中国农田磷流失风险评价及其关键驱动因素

农田面源磷流失是农业面源污染的重要原因之一,识别流域内农田磷流失风险的关键源区及其影响因子是面源污染控制的重要手段。基于磷指数模型开展2000—2020年中国农田磷流失风险评估,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量为源因子,土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数为迁移因子,结合GIS技术评估了中国农田磷流失的关键源区;在此基础上,利用随机森林法分析影响中国农田磷流失的关键因子,并通过结构方程模型揭示了农田磷流失风险指数与各因子的关系。结果表明:1)2000—2020年中国农田的磷流失的低、中、高、极高风险面积分别占农田总面积的43.8%、40.5%、13.4%、2.4%。2)中国农田磷流失在2000、2005、2010、2015、2020年高风险和极高风险总面积的年平均占比从大到小依次为:淮河流域、长江流域、珠江流域、东南诸河流域、松辽河流域、西南诸河流域、黄河流域、内陆河流域、海河流域。3)影响农田磷流失风险的关键源因子和迁移因子分别为土壤有效磷含量和归一化距离指数,其重要性特征值分别为129.53和65.12,土壤有效磷含量是农田磷流失最主要影响因子。4)磷流失风险指数与源因子指数、迁移因子指数呈极显著正相关,选取的14个指标对磷指数的解释度达0.62,其中源因子和迁移因子对磷指数的贡献率分别为0.77、0.19(P <0.001)。研究结果可为中国农田磷流失风险评估提供科学参考,对中国农业面源污染的宏观防控及战略决策具有重要意义。

管道风扇气动噪声数值计算方法

为准确计算管道内风扇的非自由声场,结合点源模型和边界元方法探索任意边界条件下风扇噪声的计算方法。本文在验证自由空间和管道内旋转点力源声场仿真计算准确性的基础上,以轴流式管道风扇为对象,分别依据扇声源理论和点源模型计算风扇的气动声场,2种方法所得结果吻合较好,但后者方法适用更为广泛,为风扇气动声场的计算提供了新方法。最后分析风扇管道对气动声场的影响,结果表明管道对风扇声场的影响大小不仅取决于管道长度还和声源频率有关,声源频率一定时,管道越长对风扇声场的影响越明显。

特高压变压器噪声源模型及仿真分析

准确评估特高压变电站内噪声水平需要合适的变压器声学模型。为此,在将变压器看作面声源的基础上,通过点声源与面声源的等效代替,最终将变压器等效为多个点声源,建立了相应的模型。该模型基于等效源法的思想,采用声功率级表示各等效点声源源强,等效过程方便简单,只需测量变压器附近少量场点的声压级,避免了近场声全息技术中的复杂计算。仿真计算结果显示:将面声源等效为多个点声源后的重建声场曲线与原平面声源产生的声场曲线基本一致。另外对1 000 kV变电站的仿真计算与实测数据的对比分析表明:结合提出的声学模型与点声源户外传播衰减,能较准确地预测变电站内任意点处噪声值,误差不超过1.5 dB。

超高压变电站噪声特性分析与预测模型研究

为准确计算高电压等级变电站噪声分布情况及对周围环境的影响,在分析变电站噪声特点的基础上对变电站主噪声源设备变压器和电抗器的声学模型进行了研究。分析表明,冷却风扇的运行和结构的不对称使得变压器和电抗器不同位置辐射噪声分布相差较大。为此,文中基于声强法提出了一种分部等效建模计算方法,将变压器和电抗器每个面进行分块并分别建立声源模型,通过研究面声源与点声源等效算法建立了变压器和电抗器多点声源模型并结合点噪声衰减理论及环境特点建立了变电站噪声衰减预测模型。仿真结果与实测数据对比显示该模型和算法能准确预测变电站内任意点处噪声大小,相比面声源模型有更高的精度。

点源模型在旋转声源声场计算中的推广应用

针对螺旋桨、喷水推进器、风扇等旋转机械,研究了基于点源模型的旋转声源负载噪声频域预报方法。结合点源模型理论,将旋转声源离散为均匀分布在运动轨迹上的有限个固定声源,各声源间时域的迟滞时间转换为频域的相位差,所有点声源声场的总和即为旋转声源的声场。结合自由空间旋转点源和旋转力源声场仿真计算,验证了旋转声源离散方法的准确性;计算分析了不同半径、不同频率旋转声源对离散点数的要求;以单个螺旋桨叶片为对象,提出了叶片表面旋转力源按声场网格离散和分块离散的方法,并验证了离散方法的有效性,为点源模型在旋转声源声场中的推广应用提供了前提。

城市居住区地下车库噪声影响的计算机模拟预测

运用随机点声源模型对城市居住区地下车库出入口噪声进行计算机模拟预测 ,通过实测值和预测值的比较 ,该预测模型精度较好 .运用该模型预测规划与新建的居住区地下车库的噪声影响 。

自适应的基于点云的CAD模型重建方法

基本的随机抽样一致性(RANSAC)算法无法根据点云模型的噪声自适应地设定分割参数,并有效判断点云数据是否被合理分割。针对该问题,提出了一种自适应的基于点云模型的计算机辅助设计(CAD)模型重建方法。该方法采用RANSAC算法从点云数据中提取基本形状体素,使用直方图法分析点到相应形状体素表面的投影距离。对分割不合理的区域,按照该点云面片的高斯噪声设置新的分割参数,再次进行形状提取。经过一定轮数的迭代,该方法可以合理提取点云模型中的细小形状体素。然后通过校准形状体素的位置和方向、根据相邻形状体素之间的交线裁剪形状体素,实现CAD模型的重建。最后,以误差分布图和直方图分析了原始点云数据中点到CAD模型表面投影距离,有70.71%的点的投影距离不超过点云模型包围盒高度的1%。实验结果表明,以点云包围盒高度的1%为尺度向实验数据中加入噪声时,该方法仍能够通过自适应设置分割参数提取出合理的细小体素。

居住区地下车库噪声在建筑群间的传播和影响模拟计算

针对城市居住区2种典型的建筑布局,结合随机点声源模型,对居住区内地下车库噪声影响进行了分析计算.通过实测值和预测值的比较,该预测模型精度较好.运用该模型预测规划与新建的居住区地下车库的噪声的影响,可为城市小区建设规划中有效控制噪声污染提供科学依据.

地下车库噪声影响的随机点声源模型

在道路交通噪声随机点声源预测的研究基础上 ,根据地下停车库车辆进出的特点 ,提出分时段建立的不同车辆类型的随机点声源模型 .该模型通过计算机模拟给出按时段分布的预测值 ,与实测值进行比较后发现 ,模型预测精度较好 。

非共形面声全息采样数据信息量建模与测点优化

通过对比分析通信系统与非共形面声全息声源识别的各个环节的对应性,采用通信系统的信息论,建立了在有限测点和传声器精度条件下声场采样的多通道解耦高斯信道模型,利用信道传输率得到测点优化目标函数.针对目标函数全局极大值求解具有强非线性和常规解法容易陷入局部极值的特点,采用遗传算法进行目标函数极大值求解.通过实例优化提高了声源识别精度,结果表明,该优化方法可行,可靠.

TBR轮胎噪声近-远场点/线声源混合传播模型研究

TBR轮胎载重大、强度高、噪声大,对其噪声传播规律研究具有重要的工程应用价值。采用仿真与试验联合分析方法,基于理想点声源与线声源传播理论,考虑传播距离对轮胎噪声的衰减效应,构建了TBR轮胎噪声近-远场点/线声源混合传播模型。通过研究315/80R22.5型号TBR轮胎近-远场噪声传播规律,标定提出混合传播模型的关键参数,并将模型预测值与试验结果比较,表明:混合传播模型预测衰减值的最大差值为1.4 dB(A),平均差值为0.92 dB(A);在室外噪声测试距离范围内,该混合传播模型给出了轮胎正侧方向、不同测点上声压级的定量关系,可由近场噪声声压级预测远场噪声声压级;在轮胎正侧方向测点距离0~8 m内,测点高度在0~1.264 m内,等效测点距离相同时,测点高度对噪声声压级的影响较小。研究工作对低噪声轮胎设计研发、轮胎近-远场噪声传播规律研究和交通降噪具有参考价值。

新型振荡采样随机源电路与快速仿真

基于对振荡电路的研究,设计实现了一种振荡采样随机源电路。该电路结构中采用了由组合逻辑电路与复杂反馈回路相结合实现的新型快速振荡器,相较于传统的环形振荡器在保留容易实现、受环境影响小等特点的同时,还有提高随机位产生速率、增强随机性等优势。为实现电路的快速仿真,利用MATLAB/Simulink建立了该随机源的模型,并且为提高仿真准确性,建模过程中考虑了CMOS中的主要噪声,引入噪声模型。最后对系统进行仿真测试,结果表明该模型的输出序列具有较好的随机性。

基于致动线/BPM模型结合的风力机气动噪声研究

结合致动线模型和BPM半经验模型为声学扰动方程提供声源,计算NREL5MWRef风力机的声场传播。为提高效率采用声场与流场混合求解方法,对声场基于带有声源项的声学扰动方程进行微分计算,模拟点声源扩散并与声学理论对比,验证模型及方法的正确性。基于致动线模型进行风力机流场及声场的模拟计算,该模型建模与网格划分简单,并通过在声学扰动方程中添加基于BPM半经验模型的翼型自噪声源,来弥补致动线模型缺失翼型自噪声声源的不足。结果表明,结合致动线模型和BPM半经验模型,基于声学扰动方程计算风力机声场的方法正确、高效。

考虑船体声散射效应的螺旋桨噪声频域预报

为了分析船体散射效应对船尾螺旋桨声场的影响,结合点源模型和边界元方法提出任意边界条件下螺旋桨噪声的频域预报方法,该方法可以分别计算螺旋桨的入射声场和船体散射声场,定量评估船体的声散射效应。文中以5415船型和大侧斜螺旋桨为对象,首先基于计算流体力学模拟“艇+桨”的瞬态流场特征,然后考虑船体的声散射效应,计算分析螺旋桨的声场特征。结果表明:螺旋桨的散射声场与入射声场存在较大差异,考虑船体声散射效应后,螺旋桨声压低于入射声压,且其影响不可忽略。

浸没式喷水推进器水动力噪声的数值预报

为掌握浸没式喷水推进器水动力噪声的基本特征,基于点源模型和边界元方法探索该型推进器噪声的数值预报方法,并分析导管内壁面脉动压力特点以及导管对叶轮声场的屏蔽效应。结果表明:浸没式喷水推进器由于存在叶轮和导叶的相互作用,使得在导管内壁面存在较强的径向力脉动,导致静止部件声场在径向方向贡献最大;导管对旋转叶轮声场在较大范围内均存在一定的屏蔽效果,在径向方向最为显著;导管屏蔽效应导致推进器声场指向性与螺旋桨声场指向性存在较大差异。

基于点源模型的螺旋桨负载噪声频域预报

在点源模型基础上,将旋转力源离散为均匀分布在旋转轨迹上的有限个固定偶极源,各偶极源间的时间差转换为对应的相位差,结合边界元方法可以计算任意边界条件下的旋转声源频域负载噪声.以E779A船用侧斜螺旋桨为对象,在稳态流场计算得到验证的基础上,通过瞬态流场数值计算得到了不同时刻螺旋桨表面每个单元对应面力.将旋转面力沿运动轨迹离散后,首先计算了单个桨叶的负载噪声,计算结果同文献值符合较好;然后计算了整桨负载噪声,桨盘面内测点轴频对应的辐射声压最大,轴线方向测点叶频处辐射声压最大,负载噪声在桨轴平面指向性呈类8字形,表现为偶极子声源特性.

基于点源模型的螺旋桨空化噪声频域预报

以点源模型为基础,将螺旋桨桨叶空化体积等效为旋转单极源,将旋转单极源离散为均匀分布在旋转轨迹上的有限个固定声源,结合边界元方法可以在频域内计算任意边界条件下的螺旋桨空化噪声.以4148螺旋桨为对象,在已知单个桨叶空化体积的条件下,首先基于点源模型计算了单个桨叶的空化噪声,计算结果同Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H)方程计算结果较为相符;然后计算了整桨空化噪声,可见螺旋桨旋转效应对空化噪声的近场声指向性影响较大,对远场声指向性影响可以忽略.