基于广义加性混合模型(GAMM)的沙柳特征因子动态变化

【目的】对沙柳特征因子的动态变化进行研究,分析环境因子影响下的地径、枝高动态变化过程。【方法】采用样地调查、样本采集、气象数据收集等手段,基于广义加性混合模型(GAMM),以灌丛、枝条以及二者的嵌套作为随机效应,探究灌木地径、枝高与土壤水分(SM)、年平均降水量(MAP)、年平均气温(MAT)及年龄等影响因子的动态变化规律。【结果】1)对于不考虑随机效应的广义加性模型(GAM),灌木地径与影响因子呈较强的非线性关系(有效自由度E均大于8.20,且P<0.001),枝高仅与时间呈非线性关系,与其他影响因子均为线性关系。2)相较于GAM,GAMM在随机效应的影响下,地径与各影响因子之间非线性显著降低(E变小),但在以灌丛为随机效应的模型中,地径与年平均气温趋于线性关系(E为1),而枝高与时间的非线性关系更强,与其余影响因子仍呈线性关系。3)考虑随机效应的GAMM比GAM的拟合结果更优,且嵌套模式下的GAMM拟合效果最好。【结论】沙柳不同特征因子对环境因子的响应有差异,而相比枝高,地径的变化程度更大。研究结果有助于掌握沙柳特征因子的动态变化对环境因素的响应机制,为进一步探究沙地生境变化过程中植物种群变化、植被演替及植被管理提供科学依据。

不同含水率条件下含瓦斯煤改进邓肯-张模型

为建立能够合理反映含瓦斯煤在不同含水率和围压工况下的力学特性模型,首先基于已有的含瓦斯煤常规三轴试验,分析其在不同围压和含水率条件下应力-应变特性;其次结合邓肯-张模型与Janbu公式得到相关的邓肯-张模型参数;然后建立初始弹性模量、破坏应力与各影响因素的拟合公式,构建能表征不同应力水平下含瓦斯煤变形规律的改进邓肯-张模型;最后对修正后的模型进行验证,对模型精度进行评价。结果表明:含水率的增加是引起含瓦斯煤模型参数动态变化的重要原因;提出的改进模型预测曲线与实际的试验曲线具有良好的吻合度,该修正模型可以准确反应不同围压和含水率下含瓦斯煤的应力应变特性。

不同成熟期哈密瓜坚实度变化规律及相关性研究

坚实度是哈密瓜成熟度的重要参考指标之一。为了研究哈密瓜成熟期坚实度的变化规律,结合试验条件,对2种不同成熟期的哈密瓜质量、纵横径、坚实度等指标进行测量,研究不同品种、不同成熟期、不同原始光谱、不同检测部位哈密瓜的坚实度指标变化规律,分析各指标之间的相关性,并结合高光谱技术建立哈密瓜不同检测部位坚实度与成熟度的预测模型。试验建模结果显示,赤道阳面部位的模型相关系数:校正集相关系数Rc=0.982,预测集相关系数Rp=0.832;赤道阴面部位的模型相关系数:Rc=0.889,Rp=0.878;果脐部位的模型相关系数:Rc=0.626,Rp=0.821。结果表明,哈密瓜坚实度指标的变化规律与成熟度具有相关性,且不同检测部位的坚实度值存在差异,赤道部位检测结果优于果脐部位。此研究结果为确定哈密瓜的最佳采摘期提供理论参考依据。

玉米深层干燥影响因素与水分变化规律研究

针对玉米干燥过程中水分变化规律认识不深入,导致实际生产中粮食干燥设备干燥控制自动化水平有限等问题,采用热风深层顺逆流干燥装置,探究高水分玉米在烘干过程中水分与干燥段内温度、湿度和排粮频率之间的变化规律;利用皮尔逊相关性分析法验证干燥段内水分与温度和湿度之间的相关性;利用过程模拟软件对干燥过程进行模拟分析,探究加热温度和干燥温度对干燥过程的能耗和能量效率影响,并进一步分析干燥过程的能量分布情况。结果表明:干燥过程中玉米的水分变化与干燥段内温度和湿度均具有强相关性。当排粮频率为10 Hz,烘干温度从70℃增加到90℃,达到安全水分干燥时间从225 min减少为135 min,而排粮频率较高时(20 Hz),不同烘干温度下的玉米水分变化规律较相近。此外,烘干30 min后计算的玉米水分与温度及湿度的R值都大于0.9,表明干燥过程中玉米的水分变化与干燥段内温度和湿度均具有强相关性。进一步通过模拟计算结果表明,当空气加热温度从70℃增加到100℃,干燥能量效率从54.8%明显升高至73.0%,而干燥温度从45℃增加到50℃,能量效率从73.0%降低至66.4%。增加空气加热温度和降低干燥温度可以降低空气热损失,有助于降低干燥过程能耗并提高能量效率。

On the Liquid-Vapor Phase-Change Interface Conditions for Numerical Simulation of Violent Separated Flows

Numerous models have been proposed in the literature to include phase change into numerical simulations of two-phase flows.This review paper presents the modeling options that have been taken in order to obtain a model for violent separated flows with application to sloshing wave impacts.A relaxation model based on linear non-equilibrium thermodynamics has been chosen to compute the rate of phase change.The integration in the system of partial differential equations is done through a non-conservative advection term.For each of these modelling choices,some alternative models from the literature are presented and discussed.The theoretical framework for all phase change model(conservation equations and entropy growth)is also summarized.

人工神经网络的激光熔覆层特征分析

为了分析激光熔覆层特征状态,提高激光熔覆质量,对基于人工神经网络的激光熔覆层特征分析方法进行设计。首先制备激光熔覆样本;将样本制作工艺参数输入遗传算法神经网络,建立激光熔覆层特征变化规律预测模型,分析几何特征与激光工艺参数间关联,依据关联分析熔覆层特征的变化情况。结果显示:该方法能够预测激光熔覆层特征变化征规律,宽度最大误差仅为0.003 mm,高度最大误差仅为0.002 mm,稀释率最大误差仅为0.002;不同的扫描速度下,熔覆层的稀释度特征呈现出明显差异,并且在激光功率、送粉速度的变化下,熔覆层特征均发生不同程度的变化。

帽儿山天然软阔叶次生林林分结构动态变化

以帽儿山天然软阔叶次生林为研究对象,通过对其前后4期13 a的数据进行分析,探索帽儿山林分结构动态变化规律,为帽儿山天然次生林科学经营管理提供参考依据。结果表明:2007-2020年间直径分布都近似反J形分布,Weibull模型的R2为0.889~0.917,Logistic分布模型的R2为0.982~0.989,拟合效果均较好。林分径阶分布均匀,树种组成复杂,非空间结构指标中除林分密度(24.18~26.54)增加外,树种多样性(0.809~0.755)、林分稳定性(0.96~1.12)、株数密度均为下降。空间结构在13 a期间变化不明显,林分水平分布格局(0.525~0.518)呈现聚集分布、林木竞争为中庸状态(0.504~0.499)、林分混交程度整体为中度混交(0.615~0.640)、林分垂直复杂度下降(0.542~0.526)、林分空间综合指数变化稳定。综上所述,帽儿山天然软阔叶次生林林分结构保持相对稳定且呈现正向演替趋势,未来需对林分进行适当间伐,扩大生长空间,改善生境条件,同时适当补植红松等珍贵树种,提高经济价值,改善林分格局。

地铁站点短时客流变化规律分析及预测方法

目的:地铁站点短时客流预测是地铁车站运营管理的重要组成部分之一,精准的客流预测结果可为地铁车站的运营计划提供数据支撑,需对地铁站点短时客流的预测方法进行系统、深入的研究。方法:以地铁南京南站(四线换乘站)为例,分析了该站点短时客流的变化规律,发现其在一周内存在3种日客流发展模式。基于此,使用STL(时间序列分解)算法和EMD(经验模态分解)算法对该站的原始进站客流进行双层分解,结合BiLSTM(双向长短期记忆网络)构建了该站的客流预测组合模型。将该组合模型的客流预测流程细分为3个阶段,选取合适的参数值,对输出的预测结果进行对比分析。最后对不同时间粒度的客流统计间隔进行试验,以验证客流统计间隔和模型预测效果的关系。结果及结论:STL-EMD-BiLSTM组合模型在3类日客流发展模式下的平均绝对百分比误差分别为5.0%、6.3%、6.3%。与其余5种预测模型相比,STL-EMD-BiLSTM组合模型的均方根误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差均为最优,这说明该组合模型的有效性和准确性。客流统计间隔增加,模型的预测效果随之提升。

抚河流域气象干旱向水文干旱传播的影响机制研究

气象干旱是水文干旱发生的前兆,探究影响气象干旱向水文干旱传播的主要因素对建立有效的基于气象干旱的水文干旱监测预警具有重要意义。以抚河流域为例,采用标准化降水指数和标准化径流指数分别评估气象干旱和水文干旱,并构建基于流域分布式二元水循环模型的干旱传播评估方法,采用多因素综合影响贡献量分解法量化气候变化和人类活动对干旱传播变化的贡献。结果表明:建立的抚河流域分布式二元水循环模型模拟流域出口断面流量的纳什效率系数大于0.85,相对误差在5%之内;气象干旱向水文干旱传播关系变化的时间是1980s—1990s。相对于1956—1990年,1991—2019年气象干旱向水文干旱的传播率降低了8.3%;在气象干旱向水文干旱传播的影响中,气候变化的减缓作用占主导地位,贡献量为-9.9%;其次是人类活动的加剧作用,贡献量为1.6%;降水作为干旱的主要致灾因子,变化期增加了144.3 mm,这对于减弱气象干旱向水文干旱传播的敏感性起到主要作用。

断层相互作用与地震触发机制研究回顾与展望

断层相互作用与地震触发关系研究是震源物理学领域的热点问题,能够帮助认识强震的孕育过程与物理机理,在地震危险性分析与预测研究中也有良好的应用前景.前人的综述文章从应力触发的基本原理、方法、适用性及多个震例研究的角度,提供了详细的阐述,然而从地震活动性分析这一角度对地震触发的介绍并不详尽,也未对这两个角度的结合和互补提供进一步的探讨.本文从物理模型和统计模型两个角度,综述了过去几十年针对断层相互作用和地震触发机制研究的成果与进展;通过介绍速率-状态摩擦律,展现这一科学问题的内在统一性,并对目前存在的问题和未来的可能研究方向进行了梳理和展望.从物理模型角度,着重分析了断层相互作用来源的几个重要机制:静态应力触发、动态应力触发和黏弹性应力触发,以及计算的基本原理和方法.在统计模型方面,介绍了地震活动性分析的基本原理和方法,重点分析了ETAS模型和b值在断层相互作用和地震触发机制中的应用.从两个模型结合的角度,指出两者互相验证的统一内涵以及速率-状态摩擦律的基本原理和方法.分析指出通过库仑应力计算和ETAS模型这两种不同的角度,可以综合研究多断层或地震之间的应力相互作用,并提供交叉验证,增加结果的可靠性;应用速率-状态摩擦律可以回溯性地研究地震序列的发生过程,为认识地震触发关系和断层相互作用提供了新的视角.

烘干稻谷储藏过程中脂肪酸值变化规律研究与脂肪酸值预测模型的建立

为探究烘干稻谷在储藏过程中脂肪酸值的变化规律,将安徽、黑龙江2019年产的不同品种的稻谷样品以及辽宁地区2020年产的稻谷样品在烘干后进行实仓预埋储藏实验,对预埋样品进行跟踪检测,同时进行实验室模拟储藏实验。结果表明:随着储存时间的增加,稻谷脂肪酸值整体呈现上升趋势,温度越高,脂肪酸值上升越快,上升速率随着储存时间的增加有所放缓,脂肪酸值上升趋势更多受温度影响。初始脂肪酸值较高的样品在后续储藏中也较快的发展为不宜存;在实验室模拟储藏实验数据基础上建立脂肪酸值预测模型并进行实仓验证,拟合效果良好。

不同摊放环境下茶鲜叶失水的变化规律

明确不同环境条件下茶鲜叶摊放过程失水动态变化规律,构建鲜叶水分含量变化的预测模型,从而有效预判摊放程度。本研究通过设置不同的温湿度,考察在一定的摊放时间内茶鲜叶水分的变化情况,利用响应面分析软件建立预测模型。结果表明,在不同环境下茶鲜叶水分含量随摊放时间的延长均呈现先快速下降后缓慢减少的趋势,且低温高湿环境能显著延缓鲜叶的失水速率。通过响应面分析得到鲜叶水分含量和温湿度、时间之间关系的预测模型(R2=0.9977),其具备较高的显著性和拟合度,且预测效果良好。构建的模型能较好地预测不同温湿度摊放环境下茶鲜叶水分的变化情况,对摊放进程的调控具有实际应用价值。

市政工程对既有地铁结构的影响分析

常州市轨道交通1号线聚湖路站整体为单柱双跨整体钢筋混凝土结构形式,明挖法施工,3号出入口为地下一层框架结构。现计划新建聚湖路站与武进万达广场联通口项目(以下简称“联通口项目”),拟建立包含市政通道、车站结构及附属结构的三维数值模型,分析新建市政通道对既有车站结构及附属工程的位移变化规律。研究结论表明:车站总位移5.147mm,出入口竖向位移最大值约为7.442mm,水平位移最大值1.548mm,均满足控制指标要求。联通口在开挖阶段对既有结构的影响最为明显,所以须在施工时加强保护及监测措施。

提升机钢丝绳张力变化规律特性研究

设计了提升机钢丝绳张力数据采集装置,实现了箕斗运行过程中钢丝绳的张力数据采集,完成了张力变化曲线绘制,并结合简化的张力计算模型和提升机的运行曲线对钢丝绳张力变化规律进行了分析。试验数据分析表明:在提升机爬行终了时钢丝绳的张力最大,在箕斗装载和提升机停车卸载时钢丝绳的张力突变最大,对钢丝绳的损坏最严重。

南方土壤墒情变化规律及动态预报研究——以江西省南康市、湖口县为例

利用南康、湖口近20年的土壤墒情观测资料及气象资料,分析了两地土壤墒情变化规律,建立了土壤墒情动态预报模型,为土壤墒情预测提供新方法,为田间水分管理提供科学依据。结果表明,南康、湖口两地土壤墒情具有明显的年变化规律,总体趋势为汛期、冬春季土壤墒情值高,伏、秋时节土壤墒情值低。逐步回归分析土壤墒情变化与气象因子之间的关系,建立了两地分时段的土壤墒情预报模型,并对模型效果进行检验,结果表明各模型均达到了较好的预报精度。

粗粒土非线性剪胀模型研究

粗粒土具有明显的剪胀剪缩性,为非虎克材料。对8种颗粒材料进行了11组三轴试验,将体应变分为球应力和偏应力引起的体应变两部分,并假定弹性变形泊松比为常数,对实测体应变两部分大小进行了分离。假定三轴试验的轴向应变和剪应力引起的体应变服从Rowe剪胀方程,分析表明,对任一种颗粒材料而言,Rowe剪胀方程参数Kf的归一性良好,即不同应力状态下参数Kf均近似为一个常数。在此基础上,基于邓肯–张模型和Rowe剪胀方程,建立了体变模量KP、剪胀模量Kq、剪切模量G三参量与应力状态的关系,初步提出了一种新的非线性剪胀模型。该模型可视为邓肯–张模型的改进型模型。经验证,该模型能比较准确地描述各种颗粒材料的体变过程,是一种物理概念明确,简单实用的非线性剪胀模型。

碾压混凝土坝三维黏弹性分析模型研究

将碾压混凝土施工层面影响带视为横观各向同性体,应用复合材料力学分析理论,深入研究了碾压混凝土坝施工层面影响带的变化规律,提出了具有横观各向同性体性质的渐变规律分析模型,反演分析了反映层面渐变特性的相关参数;据此研究并提出了相应的碾压混凝土三维黏弹性分析模型。实例分析表明,提出的分析模型能较好地反映碾压混凝土施工层面影响带对坝体结构性态的影响。

考虑相变时间效应的结冰试验相似参数

结冰风洞试验是进行飞机结冰和防除冰研究的主要手段,结冰试验相似准则是进行结冰风洞试验的理论基础。针对目前的结冰试验相似准则在明冰模拟方面的不足,本文采用液/固相变的基本理论,对飞机结冰过程的液/固相变传热特性进行了分析和研究。在此基础上,提出了一个新的结冰试验相似参数CT,该参数与基于Messinger结冰热力学模型所得到的相似参数的主要区别是考虑到了结冰的干模式和湿模式,体现了相变的时间效应。通过将新的相似参数引入现有结冰试验相似准则中,可有效避免试验压力与速度选取的随意性。以NACA0012翼型和某超临界翼型为对象,对新相似参数的有效性进行了数值仿真评估,结果显示,采用本文提出的相似参数及相应的试验参数确定方法,能够得到与参考条件一致的水滴收集率和结冰,初步说明新相似参数的是有效的,研究结果对于提高明冰及混合冰试验模拟的精度具有较好的参考价值。

上海市奉贤区土壤墒情变化规律与评价指标研究

土壤水分动态变化研究在农业生产中具有重要意义,是作物科学灌排的基础。运用上海市奉贤区2014—2018年的气象资料及定点墒情监测数据,分析奉贤区土壤墒情的季节变化规律和演变特点,建立以水量平衡法为基础原理的时段墒情诊断模型进行预报,并利用自动监测仪的特性,形成小青菜墒情评价指标体系。结果表明:奉贤区表层土壤墒情受降雨和气温影响较大,总体经历缓慢变化期(2—5月)、剧烈变化期(6—9月)和逐步稳定期(10月—次年1月)3个阶段,其中土壤墒情最低值出现在7—8月。平衡法时段墒情诊断模型能较好地预报土壤含水量,决定系数为0.9214,经预测值与实测值误差验证后,可用于预报作业。通过对土壤墒情实时变化监测分析,初步掌握夏季小青菜生长阶段对土壤含水量的需求,并建立相应的墒情评价指标体系。盆栽试验表明,该指标体系科学合理,可作为奉贤区夏季青菜的土壤含水量监测的定量评估标准和农田水分精准管理的依据。

水平突变管内油水两相流数值模拟

采用计算流体力学中VOF模型对水平突扩管和突缩管内油水两相流进行数值模拟,两相流中原油为中质稠油并且含水率较高,从50%到80%不等。结果表明,不同含水率油水两相流在突扩管和突缩管内主要为水包油流型,在管径突变处压力波动变化明显,但含水率从50%变化到80%时对压力变化趋势影响较小。得到的不同含水率油水两相流在突变管径管道中的流动规律,可为原油集输管网油水两相流混输问题提供参考。