流固耦合作用对离心泵内部流场影响的数值计算

采用双向同步求解的方法对离心泵内流场和叶轮结构响应进行联合求解,研究了叶轮流固耦合作用对离心泵内部流场的影响.流场模拟基于Reynolds时均化N-S方程和标准k-ε两方程湍流模型,采用多重坐标系法;结构响应基于弹性体结构动力学方程.并将计算所得的流道网格变形、流场静压和速度的分布以及径向力等结果与非流固耦合计算的流场进行对比分析.分析结果表明,流固耦合作用使得流体和固体区域计算网格发生微小变形,这不仅会改变流体对固体载荷的分布,而且会影响结构对流体的做功作用,从而影响流场的分布;叶片相对隔舌不同位置时,叶轮出口处和蜗壳流道内流场的静压分布变化趋势不同;流场速度变化主要出现在叶片和叶轮出口附近;各时间点上径向力的大小和方向变化较明显.     

大型矩形水工渡槽动力分析

针对大型矩形渡槽的动力特性和动力响应问题,建立了流固耦合(FSI)系统的位移-压力(ui,p)有限元格式,给出流固耦合系统的动力特性方程;基于FSI系统的(ui,p)格式建立槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学模型,采用非对称模态提取法求解了4种水深下渡槽的动力特性,并用隐式-显式积分算法计算了4种水深、2种强震作用下大型渡槽的动力响应。计算结果表明,基于FSI的(ui,p)格式,考虑到槽体与水体的相互作用,简化了计算模型,提高了计算精度,同时也得出不同水深、不同激励下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律等结论,可为大型渡槽及同类工程动力设计提供参考。     

高丹草种子萌发和幼苗生长对模拟盐碱互作胁迫的响应

为限制盐碱地高丹草种子萌发和幼苗生长的主导影响因素,将2种中性盐(NaCl、Na2SO4)和2种碱性盐(NaHCO3、Na2CO3)按照不同比例混合,模拟出16种盐碱互作条件,研究盐碱互作胁迫对高丹草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,高丹草种子萌发及幼苗生长参数与总盐浓度、pH以及CO2-3和HCO-3浓度的影响较大,而CO2-3和HCO-3浓度又是影响pH的主要因素,总盐浓度和pH可作为影响高丹草种子萌发及幼苗生长的主导因素。但是,反映种子萌发参数的发芽率(Gr)、发芽势(Gp)、发芽指数(Gi)等指标以及反映幼苗生长参数的芽长(GL)、根长(RL)和侧根数(LRN)等指标对盐浓度和pH胁迫的敏感性不同,在相同等盐浓度下,随着pH的增加,GL、RL和LRN降低幅度较Gr、Gp、Gi等参数的降低幅度更为明显,盐害系数之间也存在明显的差异,说明盐浓度对高丹草种子萌发的影响较大,而高pH胁迫则主要影响其幼苗生长。因此,盐碱地高丹草的种植过程中不仅要考虑土壤含盐量的因素,而且要考虑pH的影响。     

渤海主要生物种间关系及食物网的研究↑（*）

根据１９９２年－１９９３年渤海增殖生态基础调查大面定点底拖网试捕的渔获物，对渤海２７种鱼类和１０种虾蟹类的３８０１个胃含物样品进行了分析，并与１０年前渤海鱼类的食性进行了比较。结果表明：蓝点马鲛、小黄鱼和白姑鱼等主要捕食鱼类胃含物中鱼的比例较１０年前明显增加，鱼类的食性类型无明显变化。渤海低级肉食性鱼类的营养级由１９８２－１９８３年的平均２．４上升为２．５，中、高级肉食性鱼类的营养级分别由原来的平均３．２和３．８降为２．８和３．３。渤海主要鱼类之间饵料重叠系数大于０．６的占１５％。鱼为渤海多数中、高级肉食性鱼类的主要摄食对象。     

混合浮床对南海湖湿地富营养化水体修复的作用

[目的]探究植物的交互作用对生态浮床去除N,P效率的影响,为后期南海湖湿地规模化建设提供理论依据。[方法]在自然开放水域条件下,选取适合于北方生长的3种挺水植物水葱、千屈菜、风车草为浮床植物,以高密聚乙烯空心塑料基盘为植物载体,建立单一种植与交叉混合种植两种浮床体系,在南海湖湿地保护区进行为期90 d的水质处理,研究植物生长特性及浮床净化效果。[结果] 10月份收割时,混合浮床中水葱和风车草的分蘖数分别达26和30株,生物量(鲜重)分别为1.43和1.98 kg/株。风车草浮床N累积量最好,达110.6 g/m~2,水体TN去除率34.9%。混合浮床P累积量最好,达26.02 g/m~2,水体TP去除率43.3%。[结论]植物的交互作用对植株的分蘖繁殖有一定促进作用,但不改变植物自身N,P吸收能力,植物体对N,P的累积量受生物量影响较大,3种植物在混合浮床中的整株N,P累积量要高于单植物浮床,混合浮床可作为针对南海湖富营养化水体修复的浮床形式推广使用。     

基于物元标识的人机交互式机械排种器虚拟装配

为实现复杂机械式排种器智能化虚拟装配,集成2B-JP-FX系列双腔复合种盘机械式精密排种器的创新成果与专业知识,缩短设计与研发周期,该文提出了一种基于装配物元标识的智能装配系统。以双腔立式复合圆盘型号排种器为具体研究对象,分析各零部件间的装配关系,明确装配物元组成,完成装配物元的语义信息编码和装配参考的建立。基于CATIA(computer aided three-dimensional interactive application计算机辅助三维交互应用)的二次开发技术,以Visual Basic为开发语言,设计一种适用于物元标识的人机交互平台,可实现对装配语义集的提取与分析,将装配语义信息转化为装配约束,智能引导完成虚拟装配。测试结果证明了该系统的可行性和有效性,为2B-JP-FX系列排种器的研发提供了先进的虚拟仿真手段,也为机械装备数字化资源库奠定了技术基础。     

黑土长缓坡地形与横垄对土壤有机碳空间分异的交互作用

横坡垄作对坡耕地土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）流失有一定的阻控作用,但黑土区特有长而缓的地形与横垄对坡耕地SOC空间分异会产生交互作用,而这种交互作用引发的SOC流失风险没引起足够的重视。该研究以典型黑土区黑龙江省黑河市北安分局红星农场为研究区域,2022年在横坡垄作与顺坡水线方向上共布设25个采样点,采用地理探测器模型、单因素方差分析（one-way ANOVA）和Pearson相关性分析,探讨土壤有机碳的空间分异及其交互作用。结果表明,横坡垄作方向上垄沟土壤有机碳含量从坡顶到水线呈现逐渐增大的变化趋势;在垄台从坡顶到水线呈现先增大后减小的变化趋势。顺坡水线方向,土壤有机碳含量在垄沟呈现从上坡到下坡增大的变化趋势;在垄台呈现先增大后减小的变化趋势。由于断垄产生水线,顺坡土壤有机碳含量上坡与下坡仍有显著差异（P＜0.05）。Pearson相关性分析表明, 有机碳与可蚀性K因子呈显著负相关（垄沟和垄台相关系数分别为–0.228和–0.238,P＜0.05）,与碳循环相关的β-葡萄糖苷酶和微生物生物量碳在垄沟呈极显著正相关（相关系数为0.398和0.676,P<0.01）。地理探测器分析表明,顺坡水线对土壤有机碳空间分异的影响最大,其对垄沟和垄台SOC的解释力分别达到61%和52%以上;顺坡水线与其他因子的交互作用共同增强了对土壤有机碳的解释力,尤其是顺坡水线与高程的交互作用最为明显。黑土区坡耕地土壤有机碳空间分异主要受顺坡水线与高程的交互作用,横坡垄作虽然能够拦截径流,但由于长缓坡地形影响产生的断垄会加剧土壤侵蚀诱发的有机碳流失。因此,黑土坡耕地治理需要同时考虑横垄与地形的共同影响,从而实现防蚀的优化效果。     

重型立式车床转台流固耦合传热数值模拟与实验

采用流固耦合的数值方法研究了重型立式车床转台的耦合传热特性,使传热外边界条件变成内边界条件,更符合实际工况。给出了转速范围在5~50 r/min内的空气流场,以及工作台、底座和静压油膜的温度场分布。数值模拟结果表明转速提高使静压油膜温度升高,承载能力下降,加强了散热面对流,且高转速时底座的散热量被低估,但散热面温度没有显著升高,加重了工作台和底座热集中。同时,工作台数值模拟结果与红外线热像仪测量数据吻合较好,说明数值模拟结果符合物理原理,扩展了流固耦合传热的应用范围,使立式车床的散热情况分析结果更加可靠和精确。     

基于流固耦合的离心泵蜗壳振动特性优化

针对具有超厚叶片的离心泵叶轮与蜗壳匹配问题,采用双向耦合方法对3种蜗壳结构产生的振动位移和振动速度进行了数值模拟。计算结果表明,由于叶轮与隔舌之间的流场动静干涉作用,蜗壳受到交替的激振力作用,在不同时刻振动位移和振动速度分布呈周期性变化;蜗壳基圆直径与叶轮直径的比值D3/D2对蜗壳振动有明显的影响,当D3/D2≤1.013时,超厚叶片出口压力诱导蜗壳振动强烈;当D3/D2逐渐增大时,蜗壳振动明显减弱。在设计工况下,方案A（D3/D2=1.013）振动位移最大值为4.288×10-6m,振动速度最大值为8.547×10-4m/s;方案C（D3/D2=1.19）振动位移最大值为2.923×10-6m,振动速度最大值为5.253×10-4m/s;优选方案B（D3/D2=1.13）的振动最小,其位移和速度最大值分别为2.56×10-6m和4.823×10-4m/s,仅约为方案A的60%。该结果也验证了径向力的作用规律与蜗壳振动特性的直接关联性。     

Comparative effects of applying leguminous and non-leguminous green manures and inorganic N on biomass yield and nitrogen uptake in flooded rice (<Emphasis Type="Italic">Oryza sativa</Emphasis> L.)

The beneficial role of green manures in rice production is generally ascribed to their potential of supplying plant nutrients, particularly nitrogen (N). However, the mechanisms through which green manures enhance the crop productivity are poorly understood. Pot experiments were conducted using a ¹⁵N-tracer technique: (1) to compare the biomass production potential of sesbania (Sesbania aculeata Pers.) and maize (Zea mays L.) as green manuring crops for lowland rice and (2) to compare the effect of the two types of green manure and inorganic N on the dry matter accumulation and N uptake by two rice (Oryza sativa L.) cultivars, viz. IR-6 and Bas-370. Although maize produced three times higher shoot biomass compared with sesbania, the latter showed higher N concentration; and thus the total N yield was similar in the two types of plants. Applying the shoot material of the two plants to flooded rice significantly enhanced the dry matter yield and N uptake by the two rice cultivars, the positive effects generally being more pronounced with sesbania than with maize amendment. The difference in the growth-promoting potential of the two plant residues was related more to an increased uptake of the native soil N rather than to their direct role as a source of plant-available N. A positive added nitrogen interaction (ANI) was observed due to both plant residues, the effect was much more pronounced with the application of sesbania than with maize residues. In both rice cultivars, inorganic N also caused a substantial ANI, particularly at higher application rate. Losses from the applied N were 2–3 times lower from sesbania, compared with maize treatment. Green manuring with sesbania also caused much lower N losses than the inorganic N applied at equivalent or higher rates. The overall benefit of green manuring to rice plants was higher than inorganic N applied at comparable rates. The two rice cultivars differed in their response to green manuring, IR-6 generally being more responsive than Bas-370.