PEMFC催化层疏水性对冷启动冰容量的影响

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs)冷启动问题是制约其产业发展的重要因素之一,其中冰容量是衡量冷启动的一个重要指标,冰容量越大,冷启动性能越好。普遍认为冰容量只受阴极催化层和质子交换膜的储水量影响,而忽视了催化层排水量。提出催化层排水量也会对冰容量产生较大影响,并首次将冷启动期间催化层排水量纳入冰容量计算。结合试验数据和理论计算分析发现催化层排水量对冰容量的贡献甚至可以达到50%。利用疏水碳载体催化剂提高催化层疏水性,研究催化层疏水性对排水量和冰容量的影响。结果发现在−7℃下,疏水处理后的膜电极排水量增大引起的容量增加了0.75 mg/cm^(2),提升幅度达到了38.2%。这表明提升催化层疏水性、增加排水量可以提升冰容量,并且启动温度越高提升幅度越大。最后,冻融循环(F/T)测试表明疏水性高的催化层冰容量更加稳定。

不同侧风和静电电压对静电喷雾飘移的影响

为研究不同侧风和静电电压对静电喷雾雾滴飘移的影响规律,设计不同侧风(恒速风1、2、4 m/s及0~4 m/s变化的模拟自然风)及静电电压(0,2,4,6,8 k V),进行喷杆式静电喷雾机的雾滴飘移试验,测定不同静电电压下的雾滴粒径与荷质比,并对比分析雾滴飘移质量中心距和飘失率。结果表明:随着静电电压的增大,雾滴粒径减小,雾滴荷质比增大,0~8 k V电压下电极干燥和电极打湿对雾滴荷质比没有显著影响。在侧风风速为1 m/s时,0~8 k V静电喷雾的雾滴飘移中心距小于0.55 m,雾滴飘失率低于15%。在侧风风速2 m/s时,非静电喷雾的雾滴飘失率为11.9%,6~8 k V静电喷雾的雾滴飘失率超过20%,其中静电电压8 k V的雾滴飘失率(23.9%)比非静电喷雾增加100.8%。在侧风风速4 m/s时,4~8 k V静电喷雾的雾滴飘移中心距在0.9 m以上,雾滴飘失率在30%以上,其中静电电压8 k V下的雾滴飘移中心距为967.2 mm比非静电喷雾下增加了13.7%,雾滴飘失率为35.4%比非静电喷雾下增加了59.5%。相同静电电压下,2 m/s的恒速风和0~4 m/s变化的模拟自然风之间对雾滴飘失率无显著差异。该研究为优化喷雾技术参数和提高雾滴抗飘移的能力提供参考。

风送式喷雾机实时混药系统设计与试验

为提高果园风送式喷雾机的作业性能,设计了一种采用蠕动泵和静态混合器进行农药精量控制的实时混药系统。运用FLUENT软件,采用SIMPLEC算法对SK、SX和SD型3种静态混合器进行模拟计算,得出SX型静态混合器性能较优。以甘油模拟代替农药,添加胭脂红染色剂进行混药试验,得出静态混合器的混合单元数与模拟结果一致,实时混药系统的药流量控制响应迅速,混药稳定性的浓度相对误差小于4.33%,混药均匀性的变异系数小于4.98%。结果表明,所设计的实时混药系统具有良好的混药性能。该文研究为果园实时混药喷雾机的机构设计和性能优化提供了参考。

香蕉落梳机气动夹持部件参数优化与试验

目前香蕉采收处理对蕉穗的夹持一般采用尖锐部件插入果轴的方式,导致卸荷后果轴不能自动脱离夹持器,不利于实现香蕉落梳机械化和自动化。针对上述问题,设计出气动夹持装置和弧形夹持部件,分析了夹持部件与果轴间的相互作用关系,确定了影响夹持部件与果轴间当量摩擦力的关键因素。试验结果表明夹持部件材料、夹持部件内弧面面积、果轴直径和气缸气压4个因素对当量摩擦力具有显著性影响(P<0.05);对当量摩擦力影响的主次顺序依次为夹持部件材料、夹持部件内弧面面积、气缸气压、果轴直径。正交试验回归分析表明采用橡胶夹持部件,内弧面面积为1 885 mm^2,气缸气压为0.5 MPa,果轴直径为69 mm时当量摩擦力最大,为359.494 N,实测值为375.975 N,与回归分析结果无显著性差异。该研究可为茎杆类植物体夹持方法和夹持部件的改进与应用提供参考。

果园链索系统横向运动共振条件及频率分析(英文)

为抑制果园链索货运系统的横向振动,需要预测振动频率特性的影响因素及其关联性。基于弦线理论和链传动特性,建立了拉普拉斯域内的横向振动微分方程,得到了系统运行的临界速度。对托索轮与链环之间的多边形效应进行了研究,确定了共振响应的行进速度条件。通过偏微分方程的数值求解,分析了链索初始张力、行进速度和载重质量对链索横向振动频率的影响关系,并进行了试验验证。试验条件下,行进速度、载重质量和张紧力的实际频率值与数值求解值的相对误差范围分别为1.4%~27.6%,6.1%~14.2%和14.7%~24.3%。结果表明系统一阶固有振动频率与张紧力正相关,与行进速度、载重质量负相关,所提出的模型能预测链索系统的运行参数对横向振动频率的影响。该研究为系统运行参数的优化提供了设计参考,并为链索货运系统受风雨激励影响和稳定性控制的研究提供了理论基础。

果园钢索牵引货运系统负载纵向稳定性控制

为有效抑制果园钢索牵引悬挂式货运系统吊重的纵向偏摆,该文采用根轨迹校正法设计了系统纵向运行稳定性控制器。在忽略侧向运动影响的前提下,利用拉格朗日方程建立了线性化的纵向动力学模型。通过在左半复平面添加2个零点,对系统的根轨迹进行了校正。仿真和试验结果表明:所提出的只考虑吊重在纵向平面内运动的数学模型能够表述原系统运动特性,设计的控制器可快速衰减纵向偏摆,抑制吊重纵向摆动角度在±1.5°以内,将摆角角速度幅度极值减小至10%。该研究为悬挂货运系统的纵向稳定性控制提供了参考依据。

果园货运链索风致振动非线性动力学分析

为解析风荷载持续激励对果园货运系统工作稳定性的影响,研究了行进链索在不同风荷载条件下的风致振动响应。基于Hamilton原理推导了风荷载作用下行进链索横向振动的动力学微分方程,采用Crank-Nicolson半显示数值离散方法对方程进行离散求解,仿真分析了行进链索在不同平均风速作用下的横向振动特性。设计了链索货运系统的风荷载试验平台,采用Lab Windows/CVI对采集视频分帧后的图像进行处理,试验对比研究了不同平均风速风荷载激励的链索横向振动。研究结果表明,平均风速在0~10 m/s范围内变化的低速风荷载起到了一定的气动阻尼作用,行进链索的横向振动幅值减小并呈收敛趋势。该文为风荷载作用下轴向行进链索横向振动控制研究提供了理论参考。

山地果园链索运送装备运动传感系统设计

为获取山地果园链索运送装备工作过程中的牵引链索运动状态,采用混合滤波算法设计了一种基于图像实时采集技术的运动传感系统。利用两组高速工业相机对轴向运动的牵引链索进行捕捉,通过Cortex-A9控制板融合混合滤波算法与自适应阈值二值化对图像进行处理,实时识别牵引链索的空间位置变化。试验结果表明:所设计的运动传感系统可以快速准确获取链索运行状态,图像采集与处理的运算速度能够满足链索实时控制的要求。本研究为链索类运送装备的运动采集与数据处理提供了参考。

钢筋混凝土曲线梁桥体外预应力加固研究

为研究钢筋混凝土曲线梁桥体外预应力加固效果,对加固前后的钢筋混凝土曲线梁进行了破坏试验,分析了加固前后曲线梁的变形特征、破坏形态及极限承载力,并以试验研究为基础,采用ANSYS有限元软件建立了非线性模型,分析了影响钢筋混凝土曲线梁体外预应力加固效果的主要参数。结果表明,加固后曲线梁破坏形态属于延性破坏,极限承载力提高了14.6%。钢筋混凝土曲线梁采用体外预应力加固,效果显著,体外预应力筋的平面内线形越接近加固梁曲线,加固效果越好,预应力筋偏心距越大体外预应力筋越能得到充分发挥;随着有效预应力的增大,曲线梁的延性降低。

钢筋混凝土连续梁桥局部体外预应力加固及效果分析

在充分分析钢筋混凝土连续梁桥病害特点及原因的基础上,提出仅在连续梁跨中进行直线型体外预应力束加固方案。采用加固前后荷载试验评定方法,对其加固效果进行分析。结果表明,在特定条件下,钢筋混凝土连续梁桥采用直线型体外预应力束加固是合理可行的,亦可能达到加固提载的目的。

管网式喷雾系统建模与压力控制

管网式喷雾系统在山地果园应用普遍,作业过程中喷头数量的改变会造成管网压力波动,从而降低雾化均匀性;为了解决系统压力控制的快速性与准确性,在对管网系统元件数学建模的基础上,提出了1种非线性压力控制方法,对管网喷雾过程进行模拟分析与试验验证。结果表明:提出的压力控制方法能克服模型参数时变和干扰不确定性的影响,动态响应迅速,控制精度优良,保证了雾化均匀性、农药利用率、喷雾防治效果。

果园货运链索横向振动非线性控制

为有效抑制果园货运链索行进过程中的横向振动,提出采用一种非线性边界控制方法进行链索横向减振主动控制。考虑到多边形效应对链索振动造成的影响,基于Hamilton原理建立了复杂工况下轴向行进链索和边界作动器的动力学耦合模型。通过构建广义能量函数作为系统的Lyapunov函数,设计了受控链索的控制规律,进行了链索横向振动闭环系统的渐近稳定性证明推导。仿真与试验结果表明,通过作动器引入控制力,链索横向振动在主动控制率的作用下能够在5个周期内被有效抑制。该文为货运行进链索的振动控制研究提供了理论参考。

多层水培叶菜自动化物流装置的设计与试验

水培叶菜具备生长周期短、产品质量高等优点。随着水培叶菜被广泛推广,水培叶菜自动化物流装备的研发可大大提高生产效率,降低劳动强度。本文设计了一种水培叶菜变间距多层立体自动化物流装备的关键节点装置,实现了水培管间距可根据叶菜生长阶段及体积大小情况进行调整,垂直升降运送机构可实现水培管在垂直方向的自动运送。本设计可应用于现有水培叶菜设施物流装备和植物工厂立体栽培中,具有一定的推广价值。

温室屋面清洗装备现状及前景

温室设施在我国现代农业发展中占有重要地位,透光率是温室的重要性能指标,随着温室使用年限的增加,温室透光率会受到严重的影响。本文对比分析了温室屋面清洗装置的必要性、目前研究现状及发展前景,以供参考。

UPLC法测定三七总皂苷含量

〔目的〕建立超高效液相色谱法测定三七总皂苷提取物中三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd的含量。〔方法〕采用Ultimate XB-C18色谱柱（2.1 mm×50 mm,1.8μm）;以水（A）-乙腈（B）为流动相,梯度洗脱（0-4min,19%B;4-8 min,19%-35%B;8-10 min,35%-95%B;10-11 min,95%B）：检测波长为203 nm,柱温25℃,流速0.6 m L/min,进样量2μL。结果：三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd分别在0.006 9-0.552 0、0.028 0-2.240 0、0.003 8-0.304 0、0.297 0-2.376 0、0.007 3-0.584 0mg/m L范围内呈良好的线性关系。平均回收率分别为98.18%、99.43%、97.26%、98.54%、99.02%。RSD分别为1.03%、0.64%、0.98%、1.37%、0.78%。〔结论〕该方法分析时间短,洗脱溶剂消耗小,方法准确,重现性好,可用于三七总皂苷提取物的质量控制。

国外有机设施园艺现状及对中国设施农业可持续发展的启示

随着全球有机农业的快速发展,一种有机设施园艺在国外已经被证明可持续性生产和盈利,但中国有机设施园艺相关技术标准还是空白。该文介绍了国外有机设施园艺产生的背景、定义、起源、目标、认证面积、产量和盈利状况、有机设施园艺基本形式及认证规则要点,探讨了中国发展有机设施园艺的可行性及存在的问题,提出中国应该积极发展有机设施园艺,但有机设施园艺不能简单等同于"温室+有机种植",它应该是一个以可持续发展为目标的,包含温室环境控制、种植材料选择,土壤肥力保护,水资源管理,病虫害控制,节能和可持续盈利的有机统一的整体。同时应立足国情,借鉴国外有机设施园艺规则要求,加强中国设施生物农业的基础研究和农机装备开发,制定出中国有机设施园艺的认证标准,中国设施农业产业必将迎来巨大的新市场机遇。

果蔬采摘机器人系统的应用与发展

尽管果蔬采摘机器人技术发展迅速,但果蔬采摘机器人商业化的程度不高,很多仍然处于研发阶段。本文针对现有的果蔬采摘机器人系统进行了介绍,并分别从采摘机械臂、末端执行器、移动机构、视觉系统和算法等方面对国内外采摘机器人的发展现状进行论述,分析和讨论了果蔬采摘机器人现阶段面临的挑战和潜在的发展趋势。

面向机器人采摘的樱桃番茄力学特性研究

樱桃番茄是番茄中的一种特殊类型,其果实及果梗的力学特性是采摘机器人设计与控制的重要依据。对不同成熟期的樱桃番茄果实进行了纵向和横向挤压试验,对其果梗进行了折断试验。结果表明,不同成熟度樱桃番茄果实的抗压能力具有明显差异,以青果期的压缩破裂最大,成熟期的最小,整体抗压能力随着果实成熟而下降。成熟期樱桃番茄的纵向、横向挤压强度差异较大,具有明显的各向异性特征,其纵向抗压能力大于横向,采摘时应当减少横向压力,以便更好保护果实。成熟期樱桃番茄果梗膨大节处的折断负荷较小,单果采摘时建议从果梗膨大节处以折断方法进行采摘;串果采摘时建议采摘机器人与果实间的作用力、运动参数要特别注意果梗的力学脆性,避免串收过程(采摘—放篮)中成熟果实从果梗膨大节处脱落,造成机器人采收失败。

广东蔬菜工厂化育苗技术和设备应用研究——以湛江市农科院“育繁推种苗繁育创新中心”项目为例

蔬菜是广东居民“菜篮子”的重要组成部分,蔬菜育苗是蔬菜稳定供应的关键。蔬菜工厂化育苗技术是机械化、自动化、信息化的集成,具有技术水平高、生产效率高、综合效益高等多方面的优势。与北方瓜果类等生长周期长的蔬菜进行工厂化育苗为主相比,广东叶菜类蔬菜应用工厂化育苗优势更加明显,具有使用率高、有效抵御不良天气的特点。本文通过实际项目案例介绍适合广东地区蔬菜工厂化育苗项目关键设备、设施的应用情况及发展。

菠萝组培工厂化育苗设计和设备应用

本文介绍了菠萝组培工厂化育苗技术路线,并根据其技术路线对年产100万株菠萝组培苗工厂的空间布局及主要设备设施应用进行了系统论述,在满足工艺要求、保证产品质量的前提下做到节能高效,为类似项目的设计和建设提供技术参考。