基于半解析涡环模型的农用单旋翼直升机流场快速计算

农业航空领域中,定量获取风场(流场)速度分布对单旋翼直升机辅助授粉作业、农药施用效率提升具有重要意义。基于此提出一种半解析理论方法能够快速完整计算单旋翼流场速度。以涡环模型为基础,将农用直升机旋转桨盘下的尾涡系等效为涡环连续叠加所形成的圆柱涡面,再由涡环速度诱导公式半解析计算直升机旋翼空间各点速度。理论模型与仿真和文献试验数据比较,结果表明:涡环模型简单快速,普通计算机(CPU 2 GHz,内存2 GB)上2.8 s完成计算;悬停时与计算流体力学仿真结果下洗速度径向平均误差小于1.9 m/s,平均相对误差小于39.1%,轴向平均误差小于2.26 m/s,平均相对误差小于54.6%;悬停时,诱速从中央往桨尖递增;前飞时,平飞速度越大诱速越小;流场主要影响因素依次为前飞速度、旋翼半径、飞机总重、空气密度。为定量计算农用直升机旋翼风场、辅助授粉作业和田间施药喷头布置提供一种快速方法和参考。

小粒径Fe_(3)O_(4)-DMSA-PEI磁性纳米颗粒的制备及其基因负载能力研究

四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))磁性纳米颗粒因其制备简单,在外加磁场作用下具有靶向性,并且表面易接枝等特性,可作为被动靶向载体应用于基因治疗领域。本研究采用溶剂热法制备纳米颗粒,并调控堆积生长时间,制得粒径在4~9 nm范围内可控的油相Fe_(3)O_(4)纳米颗粒;使用内消旋-2,3-二巯基丁二酸(DMSA)二次取代其表面的油酸分子,使其具备良好的水相分散性;通过酰胺化反应在其表面接枝支链型聚乙烯亚胺(PEI),最终得到Fe_(3)O_(4)-DMSA-PEI磁性纳米颗粒。研究发现,Fe_(3)O_(4)-DMSA-PEI磁性纳米颗粒的表面Zeta电位高达(52.50±1.94)mV,具有一定的超顺磁性(14.48 emu/g,1 emu/g=1 A·m^(2)/kg)。磁性纳米颗粒与质粒DNA的质量比为15:1时可完全阻滞DNA在凝胶上的电泳,装载量高达6.67%。本研究制备的Fe_(3)O_(4)-DMSA-PEI磁性纳米颗粒具有一定的基因负载能力,有望作为基因载体应用于基因转染领域。

屎肠球菌对五指山断奶仔猪肠道健康及微生物群落的影响

本试验旨在研究屎肠球菌对五指山断奶仔猪肠道健康及微生物群落的影响及对断奶应激的缓解作用。试验选取初始体重为(3.79±0.24) kg的33日龄五指山未断奶仔猪18头,随机分为对照组、断奶组和屎肠球菌组,每组6头(公母各占1/2)。对照组仔猪不进行断奶处理,在33日龄时灌喂20 mL磷酸盐缓冲液(PBS),并饲喂母乳至38日龄;断奶组仔猪33日龄时灌喂20 mL PBS,35日龄断奶,并饲喂饲粮至38日龄;屎肠球菌组仔猪33日龄时灌喂20 mL屎肠球菌(灌喂量为1×109CFU/kg BW),35日龄断奶,并饲喂饲粮至38日龄。38日龄时,将所有试验猪进行屠宰,并测定其肠道形态、酶活性及微生物群落。结果表明:1)在各组初始体重一致的情况下,断奶组仔猪终末体重出现下降,而对照组和屎肠球菌组仔猪终末体重均有所提高。2)与对照组相比,断奶组仔猪十二指肠、空肠和回肠绒毛高度、绒毛宽度和绒毛表面积均极显著降低(P<0.01),十二指肠隐窝深度显著提高(P<0.05),十二指肠绒毛高度/隐窝深度(V/C)值极显著降低(P<0.01)。与断奶组相比,屎肠球菌组仔猪十二指肠、空肠和回肠绒毛高度、绒毛宽度和绒毛表面积均极显著提高(P<0.01),十二指肠隐窝深度显著降低(P<0.05),十二指肠V/C值极显著提高(P<0.01)。3)与对照组相比,断奶组仔猪十二指肠和回肠β-半乳糖苷酶活性显著降低(P<0.05),屎肠球菌组空肠和回肠α-淀粉酶活性显著或极显著提高(P<0.05或P<0.01)。与断奶组相比,屎肠球菌组仔猪十二指肠β-半乳糖苷酶活性显著提高(P<0.05)。与对照组和断奶组相比,屎肠球菌组仔猪各肠段脂肪酶活性均极显著提高(P<0.01)。4)与断奶组相比,屎肠球菌组仔猪回肠Chao1指数显著提高(P<0.05)。与对照组相比,断奶组仔猪回肠中变形菌门相对丰度明显提高,回肠中厚壁菌门相对丰度明显降低。与断奶组相比,屎肠球菌组仔猪回肠中厚壁菌门和罗姆布茨菌属相对丰度明显提高,结肠中乳杆菌属相对丰度明显提高,结肠中拟杆菌门相对丰度明显降低。综上所述,断奶前灌喂屎肠球菌菌液可通过改善五指山断奶仔猪肠道形态及菌群结构,并通过提高其肠道相关酶活性,缓解断奶对仔猪的负面影响,进而促进断奶仔猪健康生长。

制种油菜杂株铲齿式拔除试验台设计与试验

针对目前人工拔除油菜杂株耗时、费力的情况,设计了一种铲齿式末端执行器,并搭建了试验台,可实现机械化杂株拔除作业。基于PLC的试验台控制系统包含硬件与软件两部分,可通过触摸屏设置作业参数、显示与记录数据,实现自动化杂株拔除作业。试验表明:试验台配合铲齿式末端执行器能够顺利进行制种油菜杂株机械化、自动化拔除作业,运行可靠且满足制种油菜田农艺要求,控制系统具有操作简单、效率高、使用成本低等优点。

数字经济背景下互联网企业数据资产价值评估

互联网企业的扩张本质上是对数据流量的追逐,在经营活动中会产生大量数据资源,一套公平合理的评估方法,不仅有利于数据生产要素交易流通,还可以凸显一个互联网企业的核心竞争力。文章以互联网企业作为研究对象,以X企业为案例,运用多期超额收益法,评估出企业数据资产的价值,为互联网企业的数据资产评估提供参考。

燕山构造带东段中生界盆地页岩油气地质研究现状与展望

中国陆相盆地页岩油资源丰富,是我国未来油气增储上产的重要战略接替领域。燕山构造带东段(辽西地区)中生界盆地群页岩油气资源丰富,但尚处于油气勘探空白区,落实其勘探前景势成必然。基于研究区勘探的实际情况,并通过与国内外典型页岩油气盆地石油地质条件对比,综合沉积体系以及烃源岩地球化学参数分析等,明确了燕山构造带东段中生界盆地群页岩油气的资源潜力。研究结果表明:(1)下侏罗统北票组和下白垩统九佛堂组均发育连续厚层的暗色泥页岩,为主力烃源岩层位;(2)烃源岩的总有机碳(TOC)含量均值为1%~4%,以Ⅱ_(1)型或Ⅱ_(2)干酪根为主,且指示热演化成熟度的镜质体反射率(Ro)普遍高于0.6%,具有良好的油气潜力;(3)两套烃源岩层系均富含火山碎屑成分,脆性矿物含量较高,具有良好的可改造性。针对陆相含油气盆地页岩油气勘探存在的问题,首先讨论了赋存页岩油气重要载体的碳酸盐质细粒沉积岩的多源成因机制与油气富集类型,其中研究区以火山热液型和混源型甜点为主;另外探讨了火山-湖泊作用对有机质的富集效应,认为火山灰的输入提升了有机质的富集效力。同时,根据以往的勘探实践经验,提出原型盆地恢复技术和“天-地-钻”三位一体技术是解决复杂造山带油气勘探(特别是密植山区)中面临的诸多问题的关键。

油菜地块边界提取研究

油菜地块精准提取可实现道路、田埂和地块三部分的分离,为植保无人机提供准确作业区域和非作业区域,推动植保无人机实现自主作业。基于甘肃省张掖市民乐县油菜地无人机低空RGB影像,构建基于简单线性迭代聚类(SLIC)分割和VGG16分类网络相结合的方法实现油菜田地块边界提取。首先,以过绿指数方式灰度化图像,区分裸露地表与植被覆盖区域,其次,通过直方图分析、轮廓检测提取地块主体部分;最后,通过简单线性迭代聚类(SLIC)和VGG16模型相结合,划分网格,识别过分割区域中的作物种植区域,提取完整地块。对比所提算法与传统边界检测算法地块边界提取效果,结果表明:所提模型的平均交并比和平均准确率分别为95.9%、96.0%,边界提取精度和完整性明显优于传统算法。所提模型能够消除低空拍摄下杂草的影像,可为农田边界提取提供参考,可为植保无人机完全自主作业做好铺垫。

miRNA调控垂体激素基因表达及合成分泌的研究进展

垂体是动物体内重要的内分泌器官,其分泌的各类激素在动物生命过程中发挥关键作用。miRNA是一类广泛存在的非编码小分子RNA,可通过作用于靶基因进而调控机体功能,几乎参与动物体内所有的生物学过程。如今越来越多的研究表明miRNA参与调控垂体发育及垂体激素的合成和分泌。本文主要就miRNA在垂体激素合成和分泌上的调控作用及其靶基因展开综述,为深入研究miRNA在动物垂体上的功能以及改善家畜生长、繁殖和泌乳性能提供参考。

果园变量喷雾技术研究现状与前景分析

果园变量喷雾是提高农药有效利用率、提升果品品质的重要手段之一,已经成为国内外学者研究的热点课题。为明确果园变量喷雾技术与装备已处的研究阶段、所面临的挑战和未来发展的方向,该文从果园变量喷雾技术中冠层结构探测与重构、施药智能决策和变量喷雾执行系统3个主要环节,重点概述了冠层结构探测的主要技术手段及其优缺点,认为机器视觉技术、超声波传感技术、LIDAR(light detection and ranging)探测技术及其相互之间的组合传感技术是未来最主要发展的冠层结构探测技术;综述了当前所采用的基于果园面积GA(ground area)模型、基于冠层高度的LWH(leaf wall height)模型、基于树体面积的LWA(leaf wall area)模型和基于冠层体积的TRV(tree row volum)模型,在此基础上阐述了这4种模型之间的内在联系;在分析了对靶开关决策、离散型决策和连续型决策模型的现状和特点的基础上,提出基于模糊算法的施药量智能连续决策是未来重要的发展方向;从果园变量喷雾机所采用的传感技术、决策模型和所取得的技术指标方面论述了当前世界最典型的装备现状,进一步分析了施药量调控系统、风量调控系统和喷雾位置调控系统的研究现状,提出了风量快速调控系统和喷雾位置快速响应系统的发展方向,以期为果园变量喷雾技术与装备研究提供参考。

中国农药应用工艺学20年的理论研究与技术概述

农药应用工艺学是研究提高农药利用率和施药效率,减轻或消除农药对环境的污染和对人、畜及有益生物危害风险的一门综合性学科。近20年来,中国在农药的吸收传导、控制释放、剂型研发、省力化施药、雾滴运动、高效装备及智能精准施药等方面取得了长足的进步:建立了药剂吸收量与种子包衣剂量之间的关系模型;阐明了农药控制释放的动力学规律,揭示了缓释农药提高作物安全性的生物学机制;研发了超低容量制剂、烟雾剂、粉尘剂、展膜油剂、缓释颗粒剂等省力化农药剂型和与之匹配的省力化施药技术;探明了农药雾滴在作物冠层的沉积流失规律,建立了农药利用率模型;建立了农药施用定量分析计算理论,提出了农药雾滴"杀伤半径"概念,推动了农药低容量喷雾技术发展;建立了植保无人飞机低容量喷雾技术体系,开启了人工智能(AI)施药技术的研究和应用,初步建立人工智能精准喷雾技术。中国农药应用已逐步实现从简单、粗放向科学、安全、智能精准的转变,为农药减施增效提供理论依据和技术支撑。

农药静电喷雾技术研究进展及应用现状分析

农药静电喷雾技术可以提高农药在叶背面的沉积效率,减少农药飘移对环境的污染,已经成为国内外学者研究的热点课题。为明确农药静电喷雾技术研究进展及产业现状和存在的瓶颈问题,该文从农药静电喷雾技术基础理论、机理研究分析、室内/室外静电喷雾效果评价和静电喷雾装备产业现状进行系统分析。重点概述了雾滴荷电、荷电雾滴动力学、荷质比及其持留时间,总结荷电雾滴的主要受力、感应式充电的最佳荷电参数及荷质比的合理比较方法。介绍了静电喷雾中荷质比、电位、雾滴粒径、雾滴速度等测试方法,并提出加强(phase doppler particle analyzer,PDPA)测试技术和CFD仿真在静电喷雾技术研究中的应用建议。从荷电参数、环境参数、工作参数和靶标参数4个方面综述了荷电雾滴沉积的影响机理,认为静电喷雾沉积效率受荷电参数、环境参数、靶标参数和工作参数的影响,但其之间的影响机理仍不明晰,仍需进一步关注。大量静电喷雾室内/室外效果评价试验表明了荷电雾滴在静电力、气流曳力、重力的驱动下,有助于雾滴在叶片的沉积,但静电喷雾对雾滴飘移、穿透性能的影响还规律需进一步研究,而且静电喷雾装备的产业化水平还有待加强。最后从荷电效果、机理研究、作业规范3方面提出了研究建议,以期为农药静电喷雾技术及装备研究提供参考。

植保无人飞机低空低容量喷雾技术应用与展望

近十年来,我国植保无人飞机迅猛发展,应用的农作物范围越来越广,不仅在水稻、小麦、玉米等主要粮食作物得到了应用,在橡胶、槟榔等高大植株的病虫害防治中更有其独特优势,已经初步形成了我国植保无人飞机低空低容量喷雾的喷头配置、配套药剂、飞防助剂、作业参数等技术体系,对于重要农作物病虫害如稻纵卷叶螟、水稻纹枯病、小麦蚜虫、玉米黏虫等防治效果均在80%以上,在各地病虫害防控中发挥了重要作用。但是,植保无人飞机喷雾作业过程中,还存在炸机或失控、雾滴飘移药害、药液分层结块、防治效果不稳定等问题。通过汇总分析植保无人飞机在重要病虫草害防治工作的成功经验和安全事故,本文提出植保无人飞机低容量喷雾技术将会得到更广泛的应用,植保无人飞机专用药剂和配套助剂、变量施药、多传感器数据融合、多机协同、精准施药、施药标准和规范等都将得到长足的发展,为现代农业和智慧农业发展提供技术支持。

果园风送喷雾机气助式喷头风力性能数值模拟与试验

针对直筒型气助式喷头风力性能较弱的问题,结合单点风速测试和数值模拟,研究了一种"尾部先收缩后扩张"气助式喷头的尾部参数对风力性能的影响规律。首先,采用雷诺平均N-S(Navier-Stokes)方程及RNG(Renormalization group)k-ε湍流模型,建立了该型喷头的流场计算模型,基于风速测试验证了该模型的有效性与可靠性;其次,通过数值计算对比了两种喷头的风力性能,结果表明,在进口参数总压105 600 Pa、静压105 200 Pa时,本文所提喷头出口平均风速是直筒型喷头对应值的1.36倍。为了研究尾部参数(收敛段内缩长度、扩张段高度)对本文所提喷头风力性能的影响,以数值计算、Opt LHD(Optimal latin hypercube design)试验设计、径向基函数神经网络(Radial basis function neural network,RBFNN)为理论基础,构建了风力性能参数的代理模型,出口端流量、平均风速的代理模型R2分别为0.983 54、0.987 28,表明该模型可用于喷头风力性能预测,指导参数科学配置。基于代理模型,对喷头风力性能参数的影响因子进行了分析及单目标优化,随着扩张段高度、收敛段内缩长度的增大,出口端平均风速均呈现下降趋势,而流量均呈现先上升后下降的变化趋势;当扩张段高度、收敛段内缩长度取值为1.08、5.39 mm时,出风量达到最大值0.017 9 kg/s;而两值分别取0、0 mm时,末端平均风速达到最大值67.9 m/s。针对末端流量、平均风速相互矛盾的问题,进行了多目标优化,得到了喷射性能参数最优Pareto解集,为气助式喷头与果园间的优化匹配设计提供了参考。

风送喷雾气流衰减与扩展规律分析与试验

针对果园风送喷雾对气流的特定需求,为了明确喷雾机出口处到果树冠层间的气流分布规律,在环向出风式喷雾机基础上,采用量纲法理论分析喷雾气流的轴向速度衰减规律、射流扩展规律,并在Ansys 15.0 Fluent平台上选用Realizableκ-ε模型仿真了初速度为10、15、20m/s下的衰减与扩展规律。同时,结合试验数据建立了喷雾气流衰减模型uc=0.5 7 8 u0x^(-0.5),模型显著性检验F值小于临界值;气流边界扩展模型b=0.154 x,模型的决定系数为0.972 4。该研究可为果园风送喷雾机设计及气流场分析提供参考。

综掘面粉尘最佳分布的风筒出风口参数调控规则研究

目前,综掘面风筒出风口风流不能随时变化,不能满足通风降尘的实际需求,造成了安全隐患和污染风险的急剧上升。而风筒出风口方向角度、口径及前后距离参数变化调控可以优化粉尘运移分布,有效提高降尘效率。研究采用粗糙集理论、有限元流场数值模拟技术及井下测试验证手段对综掘面不同巷道的空间尺寸和出风口方向角度、口径及前后距离参数下的调控规则获取方法进行研究,建立决策信息系统、属性约简的区分矩阵算法、规则获取的启发式值约简算法,并进行了出风口参数调控规则的获取及表达。对调控后粉尘质量浓度的分析可知,巷道内粉尘质量浓度超限区域面积明显减少,较原始场司机位置处的降尘率可提高48%,为综掘面粉尘最佳分布和高效通风降尘提供了理论依据。

喷杆运动与喷雾沉积分布变异系数关系试验研究

喷杆式喷雾机被广泛用于作物病虫草害的防治和液态化肥的喷施,可以增大农作物的产量;然而,喷雾机在起伏不平的田间行驶时,地面起伏会导致喷杆发生无规律运动。为了探明喷杆运动对喷雾沉积分布的影响规律,通过在喷杆末梢安装超声波测距传感器和加速度传感器,测量喷杆的滚转运动及垂向振动加速度,同时在田间布置水敏纸,测量沿着喷杆方向和行驶方向的雾滴分布均匀性变异系数。使用双GPS辅助的惯性测量系统获取喷雾机底盘的运动姿态和运动轨迹,将测得的喷杆运动与水敏纸测得的沉积分布量对应起来,通过对试验数据分析车体晃动、喷杆运动、喷雾分布变异系数之间的关系。结果表明:对无减振悬架的喷杆喷雾机底盘晃动越剧烈,喷杆的不规律运动及弹性变形越大;A组覆盖率试验采样位置处喷杆两侧高度差374mm,对应的横向喷雾分布变异系数为80.38%;B组位置处喷杆高度差118mm,对应的横向喷雾分布变异系数为65.48%;喷臂两侧高度差越大,雾滴分布的变异系数越大。同时,喷雾机垂向振动加速度比前进方向的加速度大,喷杆垂直面内的振动较大,导致测得的沿喷杆方向的雾滴覆盖率变异系数大于行驶方向的变异系数。

气体喷射压缩器变工况激波特性分析与试验

为了解不同操作压力下的激波特性,采用试验与数值分析相结合的方法,测得不同出口压力下(0.105,0.110,0.115,0.120,0.125,0.130,0.135 MPa)的喷射系数;采用FLUENT赫数分布;对试验值与仿真值进行对比分析,平均误差率为12.5%,验证了模型的准确性。结果表明:受操作工况的影响,压缩器喷嘴出口处和扩散器内出现了激波,且在工作压力和引射压力一定的情况下,喷嘴出口处的激波是不随出口压力的变化而改变的;压缩器出口压力为0.105～0.12 MPa激波,双激波使得流体由超音速减至亚音速时消耗了大量的能量,而单激波时消耗能量则较少;压力为0.135 MPa时,喷射器出现回流,不能正常工作;在出口压力为0.125 MPa,吸入口压力为0.074 MPa,当工作压力为0.4 MPa时,压缩器内部出现微弱激波,且工作压力越大,激波现象越严重。

钢索约束下喷杆臂的动力学行为数值模拟与试验

针对中小型喷杆喷雾机在田间作业时受障碍物激励,钢索约束下的喷杆臂易产生急停振荡,影响施药效果的问题,开展钢索约束的下喷杆臂动力学行为建模与试验研究。首先,建立钢索约束的下喷杆臂动态响应理论模型。然后在搭建的钢索约束下的喷杆臂振动试验系统上,研究在阶跃激励作用下喷杆臂的动态行为。采用多通道动态测试系统获取喷杆运动的时域响应特性,验证钢索约束的下喷杆臂动态响应理论模型的仿真结果,仿真结果与实验结果的相关系数最小值为0.9104,最大相对误差为10.44%。建立的模型和实验结果为后续基于变阻尼的喷杆臂振动平衡控制研究奠定基础。

喷雾机喷杆有限元模态分析与试验

针对喷杆喷雾机在田间正常作业时由于路面凹凸不平所引起的喷杆振动问题,对一种五段式喷杆进行了研究。利用Pro-E建立了该喷杆的三维几何模型,并采用ANSYS对该喷杆的有限元模型进行模态分析,求解出喷杆的前8阶固有频率和模态阵型,结果显示:前6阶固有频率均在10Hz以下,喷杆容易发生共振。通过锤击法对该喷杆进行模态试验,对比有限元试验与模态试验,结果发现:喷杆前8阶共振频率差均小于10%,各阶振型所对应的模态置信准则都大于0.8,验证了理论分析的准确性。此次有限元分析可为喷杆的进一步优化设计和动力学分析提供理论依据。

碳钢表面防腐超疏水TiO_(2)/PDMS涂层的制备及性能

针对碳钢腐蚀电位相对更负、更容易发生腐蚀的特点,在Q235钢表面制备超疏水TiO_(2)/PDMS涂层以提高其耐蚀性能。采用表面活性剂分散纳米TiO_(2)并进行改性,然后与PDMS混合,用溶胶凝胶法在Q235钢表面制备有聚二甲基硅氧烷(PDMS)过渡层的TiO_(2)/PDMS超疏水涂层。借助扫描电镜(SEM)、接触角测量仪、红外光谱(FT-IR)及X射线衍射仪(XRD)表征其表面涂层的表面形貌、化学成分及疏水性能,用电化学试验和浸泡试验测试其防腐性。结果表明:TiO_(2)/PDMS涂层表面具有独特的微纳结构,与水的接触角达到154.3°;其腐蚀电位由碳钢的-0.77 mV正移至超疏水涂层的-0.24 mV,腐蚀电流密度则下降两个数量级,即从5.02×10^(-6)A·cm^(-2)下降至3.95×10^(-8)A·cm^(-2);超疏水涂层的交流阻抗值高于碳钢基底3个数量级。经过7 d的3.5wt.%NaCl溶液浸泡,超疏水涂层并未发生失重。制备的TiO_(2)/PDMS超疏水涂层具有超疏水效果和良好的长期耐腐蚀性。