基于CFDesign的导气孔流量系数的数值仿真

借助计算流体力学分析软件CFD es ign,以导气管式武器为例仿真得到了导气孔流量系数,为动力学分析计算提供了依据。

基于Fluent的某转管炮导气孔最佳孔径的研究

为了确定某转管炮导气孔最佳的孔径,通过经验法建立气室压力变化规律的理论公式,参照该压力变化规律定义导气室的入口边界并利用Fluent动网格技术模拟导气室一侧的滑板的运动。由于当导气孔孔径超过5 mm以后,火药气体流入导气室产生的回流现象比较严重,所以只研究3、4、5 mm孔径下挡板的压强曲线。根据压强曲线计算出各孔径能够提供的有效转矩分别为97. 5、50. 78、96. 2 N·m。通过样机试验验证,确定选择3 mm的孔径。该研究为内外耦合能源转管炮的设计提供依据。

导气孔对导气式步枪射击精度的影响分析

分析了导气式步枪的工作原理,计算了步枪的导气室压力,运用UG软件建立了三维模型,导入机械系统动力学软件ADAMS中生成导气式步枪虚拟样机模型。在ADAMS中对不同大小导气孔的导气式步枪进行动力学特性仿真,导出枪机框速度和枪机速度曲线。根据数据分析导气孔对射击精度的影响,从而为导气式步枪优化结构,提高射击精度提供一些理论依据。

耦合植被指数改进水分利用效率气孔导度遥感模型

水分利用效率(WUE)是深入理解生态系统碳-水循环耦合关系的重要指标,改进融合环境因子与遥感参数的WUE直接估算方法,对于评价陆地生态系统碳-水循环耦合与气候的交互具有重要的科学意义。研究针对中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感产品间接估算WUE精度低以及气孔导度模型(也称分析模型)适用性有限的问题,改进温带落叶阔叶林生态系统WUE的直接估算。在分析现有估算方法不确定性来源的基础上,分析了生态系统WUE及其主要调控因子的季节变化特征,进一步分析探讨了WUE对遥感监测植被覆盖以及冠层结构因子的线性和非线性响应,提出耦合遥感植被覆盖和冠层结构因子的WUE分析模型改进方案。结果表明,改进的WUEan×ScaledNDVI模型拓展了分析模型在8 d尺度的适用性,也对单因子线性模型实现了提升,在植被密度较高的森林站点,改进模型比原模型精度提升了36.98%,比MODIS间接估算WUE精度提高了31.00%。改进的分析模型弥补了8 d尺度WUE估算能力和适用性上的不足,也提升了基于植被覆盖和冠层结构因子的单因子模型的性能。

夏玉米气孔导度模型适用性分析

气孔导度的准确估算对理解作物的水分利用生理机制、预测实际蒸散发量具有重要意义。基于北京大兴试验基地2016-2017年夏玉米气孔导度观测数据,分析了环境因子不同形式或不同组合对Jarvis模型模拟精度的影响效应,对比了5种气孔导度模型(包括Jarvis多因子模型、Jarvis双因子模型、Ball-Woodrow-Berry(BWB)模型、Ball-Berry-Leuning(BBL)模型和统一气孔优化(USO)模型)的模拟效果,提出了模型在不同尺度下的适用性建议。结果表明:环境因子响应函数的形式与组合方式均较大程度影响Jarvis模型的模拟精度;5种气孔导度模型整体模拟精度为USO模型>BBL模型>BWB模型>g_(sd-3)模型>g_(s-2)模型。Jarvis双因子模型输入数据较少且数据获取方便,在区域尺度适用性更好;BWB和BBL模型精度更高而输入数据获取较难,适用于农田尺度的估算;USO模型输入数据少且易于参数率定,在农田尺度和区域尺度均有较好的适用性。在实际应用中应综合比选环境因子的组合形式及模型结构,将更有利于提升农田或区域尺度蒸发量估算的精度。

减雨处理环境下刺槐冠层气孔导度变化特征

[目的]研究冠层气孔导度对蒸腾驱动因子响应的敏感性伴随减雨处理可能发生的变化,以期为揭示树木对气候环境因素的适应策略以及合理制定植被恢复措施提供理论依据。[方法]基于Granier热扩散探针长期监测的刺槐树干液流动态和同步观测的气象数据,比较分析减雨处理和对照环境下冠层气孔导度特征及其对蒸腾驱动因子敏感性的响应。[结果](1)在生长季,刺槐冠层气孔导度日变化与空气水汽压亏缺和太阳辐射保持相同的趋势,但减雨处理样地的冠层气孔导度整体上低于对照样地,同时两样地7月份的冠层气孔导度都明显大于其他月份。(2)刺槐日均冠层气孔导度与日均太阳辐射和空气水汽压亏缺分别符合线性和对数曲线的拟合关系。减雨处理样地冠层气孔导度与各驱动因子的拟合斜率均低于对照样地,由于生长季前期降雨较为充沛且平均土壤含水量高于中后期,各样地在生长季前期的拟合斜率相对较高。(3)冠层气孔导度对空气水汽压亏缺响应的敏感性与参比冠层气孔导度呈线性相关关系,减雨处理样地的敏感性明显较低,同一样地的敏感性也在土壤含水量较高的生长季前期略高。[结论]刺槐冠层气孔导度日变化在不同月份的峰值差异与林分叶面积变化等物候节律或土壤水分等环境因素有关。各样地及不同时期冠层气孔导度对蒸腾驱动因子敏感性具有差异,减雨处理会削弱冠层气孔导度对蒸腾驱动因子的响应敏感性。总体来说,该地区刺槐林分响应空气水汽压亏缺的能力较强,实施减雨处理后调控能力有所下降,但维持在正常水平。

基于分类梯度提升算法和人工神经网络的食松和樱核圆柏的气孔导度模拟

气孔导度是表征植物蒸腾状态的重要指标,气孔导度的准确量化对于地表水文循环研究具有重要意义。为探索提高气孔导度模拟准确性的方法,本研究利用分类梯度提升算法(CatBoost,CAT)和人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)两种机器学习模型对食松(Pinus edulis)与樱核圆柏(Juniperus monosperma)的气孔导度进行了模拟,并将二者的模拟结果与Ball-Berry模型和Medlyn模型进行了比较。机器学习模型以净光合速率A_(n)、叶表二氧化碳浓度C_(s)、相对湿度RH、饱和水汽压差VPD、叶片温度TL和黎明前叶水势LWP为输入变量,设计了3种建模策略:策略①输入变量为A_(n)、C_(s)和RH;策略②输入变量为A_(n)、C_(s)和VPD;策略③输入变量为A_(n)、C_(s)、RH、VPD、TL和LWP。结果表明①Ball-Berry模型和Medlyn模型模拟效果相近,RMSE分别0.0138和0.0139 mol/(m^(2)·s);②机器学习模型对气孔导度的模拟效果明显优于Ball-Berry模型和Medlyn模型,不同输入策略下CAT和ANN模型的RMSE相比于Ball-Berry模型分别降低了19.35%~45.65%和26.90%~55.07%;③机器学习模型中策略③模拟效果优于策略①和②,且ANN优于CAT,其中策略③中ANN模型的RMSE比策略①和②分别提高了36.70%和38.54%;④各模型和策略下对两种植物组成的整个数据集的气孔导度模拟与分别对食松和樱核圆柏的气孔导度模拟规律是一致的,其中对食松的气孔导度模拟结果优于樱核圆柏。研究表明,机器学习模型(特别是ANN模型)更适用于植物气孔导度的精准模拟,可为植物蒸腾能力估算和农业水文模拟提供实用工具。

荒漠河岸林典型植被胡杨叶片气孔导度模拟研究

胡杨是西北内陆干旱区生态系统的重要组成部分,气孔在维持胡杨正常的生理活动和其生态系统功能的发挥有着非常重要的作用。本文以2019年7—8月份额济纳荒漠河岸胡杨林叶片气孔导度为研究对象,结合胡杨生理指标以及环境因子实测数据,基于Jarvis模型、BWB模型和Bp神经网络模型3种模型,分别对胡杨叶片的气孔导度值模拟,并将模拟结果与实测结果进行比较,确定胡杨气孔导度的最适模型。结果表明,使用BWB模型模拟的气孔导度,其RMSE、RE和MAE值分别为0.071、0.453和0.058,这些相关数值均小于其他2种模型,且其决定系数R^(2)值为0.636,在3种模型中属于最大值,可见使用BWB模型的模拟效果最好;使用Bp神经网络模型模拟的效果次之,其RMSE、RE、MAE和R^(2)值依次为0.111、0.888、0.090和0.318,决定系数值处于居中位置;相比而言,使用Jarvis模型模拟的效果相对较差,其RMSE、RE和MAE值分别为0.838、4.958和0.788,这些数值均大于其他2个模型,且其决定系数R^(2)值为0.261,在3个模型模拟中最小。因此,对荒漠河岸林典型植被胡杨叶片气孔导度的模拟研究表明,BWB模型的模拟精度较高,由其模拟的叶片气孔导度值更接近基于Li-COR 6400便携式光合作用系统测定的真实值。

胡杨叶片气孔导度特征及其对环境因子的响应

依据2005年对极端干旱区荒漠河岸林胡杨的观测资料,对胡杨气孔运动进行了分析研究以揭示胡杨的水分利用特征与抗旱机理。结果表明:(1)胡杨叶片气孔导度日变化呈现为周期波动曲线,其波动周期为2 h,傍晚(20:00)波动消失;净光合速率和蒸腾速率与气孔导度的波动相对应而呈现同步周期波动。(2)胡杨的阳生叶气孔导度高于阴生叶,且不同季节气孔导度值不同,阳生叶气孔导度的季节变幅大于阴生叶。(3)胡杨气孔导度与气温、相对湿度和叶水势有显著相关关系,当CO2浓度较小时,胡杨气孔导度随CO2浓度的增加而增加,当CO2浓度达到一定值后气孔导度不再增加,反而随CO2浓度的增加大幅度降低。(4)胡杨适应极端干旱区生境的气孔调节机制为反馈式反应,即由于叶水势降低导致气孔导度减小,从而减少蒸腾耗水,达到节约用水、适应干旱的目的,表明胡杨的水分利用效率随气孔限制值的增大而减小,二者呈显著负相关。

羊草气孔导度的Jarvis-类模型

在干旱半干旱气候条件下,土壤水分状况通常是决定植物气孔导度的重要因素,现有气孔导度模型Jarvis-类和耦合模型(或光合-导度模型)未充分考虑这一因素对气孔导度的影响.本文以Jarvis气孔导度模型为基础,提出一个充分考虑土壤水分状况因素的气孔导度模型.该模型对羊草连续两年(1998～1999)野外实地观测结果拟合良好(R2=0.603),预测能力较线性回归方程(R2=0.361)有明显提高.

高温对水稻剑叶生长和气孔导度影响

为探讨高温对剑叶生长及气孔导度的影响,采用人工气候箱模拟抽穗期高温,对不同的早稻品种采用不同温度处理。结果表明:(1)在一定温度范围内,温度越高,叶片伸长越长,胜泰1号叶片伸长量最大,籼小占叶片伸长量最小;(2)大气温度升高,叶片温度明显升高,4个品种处理间变化趋势一致,且无显著性差异,叶片温度变化与气温变化一致,叶片温度略低于气温;(3)温度升高,气孔导度明显增加,SPAD值增大,特别是气温从36℃升到38℃时,气孔导度几乎成直线增长,蒸腾作用增强;(4)4个品种中粤香占对高温敏感性较小,耐高温性较强。

基于气孔导度和臭氧吸收模型的冬小麦干物质累积损失评估

为深入了解地表臭氧(O3)增加对冬小麦的伤害,利用开顶式气室(OTC)开展了大田试验,综合分析了不同生育期温度、光照、水汽压差等环境变量的变化,以及生育期差异和O3胁迫的影响,利用Pleijel等2007年修正的Jarvis型气孔导度阶乘模型,计算了冬小麦气孔导度的变化,并与冬小麦扬花期测定的日气孔导度变化进行了比较,表明该模型适用于本地O3增加对冬小麦影响的评估。同时,根据O3吸收通量模型,计算冬小麦的O3日吸收通量大于6nmol.m-2全生育期的累积吸收通量AFst06,并建立其与冬小麦全生育期干物质累积损失响应的关系模型,分析结果表明,在整个O3熏期期间的150nL.L-1和100 nL.L-1处理的AFst06与冬小麦不同生育期的干物质累积相对值的决定系数分别为0.91和0.93(P<0.01),存在显著的相关关系,当AFst06增加10mmol.m-2,150nL.L-1和100nL.L-1处理组与对照相比,其干物质累积分别损失16.41%和13.23%。此外,讨论了O3胁迫下不同评估方法的优劣和通量响应评估模型的优势,以及不同水汽压差(VPD)等环境条件对气孔导度和O3吸收通量的影响。

植物气孔导度的环境响应模拟及其尺度扩展

气孔导度是衡量植物和大气间水分、能量及CO2平衡和循环的重要指标,探讨气孔导度与环境因子的关系及其模拟,以及气孔导度在叶片、冠层及区域尺度间的尺度转换及累积效应,对更好地认识植被与大气间的水热运移过程,合理评价植被在陆面过程中的地位和作用都具有重要意义。从植物气孔导度与环境因子的关系、气孔导度模拟以及尺度扩展三个方面,对前人的研究成果进行了概括总结。从叶片和冠层两个尺度出发,归纳总结了前人对于不同植物气孔导度与环境因子关系的研究成果,发现由于不同植物的遗传特性、测定时的环境、时间尺度的不同,以及未考虑各个环境因子的相互作用对气孔导度的影响,由此得到的气孔导度与环境因子之间的关系也不尽一致。对各单一环境因子与气孔导度的关系,给出了生理学解释,从根本上说明了环境因子变化对气孔导度的影响,而研究环境因子对气孔导度的综合影响时,应对各环境因子进行系统控制与同步观测。模拟计算植物气孔导度的模型主要有Jarvis模型和BWB模型两类,这些模型的模拟能力随着研究对象、试验区域、环境条件的改变而存在一定的差异,在具体使用时应结合实际情况选择最优模型进行模拟。除上述常用模型外,还总结了其他学者分别从不同角度提出的新的模型,对现有气孔导度模型进行了全面的总结。从叶片-冠层、冠层-区域两个方面归纳总结了前人关于气孔导度尺度扩展的研究成果,发现叶片-冠层的尺度扩展研究较成熟而冠层-区域的尺度扩展在模拟精度的验证方面存在困难。针对以下几个方面提出了今后气孔导度的研究重点:(1)结合研究对象所在的区域及环境条件,选择最优模型进行模拟;(2)综合考虑环境因子之间的相互作用及其对气孔导度的累积影响;(3)BWB模型与光合模型的耦合;(4)提高大尺度范围内的气孔导度模拟精度。

小麦光合特性、气孔导度和蒸腾速率对大气CO_2浓度升高的响应

通过对不同大气CO2 浓度处理小麦的观测,研究大气CO2 浓度升高对小麦净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率以及叶绿素含量等光合生理特性的影响,讨论了未来高CO2 条件下小麦水分利用效率的变化趋势。结果表明,与背景大气CO2 浓度350μmol·mol-1相比,当大气CO2 浓度为550和750μmol·mol-1时,小麦抽穗期日平均净光合速率分别提高20 8%和29 7%,并消除了光合午休现象。在不同生育期净光合速率提高幅度存在差异。气孔导度随CO2 浓度增加而下降,不同生育期平均降低15 3%和21 7%,小麦蒸腾速度则平均下降4 5%和9 4%。在2种高CO2 水平下,小麦水分利用效率显著提高,提高幅度分别为19 2%~25 7%和32 2% ~45 6%。同时使抽穗期小麦叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素含量分别提高11 0% ~14 8%、13 0% ~18 2%、11 5% ~15 7%和15 3% ~23 5%,但叶绿素a与叶绿素b的比值降低。

不同R：FR值对菊花叶片气孔特征和气孔导度的影响

以切花菊品种"神马(Jinba)"为试材,2010年10月至2011年2月间在南京信息工程大学试验温室采用不同Red(660±10)nm:Far-red(730±10)nm值的LED光源短日处理,研究了温室切花菊叶片气孔特征和气孔导度对不同R∶FR值的响应。结果表明:不同R∶FR值短日处理35d菊花叶片的上表皮和下表皮的气孔直径分别以R∶FR值4.5和6.5处理最大,均以R∶FR值2.5处理最小,气孔密度和气孔开度均以R∶FR=2.5处理最高,以R∶FR值6.5处理最低,下表皮的气孔密度、气孔开度明显高于上表皮;不同R∶FR值处理叶片的气孔开张比和气孔指数差异不显著;在相同光强下,菊花叶片气孔导度和光合速率由大到小的R∶FR值顺序依次为2.5、4.5、0.5、6.5。叶片气孔导度与气孔指数、气孔密度、气孔开张比和气孔开度成正相关,与气孔长度和气孔宽度呈负相关;R∶FR值在2.5—6.5范围内,随光质中红光成分增加,叶片气孔密度、气孔指数、气孔开度、气孔开张比和气孔导度显著降低。

干旱条件下葡萄叶片气孔导度和水势与节位变化的关系

【目的】研究干旱条件下葡萄叶片气孔导度和水势随叶片节位变化的规律及其机理。【方法】利用3005F01植物水势测定仪和SC-1气孔计测量不同干旱程度下葡萄主梢各节位叶片气孔导度和水势。【结果】浇水良好的条件下,葡萄叶片气孔导度随叶片节位的升高而升高,且两者有很好的线性关系;轻度干旱可导致上部节位叶片气孔导度大幅度下降,而下部节位叶片气孔导度变化不大,叶片水势随着节位上升而提高;和轻度干旱相反,严重干旱时,叶片气孔导度随叶片节位的升高而下降,叶片水势仍然随着叶片节位的升高而上升,两者呈现出明显的线性关系。【结论】浇水良好的条件下,叶片气孔导度和叶片水势没有相关性;不同节位叶片对干旱的响应敏感度存在明显的差异,这种差异和叶片水势的变化及其反馈调节有密切的联系。

羊草叶片气孔导度特征及数值模拟

对松嫩平原草地羊草叶片气孔导度特征及与环境因子关系的研究结果表明 ,羊草叶片气孔导度日变化与环境因子密切相关 ,晴天表现为双峰曲线 ,阴天为单峰曲线 ;同时叶片气孔导度 ( gs)对瞬时光合有效辐射(PAR)、叶片与空气间的水汽压亏损 (VPD)、空气温度 (Ta)反应十分明显 .依据野外实测资料 ,在对国际上两类代表性气孔导度模型验证比较的基础上 ,建立了适用于羊草草原的羊草叶片气孔导度对环境因子的响应模型gs=PAR( 2 .0 1Ta2 +14 7.74Ta -2 32 1.11) /( ( 44 4.62 +PAR) ( -5 38.0 4+VPD) ) .

海南红豆(Ormosia pinnata)夏季叶片气体交换、气孔导度和水分利用效率的日变化

对野外海南红豆叶片的气体交换、气孔导度和水分利用效率及其相应环境因子的日变化进行测定的结果表明：夏季７月叶片净光合速率和蒸腾速率的日变化曲线呈双峰型，前者的变化主要受光控制，与气温、叶温和湿度的关系不明显；后者与光、气温和叶温成正相关，与湿度成负相关．气孔导度对湿度的敏感性比对光和温度明显得多．分析结果显示，气孔导度和光合速率受环境因子的响应是相对独立的．海南红豆的水分利用效率最高值出现在上午较早时分，它与气孔导度变化的相关性明显．

马占相思林冠层气孔导度对环境驱动因子的响应

利用G ran ier热消散探针在2003年10月测定了广东鹤山丘陵地马占相思林14株样树的树干液流,同时监测林冠上方的光合有效辐射、空气湿度和气温,结合树木的形态和林分的结构特征,计算马占相思的整树蒸腾(E)、林分总蒸腾(Et)以及冠层平均气孔导度(gc),分析树形特征与整树水分利用的关系、冠层气孔导度对光合有效辐射(PAR)和空气水汽压亏缺(D)的响应.结果表明,整树蒸腾与胸径(P<0.0001)、边材面积(P<0.0001)和冠幅(P=0.0007)以自然对数的形式、与树高(P=0.014)以幂函数的形式呈现显著正相关.冠层气孔导度最大值(gcm ax)随D的上升呈对数函数下降(P<0.0001),对光合有效辐射的响应则呈双曲线函数增加(P<0.0001).液流测定系统能提供连续和准确的整树和林分蒸腾速率值,经严格数学推导公式计算,最终可求出冠层气孔导度,是研究森林水分利用与环境因子相互关系的有效方法.