气助式静电喷头感应电场及荷质比研究

气助式静电喷雾技术在果园植保机械中被广泛应用,能够有效增加雾滴在叶片背面的沉积。为此,通过数值仿真计算了气助式静电喷头的电极环中心线上的电场分布,并根据电极环的轮廓参数设计正交试验研究了电极环外径、内径和厚度对电场强度影响的显著性;确定了最优工作参数为外径30mm、内径4mm和厚度1mm;根据最优工作参数研究了荷电电压对电场强度和荷质比的影响规律,当荷电电压为3kV时,荷质比达到3.41mC/kg。

大型核桃树振动响应特性与落果试验研究

为确定大型核桃树的振动响应特性,探究大型果树机械化摇振采收方法,以南疆大型核桃树为研究对象,利用ANSYS进行有限元分析获取各分枝振动响应特性;应用自主研发摇振收获设备进行扫频试验及落果试验研究,对各主枝进行共振频率检测,通过各分枝上的传感器获取的频率-加速度幅值曲线,确定曲线峰值对应的共振频率;最后,进行摇振落果试验,对比各主枝在不同共振频率下的落果情况。结果表明:大型果树同一主枝及其上侧枝共振频率相同,各主枝共振频率在22~26 Hz之间;同一主枝上的各检测点加速度响应曲线整体呈现先增加后减小的趋势,距离激振位置越远,加速度响应幅值越大;在共振条件下收获,能够获得更高的落果率。为此,提出一种基于大型核桃树主枝共振频率的摇振采收方法,通过获取主枝处的共振频率,以各主枝共振频率进行多次摇振收获作业,实现共振条件下以较低激振能量获得最大振动响应收获,可有效提高收获效率和采净率。研究结果可为大型果树摇振采收方法提供理论基础。

基于Modified Page函数和Box-Behnken响应面法的黄姜干燥参数优化

为优化热泵干燥黄姜片工艺,探究最佳干燥参数,以干燥温度、黄姜片厚度、出风速度三个为试验因素,采用Box-Behnken正交试验设计,确定黄姜片热泵干燥最佳工艺,计算每组试验中黄姜片的水分比,并采用PyCharm软件确定黄姜片热泵干燥的最佳数学模型。试验结果表明:干燥温度和黄姜片厚度对干燥速率影响较大,出风速度对干燥速率影响较小,整个干燥过程基本处于降速干燥,升速干燥时间较短。Box-Behnken正交试验得出最佳干燥工艺为温度63℃、黄姜片厚度2 mm、出风速度2 m/s。选取Lewis、Page、Modified Page、Henderson and Papis、Tow-term 5个薄层干燥常见数学模型,通过比较决定系数、离差平方和、均方根误差,确定Modified Page为干燥过程中最优模型。黄姜片的有效水分扩散系数与干燥温度、黄姜片厚度、出风速度具有正相关性,其值在1.46×10^(-8)~4.68×10^(-8)范围内变化,干燥活化能为39.71 kJ/mol。

陈皮热泵干燥动力学模型构建和特性分析

为了研究陈皮热泵干燥过程和特性,提高干燥后品质,减少干燥时间,针对柑皮在干燥温度(40、50、60℃)、出风速度(1、2、3m/s)、切片长度(10、20、30mm)的干燥条件下,分析干燥特性、干燥曲线、水分扩散系数和活化能。通过对不同干燥动力学模型进行研究,对陈皮干燥过程中的干燥曲线进行拟合,建立干燥温度、出风速度和切片长度与模型参数的定量关系。研究表明:陈皮热泵干燥以降速干燥为主,升速干燥的时间较短。对于试验结果进行模型非线性拟合研究,建立陈皮热泵干燥模型与试验结果进行比较,分析得出:Weibull分布函数适用于陈皮的热泵干燥工艺中;干燥温度和出风速度对水分比和干燥速率均有显著影响,切片长度对水分比和干燥速率有较小的影响;陈皮在热泵干燥中水分的有效扩散系数范围为9.69×10^(-6)~14.05×10^(-6)m^(2)/s;陈皮热泵干燥的活化能为13.221kJ/mol。研究可为陈皮热泵干燥构建动力学模型提供技术依据。

过氧化氢增氧水的理化特性及其在黏土中入渗分析

地下滴灌的黏土通常伴随着缺氧的特征。过氧化氢增氧灌溉是改善土壤通气性的有效方法。为探讨添加过氧化氢对水的理化特性及其在土壤中入渗的影响,该研究分析了不同浓度的过氧化氢增氧水(H_(2)O_(2)浓度分别为0、600、800、1000 mg/L)的溶解氧浓度、氧气传质系数、表面张力系数、电导率和pH值以及入渗过程。结果表明:溶解氧浓度随H2O2添加浓度的增大而增大,表面张力系数则呈现出相反的趋势。溶解氧浓度与表面张力系数存在良好的对数函数关系,二者可以作为过氧化氢增氧水理化特性的定量评价指标。与对照相比,过氧化氢增氧水促进了土壤水分入渗过程,提高了土壤的持水能力。土壤累积入渗量、湿润锋深度以及土壤含水率均随H_(2)O_(2)浓度的增加先上升后下降,最大值在800 mg/L处理中获得。Philip入渗模型能够较好地模拟过氧化氢增氧水的入渗过程,吸渗率随H_(2)O_(2)浓度的增加先上升后下降,最大值出现在800 mg/L处理。吸渗率与溶解氧浓度之间存在良好的二次多项式关系。在该试验条件下推荐800 mg/L的H_(2)O_(2)添加浓度为最优浓度。研究结果为过氧化氢增氧水的实际应用提供科学依据,为土壤通气性高效调控提供理论指导。

落叶期柠条带防风效果的风洞实验研究

探究落叶期不同疏透度和间距下灌木林带的空气动力学特征,合理配置林带结构对修复荒漠草原土壤风蚀灾害具有重要意义。为此,利用风蚀风洞开展模拟实验,揭示疏透度和间距对双排行列式柠条带风速影响,开展对6 H、8 H、10 H间距行列式柠条带在疏透度60%、45%、35%下的风洞模拟实验,并对不同疏透度、间距下风流场进行对比分析。结果表明:①在不同对照疏透度条件下,不同带间距柠条带均对风速具有减弱作用,且在带间出现了减速区与加速区。间距对双排柠条带最小风速值出现的相对位置基本无影响,但第二带后风速最小值小于第一带后风速最小值,两排柠条带对风场的影响存在累加效应。②6 H与8 H宽带间距柠条带风速流场变化具有相似性,8 H间距双排柠条带防风最优,10 H相对较好。笔者建议双排行列式柠条带间距采用8 H或者10 H。③疏透度为45%的风速与疏透度为35%的无显著差异,因此,疏透度在35%或者45%,配置较为合理。

物理场辅助农业雾化施药技术的研究现状与展望

现阶段,用于辅助农业雾化施药的物理场主要有磁场、电场、热场、风场、超声场。磁电热等物理场可以优化雾滴特性、提高沉积率;风场可以扰动作物冠层、增强雾滴输运性能,提高雾滴穿透性和雾滴沉积量;超声场可以辅助雾化生成均匀、细微的雾滴。为进一步把握物理场辅助农业雾化施药技术的研究动态,分析了该领域的国内外研究成果,分别对磁场、电场、热场、风场、超声场辅助雾化喷施的应用范围、方式方法等进行总结并针对性地指出研究重点与难点。最后,依据农业雾化施药的需求与特点,结合现有的高新技术,展望了未来各物理场辅助雾化喷施技术的研究方向和思路。

椭球型蔬果采摘力学特性分析

目的:根据果蔬压载试验结果建立果实力学模型,为减少机器人采摘过程中机械损伤提供数据支持。方法:对果蔬进行纵向和横向压载试验,建立力学模型并分析。结果:椭圆形果实的纵向、横向压载强度差异较大,其纵向抗压载能力优于横向,且果实屈服极限力与果实直径间存在二次函数关系。结论:果蔬采摘、运输过程中应当减少对果实的横向压力。

荔枝树枝力学特性的试验研究

为获取荔枝树枝的力学特性参数,以糯米糍品种荔枝树枝为试验材料,在精密型微控电子式万能试验机上进行了压缩特性和剪切特性试验。测得荔枝树枝顺纹抗压强度平均值为32.77MPa,顺纹抗压弹性模量平均值为1068.02MPa,顺纹压缩能平均值为56.57N.m;树枝横纹抗压比例极限应力平均值为8.02MPa,横纹抗压弹性模量平均值为422.84MPa,横纹压缩能平均值为1.25N.m;树枝剪切强度平均值为9.52MPa,剪切功平均值为17.59N.m。采用统计软件对树枝力学特性参数进行相关性分析,结果表明:顺纹抗压强度和顺纹压缩能之间呈指数函数正相关关系;横纹抗压比例极限应力和横纹压缩能之间呈弱对数函数正相关关系;峰值剪切力、剪切功都与树枝横截面面积呈强线性正相关。试验结果为研制果树修剪机具提供了依据。

磁化水灌溉促进水稻生长发育提高产量和品质

为明确磁化水灌溉对水稻生长发育、产量形成和品质的影响及其机理，该研究以杂交籼稻中浙优1号和杂交粳稻甬优9号为试验品种，于2012-2013年进行了磁化水（F型变频磁化水处理器的磁场强度为0.2T）和普通水（CK）灌溉大田试验。结果表明，与CK相比，磁化水灌溉显著增加水稻的有效穗（增幅4.0%～7.9%）、结实率（3.9%～8.7%）和产量（增幅5.2%～9.3%）。2013年，磁化水灌溉提高了水稻的低位分蘖发生率（增幅9.4%～21.5%），增加了孕穗期、灌浆期倒三叶的SPAD值（增幅2.4%～7.8%）和干物质积累量（增幅8.7%～18.8%）；磁化水灌溉显著改善稻米品质，中浙优1号和甬优9号的的垩白粒率分别降低了13.3%和12.0%，垩白度分别降低了11.4%和7.7%，胶稠度分别提高了6.0和4.0mm，碱消值提高了4.3%和4.8%。该结果为磁化水在水稻生产上的大面积应用提供了科学依据。

保鲜运输车温度场分布特性试验研究

为解决果蔬保鲜运输车厢体内温差过大的问题,搭建了基于压差原理的保鲜运输温度场试验平台。通过改变回风道风速、回风道长度、开孔隔板开孔率、堆栈方式、气流导轨等影响气流形式的因素,研究了这些因素对保鲜运输车厢温度场分布的影响。结果表明:回风道风速越大,回风道越长,保鲜厢内的温度场均匀性越好;堆栈方式为中间两侧留空时,厢体内温度场均匀性优于仅中间留空、两侧留空和满载等3种堆栈方式;开孔隔板开孔率对保鲜室中横截面温度场均匀性的影响较大;有气流导轨时的温度场均匀性优于无气流导轨时。当回风道长度为1.5m,回风道风速为8m/s,开孔率为16.11%,堆栈方式为中间两侧留空,有气流导轨时,保鲜运输车厢内的温度场均匀性较优,此时保鲜室内中纵截面温度分布的标准差为1.15℃,中横截面温度分布的标准差为2.04℃。研究结果为果蔬保鲜运输车的厢体结构优化提供参考。

花生机械收获中根、茎、果节点的力学试验与分析(英文)

为了降低花生挖掘收获、摘果、脱壳作业,特别是花生联合收获中的掉果率、破碎率,该文利用CTM-4503型万能材料试验机及相关测试设备,对花生收获期前后近一个月(28d)花生的秸秆、根茎节点、果根节点、果壳结合处分别做了拉伸与剪切力学性能试验与分析。通过试验,得到了花生的秸秆、根茎节点、果根节点、果壳结合处最大许用抗拉与抗剪应力;经力学性能理论分析,确定了花生最佳收获期(以鲁花14为例,最佳收获期为播种后的(122±1)d),给出了现行的花生联合收获采用的夹持收获中最大许用夹持力(49.71N)和最大许用拉力(70.84N);通过试验分析得出花生挖掘收获中主要机械损失为根茎节点断裂(95.7%),并根据农业部发布的花生收获机作业质量行业标准所给出的作业质量指标,给出了在花生挖掘收获时的最大拉力(9.51N);通过花生果结合处的剪切试验,给出了不同时期花生果结合处最大抗剪强度。这为花生收获、摘果、脱壳装置,特别是联合收获装置的研制与优化设计提供了参考。

番茄差压预冷过程中的通风阻力特性

为解决番茄差压预冷包装箱开孔率的设计问题,建立了差压预冷试验装置。通过改变预冷风速、开孔率、包装箱长度等因素,研究各因素对包装箱两端压差和装置能耗的影响,分析番茄的通风阻力特性。结果表明:番茄的通风阻力特性可用Ramsin方程表述;包装箱两端的压差随风速的增大而增大;在风速相同的情况下,压差随包装箱两侧开孔率的增大而减小;包装箱两端的压力损失与包装箱长度呈线性关系;装置能耗与预冷风速呈线性关系;优化了不同长度番茄预冷包装箱的开孔率的取值范围。研究结果对番茄差压预冷包装箱的设计具有一定的参考价值。

基于RGB模型的脱绒棉种颜色特征与发芽状况的关系

为了得到脱绒棉种质量与其表面颜色特征之间的关系,采用数码相机拍照,利用图像处理技术提取脱绒棉种表面颜色特征,并严格按照GB/T3543.4-1995进行发芽试验,通过线性拟合和逐步回归分析,建立了脱绒棉种质量的颜色特征估算模型,并对其精度进行了评价和验证。结果表明:基于R/(R+G+B)、G/(R+G+B)、(R-G-B)/(R+G)和R/G4个颜色特征参数,逐步回归模型决定系数R2分别为0.6949和0.7148,且均通过了P=0.01极显著性检验水平。该研究为基于RGB颜色模型对脱绒棉种实施快速、有效的分选提供了理论依据。

基于Seed Identification软件的棉籽机器视觉快速精选

为了研究Seed Identification软件在棉花种子加工工艺和精选参数选择上应用的可行性,以鲁棉28酸脱绒棉籽为材料,通过扫描仪获取400粒棉籽的PNG图像,利用Seed Identification软件快速提取图像中棉籽的RGB、Lab、HSB、灰度、长度、宽度和投影面积等物理指标,通过卷纸发芽获得每颗幼苗鲜质量作为种子的活力指标,种子物理指标与种子活力的相关性分析表明:幼苗鲜质量与R、S、B(HSB)、b、宽度、长度、投影面积的相关系数均达到0.05显著水平。按R<90、S≤18、B(HSB)≤36、b≤4、宽度>4 mm、长度>7.2 mm、投影面积≥25 mm2对种子进行精选,发芽率可由原来的89%分别提高到96.1%、95.1%、95.1%、95.3%、93.1%、93.5%、94.4%,获选率分别为96.6%、99.2%、98.9%、97.8%、98.6%、97%、94.7%。验证试验将种子按以上指标精选后,发芽率分别为95.1%、95.1%、94.8%、94.8%、94.4%、94.4%、94.8%。该研究为基于机器视觉技术对脱绒棉种实施快速、有效精选提供了理论依据。

基于GPRS与ZigBee的果园环境监测系统

【目的】设计果园环境监测系统.【方法】该系统由远程ZigBee-GPRS网关与无线传感器网络(WSN)节点组合,果园参数在WSN、GPRS与Internet间进行采集与传输,实现远距离果园环境实时监测.节点采用CC2530作无线数据收发芯片,GPRS采用ComWay模块,由ZigBee进行组网采集环境信息,通过GPRS网络回传给上位机实现实时监测,再由决策支持系统进行分析发送指令控制节点电磁阀通断从而营造一个适合果树生长的环境.【结果和结论】试验表明:系统可完成传感网与移动通信网络之间的数据传送,实现不同类型感知网络之间的协议转换以及对传感器网络的部分管理控制功能.系统在果园中运行稳定并且丢包率低于10%,具有实践应用价值.

小麦叶片衰老态势核磁共振分析

建立了小麦的核磁共振活体检测体系,通过监测小麦叶片的T2弛豫特性、含水率以及叶绿素含量在灌浆中后期的日序变化,发现从叶片衰老初期至降解期,T2弛豫谱幅度和含水率变化不明显,平均T2弛豫时间持续增大,而叶绿素含量逐渐减小;到叶片衰亡期,T2弛豫谱幅度、含水率、平均T2弛豫时间以及叶绿素含量均迅速减小至最小值。由此可见,小麦叶片的T2弛豫谱幅度与含水率具有正相关关系,而平均T2弛豫时间与生理活性有关。最后根据叶片的T2弛豫特性,分析了核磁共振T2弛豫谱、磁共振T1加权成像以及T2加权成像等方法在评价小麦叶片衰老态势方面的特点。

散粒农业物料孔口出流成拱的离散单元仿真

简述了离散单元法的基本原理，离散单元法不仅能反映散粒相互间移动形态，而且能从动力学方面反应物料之间的力学关系。编制了仿真程序，对散粒农业物料孔口出流落粒成拱的影响因素进行了计算仿真。找出了粒结力、摩擦系数、粒径与临界孔口直径、拱高之间的关系，并把仿真结果和实验值对比分析。

龙眼果实差压预冷过程中的阻力特性

建立了龙眼差压预冷试验台,测定了不同条件下龙眼果实的通风阻力特性。结果表明,风速与压降之间的关系可以用Ramsin方程来描述,压差与风速近似呈平方关系。研究了包装箱的开孔形状与开孔率对压力损失的影响,研究表明,在相同的风速和开孔率条件下,圆形开孔的压力损失较小,矩形开孔的压力损失较大,龙眼差压预冷包装箱的开孔率大于15.5%时,压力损失小而且能耗较低。

柑橘黄龙病热空气快速处理温度场分布特性试验研究

针对柑橘黄龙病自然热罩热处理存在的处理周期长、效率低、对自然条件依赖大、处理罩内温差过大等不足,提出了一种柑橘黄龙病热空气快速处理方法。为解决热空气快速处理时罩内温差过大的问题,搭建了柑橘黄龙病热空气快速处理温度场分布特性试验平台,研究了有无回风道、风速、热空气入口位置、热空气出口位置、入风口热空气温度对处理罩内温度场分布的影响。试验结果表明:风速、热空气入口位置、热空气出口位置、入风口热空气温度对处理罩内各截面温度场均有显著影响(P<0.05);回风道不仅能使处理罩内温度场更均匀,而且能够降低能耗。通过试验得出柑橘黄龙病快速热空气处理的优选参数为:有回风道,风速14.5 m/s,热空气入口位于处理罩下层,热空气出口位于处理罩上层,且与入口呈90?,入风口热空气温度90℃。在该优选参数下,处理罩内温度从32℃上升到48℃,耗时约为9 min,处理罩内的温度极差为3.9℃,比非优选参数下罩内的温度极差相比下降了14.1℃。并在此参数下对柑橘黄龙病进行快速热空气处理田间试验,处理后病菌浓度平均降低80.28%。研究结果为黄龙病热空气规模化处理设备的优化设计提供参考。