基于RSSI的修正补偿三边定位算法设计与仿真

在无线传感器网络节点定位过程中,三边定位算法常结合测距算法获取未知节点的位置信息。针对现有三边定位算法定位精度低、适用范围小和需要多次发送定位数据包导致节点能耗增大等问题,提出一种修正补偿测量距离的三边定位算法。相比常见发送多次定位数据包然后进行滤波计算降低定位误差的方法,采用对数常态-模型测量节点间距离,发送较少定位数据包,通过判断三锚节点圆的相对位置,对由于测距误差较大导致节点圆不相交的3种情况进行修正补偿,采用基于质心算法的三边定位算法计算未知节点坐标。通过搭建Matlab仿真试验,验证算法可行性及定位精度,试验结果表明,提出的修正补偿三边定位算法综合考虑了定位精度、算法复杂度和节点功耗3者之间的关系,适用范围更广,定位误差<15%。

穗茎兼收鲜食玉米收获机割台自适应仿形系统研制

为解决穗茎兼收鲜食玉米收获机割台仿形存在的问题,基于超声测距原理,研制了一种穗茎兼收鲜食玉米收获机的割台自适应仿形系统。该系统中,超声波测距传感器安装在割台分禾器前端,用于实时检测割台分禾器与地面高度差,将高度差信号传输至玉米收获机的中心控制终端,由控制终端发出相应调整指令,控制割台调整液压系统进行割台高度调整,实现玉米收获机在作业过程中的割台自适应仿形。以1台4行190kW穗茎兼收鲜食玉米收获机为样机,搭载所研制的割台自适应仿形系统,开展仿形系统验证试验,玉米收获机作业行走平均速度4km/h,割台转速400r/min,安装2个超声波测距传感器,割茬高度控制在90~110mm范围内,在累计作业8h的验证试验中,割台调整平稳,割台无触地现象,试验结果验证了割台自适应仿形系统的有效性。

大型双吸离心泵叶轮动应力特性

基于顺序流固耦合理论,以双吸泵内部非定常流场信息作为力学边界条件,采用有限元方法,对一台大型双吸离心泵叶轮进行了瞬态动力学分析。主要考察了5个流量工况(0.6Qd、0.8Qd、Qd、1.1Qd、1.2Qd)下的叶轮动应力特征。结果表明,在不同流量工况下叶轮表面动应力分布趋势基本相似,最大应力点出现在叶片进口或出口边靠近前盖板的根部区域;在小流量(0.6Qd)工况下,动应力水平最高;叶片动应力随时间呈周期性变化;动应力频率成分主要为叶轮转频及其谐频。

蜗壳内水力损失模型的研究

通过对蜗壳内水力损失模型的分析,建立了蜗壳内水力损失的数学表达式,指出蜗壳内的水力损失为叶轮出口几何参数及蜗壳喉部面积的函数,其大小受叶轮与蜗壳间匹配关系的影响,并以此为依据,利用面积比原理对建立的数学表达式进行了修正。最后将该数学表达式应用于离心泵整机的优化设计,得到了较满意的结果。

水力驱动装置对单长跨圆形喷灌机整机水力性能影响的试验研究

以拖移式60m单长跨水动圆形喷灌机样机为研究对象,采用试验方法,研究了水力驱动装置对整机水力性能的影响。考虑到水马达运行将提高水马达周围喷洒量,因此,主要考察了水马达和喷头无堵塞和堵塞水马达前后两个喷头两种情况下的整机水力性能。试验结果表明:采用水力驱动装置将降低机组的喷洒均匀性;但不论是否堵塞水马达前后喷头,整机均匀性系数均在75%以上。堵塞水马达前后喷头情况下的整机均匀性系数比不堵塞情况下高10.6%,这也说明,综合考虑水马达特性和机组喷头的布置,将有利于优化喷灌机机组的水力性能。

水泵疲劳寿命预测中应力计数算法研究

提出了水泵零件疲劳寿命预测的主要思路,讨论了疲劳寿命预测的关键算法——应力计数算法。针对传统应力计数算法存在应力循环提取失效的缺陷,引入临界净应力的概念,提出了对传统计数算法的改进措施。并将改进后的应力计数算法应用于一台轴流泵叶轮的疲劳寿命预测;同时结合该算例,详细说明了二维概率Miner准则疲劳寿命预测的关键步骤。

空化条件下轴流泵叶轮静应力特性

空化特性和应力特性是轴流泵稳定运行的有力保障,研究空化条件下的应力特征具有重要工程意义。以轴流泵为研究对象,通过顺序流固耦合方法,将该轴流泵内部稳态空化流动的CFD分析结果作为主要力学边界条件,采用有限元方法,对未发生空化、空化初生和空化严重情况下的叶轮应力特性进行了分析。结果表明,轴流泵叶轮最大等效应力均发生在叶片靠近出口边的叶片根部位置;未发生空化和空化初生情况下,应力分布基本一致,最大等效应力值约36 MPa,当空化严重时,高应力区域较前两种情况缩小。取不同截面对叶片内部应力分布进行分析,发现空化严重时,压力面区域根部两端存在高应力区域,向叶片中部递减;而吸力面则仅在出口边一侧存在高应力区域。叶片压力面根部交线上应力分布随空化发生、发展分布趋势基本相似,但是吸力面根部交线上分布将由近似直线分布变为抛物线分布。

离心泵叶轮与蜗壳设计几何参数的优化研究

对影响离心泵性能的叶轮与蜗壳设计几何参数进行了分析,并在此基础上,以叶轮与蜗壳主要几何参数为设计变量,以损失最少和必需汽蚀余量最小为寻优目标,建立了多目标优化数学模型。列举实例验证其正确性。

农业机械性能试验鉴定智能化系统框架

农业机械试验鉴定是通过科学试验、检测和考核,对农业机械的先进性、适用性、安全性和可靠性做出的技术评价,是促进农业机械的推广应用,以及维护农业机械用户、生产单位、销售单位等各方合法权益的有力保障,是国家农业机械化健康发展的重要技术支撑。分析了农业机械智能化概况,提出了农业机械性能试验鉴定智能化系统所具备的功能框架,基于功能框架提出了智能化系统框架结构及试验鉴定流程框架,为后续试验鉴定智能化系统构建提供技术与理论依据。

农业机械装备智能终端发展现状

智能终端具有采集和感知环境信息、定位、处理和传输信息指令、实现人机交互等功能,是智能农业机械及农机智能化管理系统中必不可少的组成部分,对于跨区域的农机调度和监管、农机作业补贴申报和发放具有重要意义。着眼于农业机械智能化整体概况,从智能终端的功能、类型、硬件构成等角度,分析和阐述智能终端的研究和应用现状,并给出智能终端开发建议。

喷嘴直径对旋转折射式喷头水量分布特性的影响

为了深入理解喷嘴直径对旋转折射式喷头水量分布特性的影响规律,以R3000型旋转折射式喷头为研究对象,配备6槽喷盘,选用36种不同直径(1.79~9.92 mm)的喷嘴,在室内无风环境下,采用雨量筒放射线布置法,开展了98、196和294 kPa三种工作压力下的旋转折射式喷头水量分布特性试验。试验结果表明:在98 kPa工作压力下,喷嘴直径1.79~7.54 mm喷头的径向水量分布形式为双驼峰型曲线,喷嘴直径7.94~9.92 mm喷头的径向水量分布形式为单驼峰型曲线;在196和294 kPa工作压力下,喷嘴直径1.79~9.92 mm喷嘴的径向水量分布曲线均呈现单驼峰型曲线。旋转折射式喷头的水量分布均匀性随工作压力增加而下降;在98 kPa工作压力条件下,除个别喷嘴直径(1.79、1.98 mm)以外,喷头的水量分布均匀性均在60%以上。喷头的喷洒半径范围为4~9 m。喷头的喷洒半径随喷嘴直径增加并非呈单调递增趋势;当喷嘴直径超过7.54 mm(对应38#喷嘴),随喷嘴直径增加喷洒半径呈下降趋势。根据试验数据分析结果,确定了喷洒半径随喷嘴直径变化的抛物线模型。喷头的喷灌强度最大值和平均值随喷嘴直径增大而增大,曲线拟合结果表明,喷灌强度最大值和平均值均与喷嘴直径呈明显指数关系,决定系数R2均在0.95以上。研究结果可为低压旋转折射式喷头优化设计、工程应用及促进产品国产化等提供技术依据和参考。

控制水泵闭式试验装置温升的研究

对水泵闭式试验装置温升及其产生的原因作深入的分析,从系统的热平衡角度出发,应用传热学理论,对系统传热机理进行分析,在此基础上,建立系统热平衡的数学模型,并通过实例验证其正确性。建立的数学模型为闭式试验装置的设计提供了依据。

隔舌间隙对双吸离心泵内部非定常流场的影响

为了研究隔舌间隙对双吸离心泵内部非定常流场的影响,采用大涡模拟方法和滑移网格技术,对双吸离心泵在设计工况下的内部湍流进行了数值计算,重点分析了5组隔舌间隙下泵内非定常流场特性及压力脉动特性。结果表明:随隔舌间隙增大,水泵扬程整体呈上升趋势,效率则整体呈下降趋势;蜗壳内压力脉动频率以叶片通过频率为主,主频和压力脉动幅值均随隔舌间隙的增大呈减小趋势,隔舌间隙增加4%时,隔舌位置1倍叶片通过频率处的脉动幅值降低9%左右;叶片区压力脉动频率以叶轮转频为主,最大压力脉动幅值均出现在2倍叶轮转频处,当隔舌间隙比设计隔舌间隙减小4%时,叶片正面中心位置2倍叶轮转频处压力脉动幅值增加约38%。

流固耦合界面模型及其在水力机械动力学分析中的应用

为解决水力机械流固耦合计算中载荷传递的问题,提出了一种新的界面模型。该模型包括流场载荷输出、载荷转换和固体场载荷自动施加三部分。流场载荷输出算法通过输出控制仅输出耦合界面上的流场网格节点压力信息,可以缩短下一步搜索时间并节省存储空间;载荷转换方法基于局部网格信息,对每个固体点考虑其相邻的流场三角形网格,采用邻近点加权平均法得到固体点的载荷,并将载荷转换的信息放在映射矩阵;固体场载荷自动施加算法根据固体网格节点排列顺序确定压力载荷施加表面,并生成压力载荷施加的命令流文件。最后将该模型应用于双吸离心泵叶轮的流固耦合特性分析中,结果表明,载荷转换误差在1%以内,该方法能够高效、高精度地处理不同网格体系间的载荷传递。

基于损耗分析法的水泵轴功率近似计算与试验

为简化泵轴功率测量方法中损耗分析法的测量过程与数据处理,在对损耗分析法进行理论推导的基础上,结合多年从事水泵测试技术的经验,对损耗分析法的部分处理过程进行近似计算,得到较为简单的近似计算轴功率公式.随机选用3台不同功率等级的潜水电泵进行试验,将近似计算方法的计算结果与理论计算结果进行对比.结果表明,用近似公式计算的水泵轴功率与损耗分析法得到的结果非常接近,3台泵在2种不同方法下泵轴功率(电动机实际输出功率)的偏差均不超过0.15%,简化后的计算公式完全可以用于潜水电泵在出厂试验时计算电动机实际输出功率和泵效率.

圆形喷灌机喷头选型及配置

圆形喷灌机作为典型的节水灌溉装备,具有自动化程度高、喷洒效果好、工作效率高等优点,近年来在我国得到很好的推广应用。圆形喷灌机的灌溉质量主要取决于使用的喷头类型及配置方式。分析了圆形喷灌机喷头从中压向低压方向发展演化过程,对各种类型喷头主要性能与参数特征进行了梳理与归纳。综述了各类喷头的结构特征与性能、配置方式等方面研究与应用现状。对圆形喷灌机喷头和配置方式的研究现状分析表明,目前圆形喷灌机使用的喷头普遍为低压旋转折射式喷头,且国内外对于该类喷头的设计与性能等方面的研究尚不完善,亟待展开相关领域研究,促进该类型喷头的国产化,以满足日益增长的规模化农业对大型喷灌机的巨大市场需求。

潜水电泵试验方法新旧标准技术差异

修订后的GB/T 12785—2014《潜水电泵试验方法》于2015年1月1日开始实施。为了更好地解读新标准的修订内容,对新旧标准技术方面的差异进行了分析。新标准的实行,一方面推动了潜水电泵测试方法以及测试技术的进一步发展,另一方面对提高产品的技术水平和质量有重要的意义。

基于北斗的圆平喷灌机行走模型与试验

分析了基于北斗的圆平喷灌机整机结构和工作原理,基于北斗RTK系统构建了用于圆平喷灌机机组位置监控、圆形/平移功能转换、行走导航和机组姿态调控的行走调控模型。通过样机试制与现场行走试验,结果表明,圆形/平移功能转换位置准确,机组行走导航与姿态调整动作合理,样机轮胎轮辙轨迹精度<±15 cm,行走精度满足实际农业生产需求。同时,证实采用北斗RTK系统进行喷灌机位置定位与导航,其位置精度等级满足喷灌机行走需求,并验证了所构建行走调控模型的正确性与有效性。基于北斗的圆平喷灌机的研究与应用对提高农田利用率、促进农机装备智能化和推广精准农业等具有重要意义。

不同处理等级污水中氮素对农田土壤环境的影响

通过土柱模型试验,模拟研究了两种处理等级污水中氮素对农田土壤环境的影响。试验结果表明,采用1级处理污水中铵氮基本不会在土壤各层累积和淋溶,而硝氮和总氮则随着灌水次数的增加,向更深层土壤运移、累积和淋溶。对于2级处理污水,由于其各态氮素浓度均比较低,土壤各层浓度也相对较低,土壤中各态氮素浓度为土壤中原有氮素和污水氮素共同作用的结果;随着灌溉次数增加,硝氮和总氮也有向下淋溶的趋势。试验结果还表明,相对于2级处理污水,长时间采用1级处理污水灌溉,将对土壤环境和地下水环境带来高的污染风险。

单跨圆形喷灌机反冲式水马达动力与水力特性研究

在下注水反冲式水马达装置满足整机喷洒均匀性和塔架车田间通过能力的前提下,对其动力性能和水力性能进行了研究。建立了单跨水动圆形喷灌机反冲式水马达驱动力矩、转速和工作流量的计算模型,分析了影响水马达驱动扭矩和转速的因素。研究结果表明:通过改变水马达工作压力调控转速实现所需灌水深度的方法比增大喷嘴直径来增加水马达工作流量和加长旋转臂长度更有效、操作性更强;水马达结构及水力设计必须与整机通过性能和喷洒均匀性优化组合,才能满足整机通过性能要求,并使整机喷洒均匀系数符合农业灌溉要求。