现不同层次特征的融合,增强模型的特征表示能力。同时,改进损失函数,使其更适合边界框回归的准确性需求;利用空洞卷积的优势提高网络的感受野范围,使模型能够更好地理解图像的上下文信息。试验结果表明,与改进前的YOLOv5s模型相比,YOLOPC模型对小白菜小菜蛾和潜叶蝇虫害检测的平均精度（mean Average Precision, mAP）达到91.40%,提高了12.9个百分点;每秒传输帧数（Frame Per Second, FPS）为58.82帧/s,增加了11.2帧/s,增加幅度达23.53个百分点;参数量仅为14.4 MB,降低了25.78个百分点。与经典的目标检测算法SSD、Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv7和YOLOv8相比,YOLOPC模型的平均精度分别高出20.1、24.6、14、13.4和13.3个百分点,此外,其准确率、召回率、帧速率和参数量均展现出显著优势。该模型可为复杂背景下小白菜虫害的快速准确检测提供技术支持。     

进水流速对圆形循环水养殖池流场特性影响的数值模拟

通过对工厂化循环水养殖进水流速的智能调控,可降低饵料残留,避免水质恶化。为此,本研究采用数值模拟方法探究了进水流速对工厂化循环水养殖池流场特性的影响,并基于该研究设计出一套确定进水流速调控的实验方法。首先,通过对比Standard k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε 3种湍流模型及多种壁面函数的仿真效果,确定RNG k-ε模型和标准壁面函数作为仿真配置。同时,针对多相流模型,对欧拉多相流模型和DPM离散相模型进行对比,为提高计算准确性选用DPM离散相模型,并基于上述模型进行网格无关性验证、制定网格划分方案。其次,以大菱鲆(Scophthalmus maximus)养殖为例,模拟不同进水流速下养殖池流场、排污和水温调节的效果。最后,针对仿真结果提出进水流速调控方案。结果显示,日常采用1.0 m/s的进水流速,可有效提高适宜流速区面积并控制水处理成本;投饵前,采用0.2 m/s的进水流速可以解决循环水养殖中存在的饵料浪费问题;进食结束后,采用1.2 m/s的进水流速可快速排出残饵避免水质恶化;水温异常时,采用15 ℃的水、以1.2 m/s的进水流速注水230 s,可使20 ℃的水下降到正常水平,精准化控制水温。采用本研究提出的方法,可针对不同养殖生物和养殖环境设计进水流速智能调控策略,可用于解决循环水养殖过程中饵料浪费、水质变差和水温异常等问题。     

细河污染物在地下水中运移规律的模拟研究

为了研究河水中污染物在地下水中运移规律,分析了细河污染对地下水的影响,根据细河水文地质条件建立了污染物在地下水中运移的2区动力学模型,对河水中氨氮、总硬度等组分在地下水中的运移规律进行了模拟研究。结果表明,随运移距离的增加,污染物浓度逐渐降低;地下含水层对河流中部分污染物具有较强的去除能力,如对氨氮、耗氧量的去除率可达98%以上;水分蒸发对部分污染物具有浓缩作用,地下水中总硬度等组分浓度逐渐升高,并高于污染源浓度。     

接种方法和接种时期对不同玉米杂交组合穗腐病抗性鉴定的影响

为研究不同接种方法和接种时期对玉米拟轮枝镰孢穗腐病(Fusarium verticillioides ear rot,FER)抗性鉴定的影响,选取高抗×高抗、高抗×高感、高感×高感组合各3份,2022年在北京顺义和河南新乡分别用针刺果穗注射法与双牙签法在玉米吐丝后5、10、15 d进行接种。结果表明,吐丝后5、10和15 d接种,针刺果穗注射法分别比双牙签法的平均病情严重度高6.3%、3.9%和1.8%;吐丝后5 d接种,不同组合采用针刺果穗注射法接种未达到显著差异,采用双牙签法达到极显著差异(P<0.01);吐丝后10 d和15 d接种,不同组合使用针刺果穗注射法均达到极显著(P<0.01)差异,牙签法均未达到显著差异。采用双牙签法接种时,建议吐丝后5 d接种;采用针刺果穗注射法接种时,建议吐丝后10～15 d接种。     

不同生态区玉米自交系苞叶与穗轴同步发育特性研究

2022-2023年在河南和海南以玉米自交系驻85、驻136、ZM3358为试验材料,研究自交系苞叶与穗轴同步发育特性。结果表明,河南苞叶驻85第1～7 d伸长迅速,速增期与ZM3358一致,低于驻136;穗轴,驻85第1～11 d急剧伸长。海南苞叶ZM3358伸长速增期为13 d,比驻85、驻136延长2～3 d;穗轴ZM3358伸长渐增期最长为19 d,显著高于驻85、驻136。河南苞叶驻85宽度持续变宽,驻136苞叶宽度第11 d开始增幅变缓,ZM3358苞叶宽度速增期最短为7 d;穗轴粗度驻136第1～17 d持续变粗,第19 d稍有下降。海南ZM3358苞叶宽度速增期为13 d,驻85、驻136苞叶宽度速增期均为9 d;驻85穗轴粗度速增期最长为19 d,苞叶与穗轴可保持同步发育特性。     

含运动副间隙汽车摆振系统非线性动力学建模

机构运动副间隙对系统动力学响应有重要影响,有必要将转向机构运动副间隙引入汽车摆振系统动力学分析。基于非线性系统动力学,应用拉格朗日方程建立了考虑转向机构运动副间隙的六自由度摆振动力学模型。通过仿真分析讨论了车速对前轮摆振的影响,结果表明在特定车速范围内前轮会发生自激摆振,这与实际情况吻合,验证了模型的正确性。     

用于车辆紧急制动仿真的动态轮胎模型

提出一种可用于车辆紧急制动仿真的动态轮胎模型——LuGre轮胎模型。该动态模型不仅具有与经典稳态模型（如魔术公式）相似的稳态特性,可以方便地通过试验数据进行参数拟合和在线整定,而且能够精确捕捉汽车紧急制动过程中的瞬态特性,又由于采用微分方程形式来描述,更有利于开发高性能的电子制动控制系统来提高汽车的行驶安全性。得到了LuGre轮胎模型的基本特性,并分析了其在车辆紧急制动仿真中的稳态特性和动态特性。     

基于粒子群算法的圆柱度误差评定方法

根据最小区域条件,建立了圆柱度误差的数学模型以及优化目标函数和适应度函数,阐述了粒子群优化算法的原理和实现方法,然后根据粒子群算法优化求解。实例表明,该方法对于圆柱度误差评定等非线性优化问题能得到全局最优解,粒子群优化算法的计算精度与其他满足最小条件的计算方法相比略有提高,且参数设置少,计算速度快,可用于三坐标测量机等测量系统的圆柱度误差测量后的数据处理。     

内燃机燃烧模型的发展现状

利用CFD技术对内燃机燃烧过程进行数值模拟已成为内燃机研究的重要工具。选用恰当的燃烧模型对准确预测内燃机燃烧过程具有重要意义。内燃机CFD燃烧模型主要针对自燃、预混燃烧和非预混燃烧3种燃烧模式,其中有些模型可以同时模拟2种模式或3种模式。内燃机新的燃烧系统的不断出现促进了燃烧模型的发展。本文以STAR—CD和FIRE软件为出发点,介绍了内燃机燃烧模型的发展现状。