核桃振动采收研究现状与发展趋势

核桃作为一种高附加值的经济作物,具有广泛的市场需求和良好的经济效益。随着我国核桃种植面积的不断扩大和农业机械化的发展,核桃采收存在的采收率低下、采净率不高的问题日渐凸显,研制适合我国不同种植模式需求的核桃高效采收装备对于促进核桃生产规模化、推进农业科技创新具有重要意义。针对国内外核桃采收技术与装备的发展,综述了对于立地条件复杂的山核桃、小行距矮化密植种植模式下的核桃以及标准果园种植模式下的核桃适用的机械采收设备的研究现状,从树枝振动、树干振动和树冠振动3个角度对其振动机理进行了分析论证,并就国内外振动采收的激振夹持方式与激振参数进行了分析。分析了当前振动采收技术在实际应用过程中存在的主要问题,并指出了结构复杂、工作参数难确定、智能化程度不高是制约我国核桃采收机械发展的因素。提出了未来核桃振动采收智能化、多样化的发展趋势,通过在激振机理、能量传递、精准定位、柔性作业等方面开展深入研究,可为振动采收技术与装备的发展提供一种新思路。

叶片风振响应空间运动姿态及雾滴沉积效果分析

风送喷雾技术可有效提升雾滴向冠层内部的输送能力,增强雾滴在树冠各处的覆盖均匀性,但气流对单一叶片的动态响应及雾滴沉积的细观作用效果还不清楚。该研究通过风洞内的稳定气流对单一梨树叶片进行风振响应试验,追踪叶片表面代表叶片形态的4个特征点,构建模拟叶片的三维空间运动模型,分析研究特征点的空间运动轨迹及叶面雾滴沉积效果。研究结果表明:低于临界风振响应速度,叶片基本稳定于一定抬升角位置,大于等于临界风振响应速度,叶片的稳定状态才会破坏,出现大幅度的摆动与翻转的复合运动响应,且运动响应具有周期性特征。对应5、7和9 m/s风速下,在一个周期内叶尖的空间运动总行程分别为180.61、1140.77、766.33 mm,叶片总扭转角分别为290.7°、896.8°、716.2°。雾滴沉积试验中,风速低于5m/s,雾滴主要沉积于面向气流方向的叶面,随着气流速度增大,正面雾滴沉积覆盖率由43.2%逐渐减小为10.3%;大于等于风速5m/s时,叶片正反两表面均有雾滴沉积,但雾滴主要沉积亲水性较好的叶片反面上。提出了应用叶片的空间运动瞬时位置的实际坐标构建模拟叶片位姿,可清晰体现叶片的空间位姿及运动过程。研究结果可进一步揭示风送喷雾过程中载雾气流与动态叶片的沉积作用机理。

脉动燃烧器研究进展及其在病虫害防治中的应用

目前,Helmholtz型脉动燃烧器被广泛应用且前景良好。其具有环保节能、燃烧效率高、传热特性佳、热效率高以及排放污染少等诸多优点。将Helmholtz型脉动燃烧器应用于病虫害防治装备的研制,对稳定作物生产、提高作物品质、增加种植效益以及发展科学植保和绿色植保具有重要意义,有助于保障生态可持续。概述Helmholtz型脉动燃烧器的工作原理,梳理脉动燃烧器的研究发展现状,总结Helmholtz型脉动燃烧器在病虫害防治方面的应用研究。目前便携式脉动燃烧病虫害防治装备存在人机工程学缺陷、土壤蒸汽消毒机热动力源耦合关系不明确、脉动燃烧机理研究不够深入且脉动燃烧器结构简单、装备智能化程度低等问题。提出应用现代化技术研究脉动燃烧机理,研制脉动燃烧病虫害防治装备新型结构与机型,运用智能化、现代化技术开发大型车载式病虫害防治机械,发展脉动燃烧病虫害防治机械智能控制模块的发展对策。

土壤蒸汽消毒机的脉动燃烧器喷管结构及工作特性

为解决因连作障碍等引起的设施园艺中土壤病虫害防治问题,拟开发一种以脉动燃烧器为热动力源的土壤蒸汽消毒机。根据土壤蒸汽消毒机的最小蒸汽量为100 kg/h,确定脉动燃烧器的最小功率为28.2 kW。脉动燃烧器主要由燃烧室与喷管组成,采用长度为200、400、800、1000 mm的直喷管和800 mm的弯喷管,通过法兰拼接组合成不同长度的直喷管(600、800、1000、1400、1600、1800、2200、2600、2800、3000 mm)和弯喷管(800、1600 mm),研究不同喷管结构对脉动燃烧器启动性能、工作稳定性能等的影响。结果表明:喷管长度在800~2600 mm启动;工作频率与压力振幅呈线性关系,频率高,压力幅值大;同一长度直喷管的燃油消耗率、频率与压力振幅均大于弯喷管的,且油门开度2、3、4时弯喷管燃烧器压力振幅标准差小,具有更好的稳定性;喷管长度为1800 mm左右的直喷管脉动燃烧器性能最佳。故选择喷管长度为1800 mm的弯喷管脉动燃烧器作为土壤蒸汽消毒机蒸汽发生装置热源,既能保证脉动燃烧器的工作特性,又能促使蒸汽发生装置小型化。

基质土壤蒸汽消毒传热试验与分析

土壤消毒是设施种植中直接影响产量和品质的关键环节,而蒸汽消毒是最环保可靠的消毒方式,研究蒸汽在设施基质土壤中的传热效果。在试验过程中通过搭建基质土壤传热性能测试平台,研究出汽孔深度、蒸汽通入时间、蒸汽压力、土壤含水率各因素对蒸汽在土壤内传热效果的影响,并探究蒸汽从发生装置产生至1 h之间土壤温度随时间的变化规律。研究结果表明:当针头出汽孔深度为160 mm,蒸汽压力为0.4 MPa、通入蒸汽时间为8 min时土壤传热效果最佳,并且土壤含水率越高,其传热效果越好。在最佳因素条件下,通入蒸汽时间为8 min时土壤温度便可以迅速增长到最大值,且30 min后基本能维持在60℃以上同时满足杀毒要求。确定出汽孔深度、蒸汽通入时间、蒸汽压力、土壤含水率最佳参数后,结合实际消毒要求设计出一种与可移动式土壤蒸汽消毒机配套的罩盖式多针头蒸汽盘。

不同补光灯对温室草莓生长发育和光合特性的影响

以‘妙香7号’草莓为试材,在69团温室基地进行草莓补光试验,设置常见补光灯类型红蓝比9∶1防水LED补光灯(T1)、全光谱防水LED植物补光灯(T2)、红蓝光比5∶1防水LED补光灯(T3)和不补光(CK)4个处理,探讨不同类型补光灯对温室草莓生长发育和光合特性的影响,运用隶属函数法对草莓果实品质和产量等指标进行综合评价,筛选出最优处理,以期为伊犁地区温室草莓的优质生产提供参考依据。结果表明:不同补光处理均能使草莓叶片增大,叶片变厚,叶绿素含量增加,并能提高草莓植株的光合参数,利于草莓生长发育。还能提高果实单果质量、可溶性糖含量、维生素C含量以及可溶性固形物含量,改善果实品质,增加产量。综上,红蓝比9∶1防水LED补光灯作为温室草莓补光光源更有利于草莓生长发育,提高果实品质,增加产量。

脉冲式烟雾水雾机工作频率影响因素研究

脉冲式烟雾水雾机以脉冲发动机为动力,可施放烟雾或水雾,从而满足植物不同生长时期的施药要求。脉冲式烟雾水雾机工作频率取决于其声学结构条件、加热条件以及药液烟化或雾化时反馈作用共同耦合时的振荡频率。如不满足任一条件或反馈扰动过大,则无法形成振荡系统,或使原有的系统停止振荡,从而导致发动机熄火。通过改变脉冲发动机油门开度、药液类型(用0^#柴油和清水代替热雾剂农药和水雾剂农药)以及进入喷管内的药液流量,对脉冲式烟雾水雾机进行了工作频率的影响因素研究。结果表明,不喷药状态时,实际工作频率高于理论工作频率,平均相对误差为26.6%;喷药状态时,热雾剂或水雾剂农药进入喷管内热力烟化或雾化后,均会引起实际工作频率的下降,水雾剂农药雾化后工作频率的下降幅度大于热雾剂烟化后的频率下降幅度,水雾剂农药热力雾化比热雾剂热力烟化对原有脉动燃烧振荡系统的扰动大。据此重新构建了脉冲式烟雾水雾机喷烟雾或喷水雾工作频率的数学模型。喷烟雾和喷水雾状态下,工作频率与药液流量之间均呈负比例线性关系,其比例系数分别为-0.1357、-0.1157 Hz·h/L;工作频率与燃油消耗率之间均呈正比例线性关系,其比例系数分别为38.58、30.73 Hz·h/L。应用新构建的模型所引起的最大相对误差只有2.2%和1.4%,表明构建的工作频率数学模型可用于脉冲式烟雾水雾机在常规喷药量范围内工作频率的计算。

用于振动采收的有果有叶果树振动模型构建

现有的果树振动有限元模型仅对果树的枝杆部分进行重建,忽略了果树的果实与树叶对果树固有频率的影响。该研究提出了一种将激光扫描技术与有限元法相结合,用空间6自由度梁单元构建果树空间振动模型。基于研究果实和树叶在树枝上的位置和质量分布规律,构建果树有果有叶、无果有叶、无果无叶振动模型。并对一棵小型实体银杏树分别处于有果有叶、无果有叶和无果无叶3种状态的频谱特性进行测试,并与构建的理论振动模型计算的各阶固有频率进行比对分析。结果表明,计算固有频率数量要多于实测所体现出来的固有频率数量,但实测固有频率均可在仿真频率中找到十分相近的值,且仿真模型的果树各枝振型幅值与实测的各枝加速度响应幅值相互的对应关系基本吻合;计算模型的最大相对误差为5.76%。该研究所述建模方法能够较准确有效地获取果树固有频率。

基于高光谱成像的油茶籽含油率检测方法

为了快速准确地检测油茶籽含油率、解决传统检测手段费时费力等问题,提出了一种基于高光谱成像技术的油茶籽含油率检测方法。应用光谱集Ⅰ(400~1 000 nm)和光谱集Ⅱ(900~1 700 nm)两组高光谱成像系统采集油茶籽的漫反射高光谱图像,并结合化学计量学方法建立油茶籽含油率的回归预测模型。结果显示,在不经预处理的情况下,两组光谱集数据建立的偏最小二乘回归模型精度最高:光谱集Ⅰ的预测集决定系数R^(2)_(p)为0.681,均方根误差(RMSEP)为2.89%;光谱集Ⅱ的R^(2)_(p)为0.740,RMSEP为2.92%。通过对比7种不同的变量选择方法发现,两组光谱集采用遗传算法筛选特征波长后建立的PLSR模型精度最高:光谱集Ⅰ的R^(2)_(p)为0.694,RMSEP为2.82%;光谱集Ⅱ的R_(p)^(2)为0.779,RMSEP为2.54%。通过对比光谱集Ⅰ和光谱集Ⅱ的建模效果发现,使用光谱集Ⅱ建立的PLSR模型的性能更好,因此900~1 700 nm波段比400~1 000 nm波段更适用于油茶籽含油率的检测,进一步验证了利用高光谱成像技术实现油茶籽含油率预测值分布可视化的可行性。

树木精准施药技术研究进展

树木精准施药大多利用高速气流将药液输送至冠层,理想的农药沉积需要药量、风量与靶标特征相匹配,在保证农药有效沉积的情况下提高农药使用效率,降低农药残留。从靶标探测、施药量控制、风量调节等三方面对现有精准施药技术的研究成果进行评述。靶标探测是精准施药的基础,归纳分析了红外技术、机器视觉、超声波、激光雷达等传感器用于获取树木靶标位置、冠层体积、枝叶稠密度、病虫害程度等喷雾决策信息的技术与方法,指明多传感器协同的作物靶标特征及病虫害程度在线探测的发展方向。药量与风量控制是精准施药的重要手段,总结了现有药量和风量决策与控制技术,指出在风量需求理论方面研究的不足,以及缺乏成本低、响应快的药量与风量调控装备。对国内外典型的地面与航空精准施药装备进行介绍,提出农林精准施药技术的发展需要与标准化种植模式推广相配合的建议,发展特种施药装备以及开发多机协同的立体智能植保系统,以期提高农林机械化水平。

Data-SSI与图论聚类结合识别果树固有频率

果树的固有频率是林果振动采收机械设计的重要依据之一。为有效识别果树的固有频率,该研究提出了基于数据驱动随机子空间Data-SSI(Data-driven Stochastic Subspace Identification)法与图论聚类稳定图相结合、仅以果树的输出响应信号对果树进行固有频率识别的方法,以尽量减少人为主观因素的影响。将该方法用于一棵室内小型银杏树和一棵室外较大银杏树固有频率的识别并与冲击力锤频谱测试结果进行对比分析。结果表明,室内小型果树在随机激励下采用本文方法识别结果与频谱试验结果最大相对误差为4.17%;室外大型果树在环境激励下所提方法识别结果与频谱试验结果平均相对误差为2.88%,最大相对误差为6.02%。本文方法对仅基于输出响应信号的果树固有频率识别具有一定可行性,可为果树智能化共振采收时快速准确确定共振频率提供参考。

农药液滴在植物枝叶表面润湿特性研究进展

目前用于农林业病虫害防治的农药液滴不能很好的粘附到靶标叶片表面上,导致农药投入量高,靶标针对性差,农药浪费严重,提高农药利用率的前提是掌握农药液滴在植物叶片表面上的润湿过程。从试验研究、理论分析和数值模拟这3个方面分析农药液滴在植物枝叶表面的润湿附着特性,阐述叶片表面形态和表面活性剂对农药液滴表面张力及接触角的影响,分析多尺度表面结构与农药液滴铺展的关系,综述计算流体力学(CFD)技术在预测农药液滴润湿特性领域的应用。现有文献中表明目前以重复试验为主的方法成本高、周期长,而数值模拟适用性广,是未来农林领域重要的研究方向,为与之匹配的喷雾设备研制和农药制备提供理论依据。

果实振动响应时的空中运动数学模型

现有的高速摄影技术主要用于研究果实运动时以果实表面某一特征点作为果实质心的运动状态,该方法实际上只能反映出果实表面特征点的运动轨迹及瞬时位移、速度及加速度,并不能反映果实质心在空间瞬时的平移、摆动及旋转姿态。该文提出了一种将果实空间运动分解为对应果实空间运动瞬时姿态的平移、摆动及旋转的计算方法。通过制作实体单位连体基坐标系并确定其初始静态位置,建立果实在绝对坐标系中的表面特征点坐标与连体基坐标系的转换关系,确定在运动过程中果实上连体基坐标的动态绝对坐标,基于相邻两时刻点连体基坐标中的位置变化关系计算果实瞬时动态位移、速度及加速度,以及果实摆动与旋转的瞬时角度、角速度及角加速度运动参数。应用ADAMS计算软件,通过设定特定的平移、摆动及旋转的复合运动关系进行运动仿真,应用该文构建的计算公式进行计算,将计算结果与理论仿真值进行对比,确定计算公式的计算精度。位移最大单向平均绝对误差只有5.9×10^-8 mm,且位移、速度及加速度的绝对误差存在10^3数量级的逐步放大,位移与速度的相对误差完全一致,加速度相对误差则大于位移与速度,最大加速度平均绝对误差与平均相对误差分别为6.5×10^-2 mm/s2及4.13×10^-2%,摆动与旋转的最大平均绝对误差分别为5.43×10^-2与9.51×10^-2°/s2。结果表明,该文构建的计算方法应用于求解果实的瞬时运动姿态是可行的。

基于集中质量的银杏树动力学建模研究

果树动力学模型的建立能够快速准确地分析果树在振动情况下的响应,能够为果树在振动采收过程中激振参数和激振方式的选择提供依据。为建立不同分枝结构银杏树的动力学模型,分析研究银杏树的动力学特性,基于集中质量对I型的单轴分枝、单一Y型的合轴分枝和多级Y型的合轴分枝银杏树建立不同的动力学模型,利用Matlab中Simulink子系统封装技术对所建模型进行仿真。结果表明:三棵果树的基频均小于3.00 Hz,集中质量模型计算的最大谐振频率为24.20 Hz。与试验结果进行对比分析发现谐振频率的阶数、数值、区间在主干和侧枝之间都存在一定的偏差。受到模型自由度的限制,基于集中质量的果树动力学模型只能激发出与模型自由度数相同的谐振频率,只有通过增加更多分枝形成更多自由度才可获得更多阶的谐振频率及更宽的频率范围。

基于等效静态载荷法的大型振动筛轻量化处理

振动筛广泛应用于农业、煤矿、木工等行业,且均朝着大型化、高效化方向发展。大型振动筛工作一段时间后较易出现裂纹等疲劳破坏现象。该研究针对新型BF14260大型振动筛,分析了整体结构强度,确定了最大等效应力位置及主要应力分布区域,结合等效静态载荷法和子模型法,构建振动筛筛箱主框架等效静态子模型,将动态优化问题转化为静态优化问题,进行拓扑概念优化及实用模型重建,进一步进行局部强化处理,分析比较了不同处理方法的最大及较大应力节点的动态等效应力变化关系。结果显示拓扑优化处理全面有效降低应力值,且有效降低动态应力波动频率,即改善梁受力波动的稳定性以提高梁的疲劳工作寿命;局部强化处理在拓扑优化处理基础上明显降低了最大等效应力值,即使整个梁构件承载的应力获得全面有效的下降,改善了应力分布。最终优化效果为最大应力由79.4MPa下降至49.3 MPa,下降37.9%。质量减轻1 080 kg,减少了25.6%。该研究所提方法可有效解决复杂结构的动态优化问题并提高优化效率。

聚酰胺-聚ε-己内酯多嵌段共聚物合成、表征及反应动力学的研究

本文采用双羧基尼龙1010预聚物和双羟基聚δ-己内酯预聚物经熔融缩聚制得了不同嵌段链长度和不同软硬链段含量的尼龙1010-聚δ-己内酯多嵌段共聚物,并通过分子量(VPO)、核磁共振谱(1H NMR)和热分析法(DSC)对该共聚物进行表征。同时,对尼龙1010和聚δ-已内酯熔融缩聚反应动力学作了研究。结果表明,该反应为二级反应,活化能为ΔΕ=58.2kcal/mol,反应常数K=1.36×10^(22)·e-2.93×10^(4)/T。

香梨内生拮抗细菌的筛选及对梨火疫病的生防潜力

该研究以健康香梨树的新鲜花器、当年生新生枝条、叶片和果实为试验材料,采用植物组织内生细菌分离法获得内生细菌菌株,培养菌落,并采用平板对峙法初筛和发酵液复筛对梨火疫病菌(Erwinia amylovora)、梢枯病菌(Pseudomonas syringae pv.syringae)和腐烂病菌(Valsa mali var.pyri)具有抑菌作用的细菌;将筛选获得的拮抗梨火疫病菌的菌株通过喷施香梨离体花序和盆栽杜梨苗测定其防病效果,以发掘内生细菌的生防资源,为探索梨树病害的生物防治途径奠定基础。结果显示:(1)从香梨枝条、叶、花和果实组织中共分离出337个内生细菌菌株,其中有14株具有明显的抑菌作用;进一步筛选出对梨火疫病菌、梢枯病菌和腐烂病菌具有抑菌作用的细菌分别有8株、9株和4株,其中ZN5、SN19和HN9菌株对梨梢枯病菌和腐烂病菌均有拮抗作用,HN89菌株对3种病原菌都具有较强的抑菌作用;共筛选出对梨火疫病菌具有抑菌作用的7个菌株(SN37、HN89、HN98、HN143、HN126、TN68、TN16)和具有竞争作用的TN50菌株。(2)内生菌株TN50预处理(喷施)对预防香梨花腐的效果显著,其防效(52.36%)与农用链霉素(60.67%)相近;HN89的防效(39.66%)其次;内生菌株TN50、HN89和SN37预处理(喷施)能够显著降低盆栽杜梨苗嫩枝的枝枯率和病情指数(P<0.05),7~15 d的平均保护性防效分别为67.20%、54.32%和45.91%,治疗性防效分别为63.88%、52.10%和36.17%。(3)结合形态特征和16S DNA序列分析,TN50、HN89和SN37菌株分别鉴定为克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.)和假单胞杆菌属(Pseudomonas sp.)。

基于有限元的多级Y型银杏树模态分析与试验

机械振动采收是林果采收目前最有效的方式,研究林果树的固有动力学特性能够为果树在振动采收过程中激振器激振参数的选择提供依据。利用移动二维激光扫描技术获取多级Y型银杏树的点云数据,通过点云数据的处理重建树木的三维模型并采用Creo进行实体化处理,使用ANSYS对银杏树进行有限元分析并与测试结果进行对比验证。结果表明:主干和分枝之间存在一定的运动独立性,随着侧枝的分级细化会出现除主干谐振频率点以外更多的谐振频率。在有限元分析条件下银杏树的各阶谐振频率均成对出现,在同一阶模态中,仅有一个或几个树枝能够同时出现显著的振动现象,并且最大变形位置均出现在树枝末梢,以某个特定频率对银杏树进行激振并不能引起所有树枝的振动。有限元分析与试验测试结果之间的最大相对误差在低于15 Hz的低频区和高于15 Hz的高频区分别为10.40%和6.75%,有限元方法可以有效地分析果树的动力学特性。

出风口导流分割对轴流式果园喷雾机流场的影响

针对轴流式果园风送喷雾机,构建了风送系统试验平台,进行了内外部流场的仿真分析与试验验证。分别设定了10,15及20 cm出风口间距的单双出风口结构进行试验。仿真结果表明:在挡风板上施加导流锥后,出风口处最大风速提高了36.8%,可显著提高风机的输出效率;出风口横截面上的风速分布,由轴心沿着半径增大方向直至出风口处,风速呈现增大趋势关系,距风机中心相同半径处的风速值基本一致,沿垂直中心轴左右对称分布;出风口风速沿周向分布,最大风速发生在下止风板左右两侧,离开下止风板出风口附近,周向速度分布基本一致;基于等风量分配条件,采用引流板分割成双出风口,改善了单出风口处气流速度分布的不均匀性,尤其有效提高了风筒出口附近的风速。风机外部流场的实测值与仿真值的最大平均绝对误差不超过1.67 m/s,说明采用的仿真方法可行。间距为15 cm的双出口风机形成的内部流场出风口处风速与外部流场的平均风速及最远处的末端风速均具有良好的综合特性。研究表明采用导流锥、15 cm间距、双出口结构型式的轴流式果园风送喷雾机具有良好的综合特性。

睡眠异常验案一组

在睡眠中发生,或因睡眠而加剧的各种功能失调是睡中异常。包括诸多病证。今择录本人几十年临床医案累积中梦游、梦魇、梦惊、梦语、梦交、齘齿验案一组。