• 2012年第43卷第3期文章目次
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    • >车辆与动力工程
    • 氢气定容燃烧模拟实验装置设计与应用

      2012, 43(3):1-4,9. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.001

      摘要 (4232) HTML (0) PDF 2.94 M (1578) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了氢气定容燃烧模拟实验装置,利用纹影法在此装置中进行了无隔板和带隔板条件下的氢气空气预混合物燃烧特性研究。结果表明,该装置可模拟氢气、空气预混合物的自燃。本文实验条件下,无隔板实验中,球形火焰两端出现两股火焰;氢气空气预混合物的自燃首先发生在球形火焰前锋与两侧壁面的夹角区域。带隔板实验中,2种方案都可实现自燃;其中第2种方案可有效阻断火焰从上燃烧室传播到下燃烧室,进而实现自燃。

    • 基于特征矢量的汽油机缸内气流运动特性研究

      2012, 43(3):5-9. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.002

      摘要 (4348) HTML (0) PDF 1.02 M (1844) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用基于双特征角的气道稳流测试系统,对四气门电喷汽油机缸内不同测试平面内的气流运动进行了试验、分析及评价。引入特征矢量的概念,利用缸内滚流运动矢量轨迹图及不同气门升程下发动机缸内气流运动特征矢量表,分析了缸内不同气流运动形式的气流强度、作用平面、矢量方向,宏观地反映了缸内气体流场的运动特性及分布规律。在发动机进气系统的优化过程中,为组织缸内气流最优化作用区域及适当强度的气流运动,改善汽油机性能提供了新的方法和全面的数据依据。

    • 进气流动对PFI汽油机燃油喷雾碰壁过程的影响

      2012, 43(3):10-15,27. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.003

      摘要 (4348) HTML (0) PDF 3.98 M (1989) 评论 (0) 收藏

      摘要:进气流动对进气道喷射式(PFI)汽油机燃油喷射过程有重要的影响,采用数值计算及台架试验的方法研究了进气流动对汽油喷雾碰壁过程的影响。研究表明:进气气流有助于燃油的空间雾化,减少以液态形式到达壁面的燃油;进气流动能够明显提高喷雾的贯穿性能,同时在进气流动方向上产生的偏转使附壁油膜的落点产生变化,使油膜的面积增大,有助于附壁油膜的蒸发;当机体温度较低时,进气流动对燃油蒸发的作用较为明显;当节气门开度较大时,由于温度较高,进气流动对发动机性能的改善效果不明显。

    • 柴油机燃用小桐子油的燃烧过程三维模拟

      2012, 43(3):16-21. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.004

      摘要 (3965) HTML (0) PDF 1.64 M (2105) 评论 (0) 收藏

      摘要:小桐子油在常温下的黏度比柴油大10倍以上,因此研究柴油机燃用小桐子油的燃烧过程,对于小桐子油作为燃料的实际应用有重要的意义。建立了柴油机三维燃烧模型,对柴油机燃用小桐子油的燃烧过程进行了模拟。模拟所得的气缸压力与试验测试结果较为吻合。通过三维燃烧模拟对缸内的流场、温度场及平均温度的变化进行了分析,发现燃用小桐子油时柴油机的喷油时刻比燃用柴油时略有提前。燃烧始点较早,预混燃烧峰值提前,燃烧持续期较大。

    • 进气和压缩气反吹缸内燃烧再生的柴油机微粒过滤器

      2012, 43(3):22-27. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.005

      摘要 (4487) HTML (0) PDF 1.49 M (1816) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种以耐高温滤袋为过滤元件的柴油机排气微粒双过滤器系统。利用柴油机工作时大量进气流的反吹过程把沉积在滤袋上的微粒(PM)送回到气缸内,辅助用压缩气体喷嘴扫描反吹方法强制把沉积的PM彻底从滤袋上分开而随进气流回到气缸中,在燃烧室内烧掉PM实现袋式过滤器再生,达到袋滤器彻底再生的目的。在一台单缸柴油机上进行了验证性试验。结果表明,袋滤器能保证82%~94%的过滤效率。在过滤时间和再生时间相等的稳定工况下,袋滤器的进、排气阻力得到彻底恢复,能增加再生后所维持的过滤时间而减少再生频率,表明进气加上压缩气体反吹过程不仅能把滤袋捕集的微粒重新送回气缸中,而且微粒能在燃烧室中烧掉实现系统有效再生。

    • 冷却液温度对柴油机热功转换效率的影响

      2012, 43(3):28-32. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.006

      摘要 (4158) HTML (0) PDF 2.04 M (1752) 评论 (0) 收藏

      摘要:以热力学第一定律为基础,分析了柴油机热功转换的机制,在此基础上建立了基于GT—Suite软件的仿真模型,实现了冷却系统与发动机的耦合仿真。设计并进行了DEUTZ TCD8V2015型柴油机的热平衡试验,对仿真模型进行了校核。利用所建立的分析手段,研究了冷却液温度变化对柴油机热功转换过程的影响,得出了发动机性能及缸内传热随冷却液温度的变化趋势。结果表明柴油机中小负荷时冷却液温度变化对热功转换效率影响较大,冷却液温度每升高20℃,热功转换效率增加2%~3%。

    • >农业装备与机械化工程
    • 再生水条件下灌水器内生物膜生长对流量的影响

      2012, 43(3):33-38. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.007

      摘要 (4012) HTML (0) PDF 1015.04 K (1727) 评论 (0) 收藏

      摘要:选用生物泳动床、生物滤池两种污水处理工艺下的再生水进行滴灌试验,研究灌水器内生物膜的生长情况。结果表明:灌水器内的生物膜经历附着期、生长期和成熟期,在成熟期达到动态平衡状态;灌水器进水口处的生物膜附着快、生长速度快,生物膜最厚。脱落的生物膜沉积于流道内或出水口,体现流量的变化。灌水器的平均流量变化落后于生物膜的生长变化;当生物膜到达成熟期时,生物膜反复脱落生长,是灌水器堵塞的高风险期,表现为灌水器的平均流量持续下降。系统运行184h后,可采用加酸、加氯等措施冲洗滴灌灌水器。

    • 浑水特性与水温对滴头抗堵塞性能的影响

      2012, 43(3):39-45. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.008

      摘要 (4742) HTML (0) PDF 1.04 M (1991) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明迷宫流道滴头发生物理堵塞的成因及过程,采用分段粒径浑水周期间歇滴灌的试验方法,分别对含沙量、泥沙颗粒粒径和水温对滴头堵塞发生过程的影响进行研究。结果表明:对于泥沙颗粒粒径小于0.1mm的浑水滴灌而言,粒径越小越易造成滴头堵塞,且其堵塞程度随浑水含沙量的升高而急剧升高;存在造成滴头堵塞的敏感粒径范围,在夏季灌溉时小于0.031m的粒径为易堵塞粒径;水温是影响滴头堵塞的重要因素,水温越高滴头的抗物理堵塞性能越好。

    • 绿地精准灌溉控制系统设计与最优灌溉量分析

      2012, 43(3):46-50,56. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.009

      摘要 (4065) HTML (0) PDF 1.06 M (1707) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高绿地精准灌溉控制系统中两点法测量土壤墒情的测量精度,通过对土壤水分传感器一体化的研究,设计了双层复合土壤水分传感器,相比于传统的两个传感器策略,使用该复合型土壤水分传感器测量结果更加精确,且降低了能耗。为了获得绿地作物的最优灌溉量,确保灌溉水不浪费且能满足作物正常生长的需求,以高羊茅为例,通过实验,在综合分析高羊茅生长需求、土壤墒情和部分气象资料的基础上,得出适合于高羊茅的最优灌溉量为12mm。

    • 基于联合多重分形的土壤水分特征曲线土壤传递函数

      2012, 43(3):51-56. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.010

      摘要 (4193) HTML (0) PDF 1.05 M (1522) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用联合多重分形方法识别在不同尺度上对土壤水分特征曲线空间变异性都具有显著影响的因素,基于得出的结论建立考虑尺度效应的小尺度和大尺度van Genuchten模型参数的土壤传递函数,探讨了将小尺度上得出的联合多重分形结论进行尺度扩展,应用到大尺度上的可行性。结果表明:小尺度和大尺度上基于0~20cm和20~40cm土层van Genuchten模型参数土壤传递函数预测的土壤含水率均方根误差分别为0.0386、0.0473和0.0270、0.0304,可将小尺度上进行联合多重分形分析得出的结论进行尺度扩展,应用到大尺度上,且建立的土壤传递函数具有较强的理论基础和较高的预测精度。

    • 不同施肥条件下微生物对棕壤团聚体和碳分布的影响

      2012, 43(3):57-61,82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.011

      摘要 (3883) HTML (0) PDF 1.55 M (1563) 评论 (0) 收藏

      摘要:以北京市延庆县绿富隆有机肥蔬菜研究基地长期定位肥料试验地为试验平台,利用湿筛法获得不同粒级的团聚体,通过16SrDNA-PCR-DGGE技术进行测序分析,研究不同施肥条件下微生物群落对棕壤土团聚体和碳分布的影响。结果表明,有机肥(OF)处理的0.25~2mm水稳性团聚体增加,增加幅度为109.0%;0.053~0.25mm和小于0.053mm粒级团聚体的含量均下降,与CK(不施肥) 相比分别下降了31.9%和142.1%。OF处理对土壤各粒级团聚体中碳含量均有显著提高,与CK相比,提高15.2%~46.9%,其中大于2mm团聚体中碳含量提高了46.9%。棕壤碳含量与大于2mm粒级团聚体含量呈正相关;与0.25~2mm粒级团聚体呈极显著正相关;与0.053~0.25mm粒级团聚体含量呈极显著负相关;与小于0.053mm粒级团聚体呈显著负相关。

    • AFT—DT相结合的离心泵曲面网格划分算法

      2012, 43(3):62-66. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.012

      摘要 (4506) HTML (0) PDF 1.15 M (2363) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对映射法的曲面网格生成容易产生畸变而导致网格质量较差的问题,提出一种基于黎曼度量,结合前沿推进技术(AFT)和Delaunay三角划分(DT)方法的曲面网格生成算法。该算法在黎曼度量的基础上,用改进的前沿推进技术生成参数域内的背景网格;且在对参数域内背景网格进行加密时,为了抵消映射过程中的畸变,采用插入三角形外接椭圆圆心的方法代替传统Delaunay插点内核,并给出了椭圆圆心定位以及判断节点是否在椭圆内的方法。该算法通过黎曼度量的引入以及合理的背景网格充分地考虑了映射畸变和算法效率,实例表明,算法易于实施,稳定性好且生成的网格质量较高。

    • 离心泵汽蚀非稳定流动特性数值模拟

      2012, 43(3):67-72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.013

      摘要 (4572) HTML (0) PDF 1.32 M (2247) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究离心泵发生汽蚀时流道内部变化规律,通过三维软件Pro/E对离心泵内部流道进行三维造型,利用雷诺时均N—S方程和RNG k—ε两方程及SIMPLEC算法,采用全空化模型并考虑水中未溶解气体对空化的影响,应用计算流体力学软件CFX对离心泵全流道内的气液两相湍流进行了数值模拟计算,分析了离心泵内部发生汽蚀时的非定常流动的规律。结果表明:在汽蚀初生到临界汽蚀余量这一区间范围内,气体体积分数主要集中在无量纲径向位置为0.2附近的一段区间内。随着汽蚀余量的降低,气体体积分数的密度会相应地增加,受叶轮和蜗壳的耦合作用呈现不对称分布,在汽蚀初生时叶轮流道内压力波动呈正弦周期性变化。随着汽蚀余量的降低和气体分数的增加,叶轮流道内压力呈现不规则变化,压力脉动从隔舌处开始沿着叶轮旋转方向逐渐衰落。

    • 轴流泵叶轮端壁区流动特性数值模拟

      2012, 43(3):73-77. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.014

      摘要 (3959) HTML (0) PDF 1.51 M (2075) 评论 (0) 收藏

      摘要:轴流泵端壁区流动对流场结构、能量传输、水力效率等有着重要的影响。基于CFD技术和高质量结构化网格,对不同叶顶间隙的轴流泵方案进行了全流场数值模拟,探讨了叶顶间隙对端壁区轴面速度、环量等流动参数的影响规律,分析了叶顶泄漏涡的产生机理及其结构,并与高速摄影试验进行了对比。研究结果表明,端壁区叶顶间隙导致进口轴面速度非均匀分布和轮缘侧二次回流;叶轮出口的端壁间隙区轴面流动减弱,且叶顶间隙越大,轴面速度下降幅度越大;叶顶间隙附近的二次回流区使叶轮进口产生环量,当叶顶间隙增大至2mm时,约50%的流动区域受到间隙的影响而产生预旋;端壁区叶顶泄漏涡的数值模拟运动轨迹及结构与试验一致,在小流量工况下,泄漏涡强度增强,且干扰流场范围扩大。

    • 叶轮进口边位置对深井离心泵水力性能的影响

      2012, 43(3):78-82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.015

      摘要 (3969) HTML (0) PDF 1.71 M (1746) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对一典型的150QJ20型深井离心泵,设计了3种进口边位置的叶轮,基于Fluent软件,采用标准k—ε模型、SIMPLEC算法对其进行了全流场数值计算,对不同进口边位置的叶轮出口断面的压力场、湍流场和速度场进行了比较,并结合试验分析了进口边位置对深井离心泵水力性能的影响。结果表明,适当延伸叶轮进口边,增加后流线的长度,可以减小叶轮出口的湍流强度,改善流场分布;可以相对减小叶轮进口直径和叶轮进口的冲击损失,提高深井离心泵的水力性能。

    • 带小叶片螺旋离心泵压力脉动特性分析

      2012, 43(3):83-87,92. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.016

      摘要 (4389) HTML (0) PDF 1.13 M (2591) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究带小叶片的单叶片螺旋离心泵压力脉动特性,采用Navier—Stokes方程和标准的k—ε湍流模型对带小叶片和单叶片的螺旋离心泵的内部流场进行非定常数值计算。通过模拟分别获得了带小叶片和单叶片的螺旋离心泵蜗壳出口以及蜗壳内部压力脉动特性,并对其进行对比分析。结果表明:各个工况下,带小叶片和单叶片的螺旋离心泵蜗壳出口以及蜗壳内部压力脉动特性呈周期性变化,且主频均为各自叶片通过频率,压力波动的幅度大部分集中在低频区域;采用小叶片后周期变为原模型周期的一半,蜗壳及蜗壳内部出口压力波动的幅度明显减小,脉动幅值也明显减小,且高频脉动有所减少。研究表明单叶片螺旋离心泵叶轮小叶片的添加可以有效改善泵内部压力脉动特性,且对降低蜗壳上的振动噪声有一定积极作用。

    • >农业生物环境与能源工程
    • 层流炉二维PIV自动控制系统

      2012, 43(3):88-92. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.017

      摘要 (3629) HTML (0) PDF 931.43 K (1713) 评论 (0) 收藏

      摘要:在层流炉冷态粒子图像测速(PIV)系统中,相机与测量管的相对位置是保证试验数据精确的重要条件。为使试验过程中整个PIV系统操作起来更加方便、准确、快捷,设计了二维PIV自动控制系统,并在层流炉冷态模拟装置上对该系统的可靠性进行了试验验证。与没有使用二维PIV自动控制系统之前的试验结果相比:各测量段颗粒的轴向中心速度相互之间的衔接实现了平滑过渡,消除了跳跃性变化;收集距离为350mm,主气流流量为1.5m3/h时,层流炉内颗粒停留时间的相对误差为9.218%。说明该二维PIV自动控制系统能够满足层流炉冷态试验需要,实现了均匀、连续拍摄,减少了人为误差,提高了试验数据的准确性。

    • 主动配气式生物质气化炉流场模拟与试验

      2012, 43(3):93-96, 102. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.018

      摘要 (4160) HTML (0) PDF 988.87 K (1729) 评论 (0) 收藏

      摘要:对下吸式固定床气化炉采用两层配气口实现气化剂进给量的主动控制,利用Fluent软件对炉内气压分布和速度进行模拟分析,结果表明气化炉主要反应区气压场呈现“梯级分布、层界分明”规律,速度场由上而下逐渐递增,同一截面流场具有较高的均匀性。以玉米秸秆为原料,对本气化炉压力场和温度场进行了试验研究,结果表明采取主动配气有利于促进气化炉的均匀反应,同一反应截面反应温度相对稳定,燃气组分波动较小,热值保持在5500kJ/m3以上。

    • >农产品加工工程
    • 猕猴桃电特性与生理特性关系研究

      2012, 43(3):97-102. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.019

      摘要 (4592) HTML (0) PDF 963.76 K (1505) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究室温(20℃)贮藏下“秦美”猕猴桃电参数与生理参数的相关性,探讨用电特性无损检测生理特性的可行性,用SPSS软件对果实复阻抗等6个电参数和果实硬度等12个生理参数之间进行了相关性分析。结果显示,复阻抗和电容在特征频率下能量化的生理参数多,其中复阻抗能量化硬度等8个生理参数,电容能量化7个生理参数,而电感不能量化任何一个生理参数。阻抗相角量化可滴定酸含量、相对电导率、淀粉含量和纤维素含量的可靠性高。除了淀粉酶活性、PE活性、PG活性、Cx活性之外,其余生理参数都可在特征频率下用敏感电参数来量化。

    • 酒糟主要成分含量的近红外反射光谱快速分析

      2012, 43(3):103-107. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.020

      摘要 (4172) HTML (0) PDF 1011.42 K (1779) 评论 (0) 收藏

      摘要:从全国21个省份收集78个代表性酒糟样品,采用国标方法测定了其成分含量并进行了统计分析,结果显示粗纤维、粗灰分和粗蛋白3种成分质量分数分布范围分别为1.60%~37.54%、0.74%~26.85%和12.01%~38.69%,标准偏差分别为8.33%、5.21%和7.11%,样品成分含量差异较大。利用NIRS建立了其粗纤维、粗灰分和粗蛋白质量分数的定量分析模型,定标决定系数分别为0.98、0.91和0.96,定标标准误差分别为1.19%、1.58%和1.61%,验证决定系数分别为0.98、0.92和0.96,预测标准误差分别为1.20%、1.57%和1.60%,相对分析误差分别为7.38、3.75和4.98,模型预测精度较高,可以用于实际检测分析。

    • 鲜枣可溶性固形物可见/近红外光谱检测建模方法比较

      2012, 43(3):108-112. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.021

      摘要 (4676) HTML (0) PDF 909.24 K (2437) 评论 (0) 收藏

      摘要:对采摘于一枣园的180个壶瓶枣样本,随机分成150个样本校正集和30个样本预测集。用Field Spec3光谱仪采集光谱,并进行多元散射校正(MSC)预处理,之后分别利用连续投影算法(SPA)和逐步回归法(SRA)提取特征波长,并结合光谱理论分析确定,再分别基于偏最小二乘法(PLS)和最小二乘—支持向量机(LS—SVM)建立壶瓶枣可溶性固形物含量预测的简化模型和全波段模型。结果表明,全波段PLS模型预测的相关系数和预测均方根误差分别为0.8874和1.0889,预测效果最好;建立的MSC—SPA—PLS模型预测的相关系数和均方根误差分别为0.7990和1.4078,建立的MSC—SRA—PLS模型预测的相关系数和均方根误差分别为0.8224和1.3851,与全波段的MSC—PLS相比,精度均降低;建立的MSC—SPA—LS—SVM模型预测的相关系数和均方根误差分别为0.7963和1.1458,与全波段的MSC—LS—SVM相比,精度提高;建立的MSC—SRA—LS—SVM模型预测精度很低,不适用。

    • 基于介电特性的薏米含水率检测方法

      2012, 43(3):113-117. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.022

      摘要 (4197) HTML (0) PDF 985.01 K (2055) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了测量信号频率(1~1000kHz)、温度(5~40℃)和含水率(14.7%~22.7%)对薏米相对介电常数的影响,分析了影响相对介电常数变化的原因,建立了100kHz下基于相对介电常数和样品温度预测薏米含水率的数学模型,并对模型进行了验证。研究结果表明,在1~1000kHz频段内,薏米的相对介电常数随着样品含水率和温度的升高而增大,却随着信号频率的增大单调减小;频率一定时,可用三次多项式表示含水率与相对介电常数和温度的关系;100kHz下模型的决定系数是0.9976,实测薏米含水率与预测含水率的决定系数为0.9977。

    • 菊粉溶解性能与凝胶质构特性试验

      2012, 43(3):118-122, 129. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.023

      摘要 (4042) HTML (0) PDF 1.13 M (1917) 评论 (0) 收藏

      摘要:对菊粉水溶液的黏度、膨胀度、持水力及凝胶质构特性进行了研究。当菊粉质量分数低于25%时,其水溶液黏度很低且随质量分数增加变化不明显,但当质量分数高于25%时,其黏度随质量分数增加迅速上升。菊粉膨胀度和持水力受温度影响显著,均在40℃时趋向最大值。采用凝胶指数(VGI)和成胶时间评价菊粉成胶能力的结果显示,只有当菊粉质量分数高于35%才能全部形成凝胶,且质量分数越高,成胶时间越短。通过TPA试验分析了菊粉凝胶的质构特性,结果表明随菊粉质量分数及贮藏时间的提高,凝胶硬度、强度、黏附力、黏着性和咀嚼性都有不同程度的提高,其中凝胶硬度、强度、黏着性及咀嚼性均在菊粉质量分数超过40%时增加明显。

    • 普洱茶中丙烯酰胺含量检测与生成机理研究

      2012, 43(3):123-129. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.024

      摘要 (3872) HTML (0) PDF 927.40 K (1905) 评论 (0) 收藏

      摘要:对50份普洱茶样进行了检测,表明普洱茶样中丙烯酰胺(AA)含量总体较低(2.05~91.95ng/g)。通过对渥堆茶样中AA生成量与蔗糖、葡萄糖、果糖含量进行相关性分析,得出蔗糖含量与AA生成量相关系数最大(R2=0.5776),果糖次之(R2=0.4977),葡萄糖相关性最小(R2=0.2567)。渥堆普洱茶样中天冬酰胺含量低于检测限,无法检出。同时结合文献推测认为普洱茶渥堆发酵过程中AA主要是通过丙烯醛途径生成,天冬酰胺途径贡献很小。

    • 中国霞多丽干白葡萄酒香气特征与成分关联分析

      2012, 43(3):130-139. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.025

      摘要 (4500) HTML (0) PDF 920.18 K (2163) 评论 (0) 收藏

      摘要:以我国主要葡萄酒产区的霞多丽(Chardonnay)干白葡萄酒为研究对象,对不同产区和年份的葡萄酒样品进行香气质量分析,建立了霞多丽香气特征与香气成分之间的数学联系。葡萄酒香气感官量化分析由30名经过葡萄酒标准香气物质培训的品尝员进行,量化数据综合了香气特征使用频率和强度分值。葡萄酒香气成分采用固相微萃取技术偶联GC—MS检测分析。对香气特征量化数据的主成分分析和相关分析结果表明,我国主要产区霞多丽干白葡萄酒有6个典型香气特征:柑橘、菠萝、紫罗兰、石灰水、青苹果和柠檬。香气成分的气味活性值(OAV)分析表明,供试酒样中检测出的64种香气成分有25种具有气味活性,高含量化合物中酯类香气贡献率明显高于高级醇和有机酸,微量成分中萜烯醇和去甲类异戊二烯化合物香气贡献率高。通过用香气成分建立我国霞多丽干白6个典型香气特征的回归模型,预测香气特征的强度,判别葡萄酒的香气质量和产区。结果显示,6个模型中5个方差分析达到极显著水平,t检验显示它们的常数项和化合物系数极显著,实测值与预测值相关系数R2在0.979~0.999之间。

    • 银杏果热风干燥工艺参数响应面法优化

      2012, 43(3):140-145, 156. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.026

      摘要 (3981) HTML (0) PDF 1.40 M (1890) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用自制的热风干燥在线测试装置,对银杏果的热风干燥进行了试验研究,探讨了热风温度、热风速度及装载量对含水率、干燥速率的影响,通过响应面分析和逐步逼近法分析了热风温度、热风速度及装载量与干燥过程平均能耗、平均干燥速率、蛋白质保存率以及干燥后的感官品质之间的关系,建立了二次回归数学模型。并利用函数期望优化方法进行了多目标函数优化,确定了银杏果热风干燥的最佳工艺参数组合。结果表明,银杏果热风干燥过程中加速过程不明显,主要集中在恒速和降速的干燥阶段。其最佳工艺参数组合为:热风温度68℃、热风速度1.15m/s、装载量15.58kg/m2。此时平均能耗为11.86kW·h/kg、平均干燥速率为9.77%/h、蛋白质保存率为90.30%、感官评分为8.57分。

    • 鸡蛋清卵白蛋白与溶菌酶的两步超滤法分离

      2012, 43(3):146-151. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.027

      摘要 (4099) HTML (0) PDF 962.95 K (3444) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了两步超滤法分离鸡蛋清中卵白蛋白与溶菌酶的可行性。基于超滤机理分析了超滤过程中初始料液体积分数、pH值和跨膜压力等参数对膜通量、透过液蛋白质质量浓度的影响。在考察膜通量变化确定超滤时间的基础上,通过超滤试验获得最佳工艺条件:初始料液体积分数6.0%,pH值2.5,跨膜压力0.12MPa。超滤产物纯度、回收率较高,卵白蛋白、溶菌酶的纯度分别为85.72%、87.21%,回收率分别为51.36%、62.58%。试验结果表明,两步超滤法可用于鸡蛋清卵白蛋白与溶菌酶的规模化、高效分离。

    • >农业信息化工程
    • 基于双目立体视觉的果树三维信息获取与重构

      2012, 43(3):152-156. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.028

      摘要 (5573) HTML (0) PDF 1.25 M (2501) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现果实收获机器人避障,研究了树枝空间信息提取方法和果树树枝三维重建方法:采用归一化互相关法获取立体图像视差图,在图像中提取树枝骨架并采用多线段逼近法提取特征点;结合视差图,利用双目立体视觉原理计算树枝骨架特征点的空间坐标,再利用距离图像求取树枝半径信息;将分枝点断开形成简单线图形,简化了树枝三维信息。在空间坐标原点采用12棱柱构建各段树枝模块,通过仿射变换将三维模块以正确的位姿与其他模块组合成果树模型。试验表明,生成的虚拟果树为水果采摘机器人避障及路径规划提供了环境参照。

    • 基于边缘曲率分析的重叠番茄识别

      2012, 43(3):157-162. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.029

      摘要 (4535) HTML (0) PDF 1.23 M (1924) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高重叠番茄的识别正确率,提出了一种基于边缘曲率分析的重叠番茄识别方法。该方法从二值图像中提取番茄区域的边缘,并且为进一步计算出边缘点曲率,对边缘点按逆时针方向进行排序。计算出边缘点曲率后,剔除掉曲率异常的边缘点。最后通过对各剩余边缘分别进行圆回归,实现重叠番茄的识别。为减小作业环境光照变化及枝叶遮挡等因素给识别带来的影响,采用了基于归一化色差的固定阈值分割方法,6条边缘识别准则及3条圆回归准则。119幅图像的试验结果表明,存在轻微遮挡的重叠番茄识别正确率为90.9%;遮挡率大于25%且小于50%时,识别正确率为76.9%;遮挡率大于50%时,识别正确率为23%。

    • 基于机器视觉和支持向量机的温室黄瓜识别

      2012, 43(3):163-167, 180. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.030

      摘要 (4498) HTML (0) PDF 1.03 M (2284) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂温室环境中的成熟黄瓜,采用脉冲耦合神经网络分割黄瓜图像,利用数学形态学方法处理,把黄瓜从图像背景中分离出来;提取各连通区域的4个几何特征值和灰度共生矩阵基础上的3个纹理特征值,作为最小二乘支持向量机(LS—SVM)的输入特征向量;利用训练好的分类器判别图像中的黄瓜。试验结果表明:用于试验的70幅黄瓜图像,正确识别率达82.9%,基于脉冲耦合神经网络分割结合LS—SVM的方法,适合复杂背景的温室黄瓜识别。

    • 玉米单倍体籽粒特征提取及识别

      2012, 43(3):168-172. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.031

      摘要 (4948) HTML (0) PDF 1.66 M (2927) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了玉米单倍体育种过程经导入基因标记后杂交诱导产生的单倍体与杂合体籽粒特征提取及识别方法,实现了单倍体籽粒的准确识别。以导入基因标记后杂交诱导产生的玉米籽粒为研究对象,根据颜色特征将玉米分为紫色标记、黄色胚乳及白色胚部3部分,通过分析此3部分像素在RGB及HSV颜色空间内的分布特点,提出了(G-B)R/B模型,实现了紫色标记区域的有效提取;根据玉米籽粒形态特点及紫色标记部分的分布特点,提出了一种简单快速的单倍体籽粒识别方法。在单倍体分拣试验台上的试验结果表明,所提出的方法对单倍体的识别准确率达98.07%,且能满足动态检测要求。

    • 基于平稳小波变换的冬小麦覆盖度高光谱监测

      2012, 43(3):173-180. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.032

      摘要 (4593) HTML (0) PDF 911.23 K (1667) 评论 (0) 收藏

      摘要:在2010与2011年度冬小麦生长季,通过大田小区试验,实测了冬小麦冠层的高光谱反射率与覆盖度。分析了不同覆盖度下的冬小麦冠层光谱特征以及不同生育期冬小麦冠层光谱反射率与覆盖度的相关性,建立了基于归一化植被指数(NDVI)与比值植被指数(RVI)、小波能量系数的不同生育期冬小麦覆盖度估算模型。结果表明:覆盖度越大,冬小麦光谱反射率在可见光波段越小,在近红外波段越大。在可见光波段,光谱反射率与覆盖度负相关,在“红边”处,由负相关变成正相关。在返青期、拔节期,NDVI估算效果好(R2为0.8359、0.8057);在抽穗期、灌浆期,RVI估算效果好(R2为0.8031、0.8294)。在返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期,以高频、低频小波能量系数为自变量的冬小麦覆盖度估算模型的R2分别达到0.9112、0.8954、0.8802、0.9275。

    • 设施农业可调光质精确补光系统

      2012, 43(3):181-186. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.033

      摘要 (3956) HTML (0) PDF 953.92 K (2454) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对环境温度、光质和光强对农作物光合作用的影响,提出结合实时环境检测、特定波段补光与定量决策的精确补光方法,设计了基于反馈控制机制的定量决策算法。以单片机为核心控制器件,设计了可调光质的精准补光系统,可根据温度及红蓝光目标光强与实时光强的差值精确计算补光量,通过PWM占空比调整LED输出光强。实验结果证明系统可实现按需补光;采用的LED光源较白炽灯节能54%,较荧光灯节能83%;在相同LED光源时,较常规LED补光系统的节能率在不同光质阈值和气候条件下具有一定波动,平均节能在30%以上。

    • 基于改进模拟退火算法的多台冷水机组负荷优化分配

      2012, 43(3):187-192. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.034

      摘要 (4220) HTML (0) PDF 890.93 K (1737) 评论 (0) 收藏

      摘要:将标准模拟退火算法的随机搜索策略改为混沌遍历搜索策略,采取一种特殊的算法确定初始温度以减少冗余迭代次数,增加方差判定准则作为搜索停止的条件,以多台冷水机组总能耗最小为目标,建立最优负荷分配模型,将改进的模拟退火算法应用于多台冷水机组的负荷最优分配。理论分析计算及实际结果均表明,可以实现节能,与通常的负荷分配策略相比,节能4%~11%。

    • >机械设计制造及其自动化
    • 面向服务的网络化协同制造资源多目标重组优化调度

      2012, 43(3):193-199. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.035

      摘要 (4191) HTML (0) PDF 932.36 K (1899) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对网络化协同制造资源重组优化调度所存在的问题,综合考虑影响网络化协同制造资源重组优化调度的4个主要因素:最小化生产作业时间、最小化生产作业成本、最优化生产加工质量、最优化资源服务质量,建立了网络化协同制造资源多目标优化调度的数学模型。提出了一种基于Pareto多目标免疫遗传算法的网络化协同制造资源重组优化调度方法,该算法综合运用了小生境技术、群体排序技术和精英保留策略,并对遗传算子进行改进,自适应地调整交叉和变异算子,结合免疫算法的免疫选择淘汰了相似个体,保证了种群多样性,避免了早熟现象的发生。免疫记忆对近似最优解进行动态邻域搜索,提高了算法的局部搜索能力。实例仿真表明了该算法的有效性。

    • 多足仿生移动机器人并联机构运动学研究

      2012, 43(3):200-206. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.036

      摘要 (4038) HTML (0) PDF 987.75 K (2460) 评论 (0) 收藏

      摘要:以一种具有变形关节的多运动模式仿生移动机器人为研究对象,利用坐标变换法构建了并联机构的运动学模型;利用各分支末端之间的几何关系,求解了并联机构的运动学正解,并进行了仿真验证,仿真结果表明该机器人运动学模型构建正确、运动学正解求解正确;利用几何建模和数值求解方法对并联机构的运动学逆解存在性进行了求解验证与分析证明。

    • 空间4—SPS/CU并联机构运动学分析

      2012, 43(3):207-212, 199. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.037

      摘要 (4076) HTML (0) PDF 1.01 M (2464) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种能实现空间三维转动和沿Z轴移动的机构模型——空间4—SPS/CU并联机器人机构模型,其中SPS支链为驱动支链,CU为恰约束从动支链。采用螺旋理论分析了4—SPS/CU并联机构实现空间三转动一移动的机构学原理,计算了自由度,给出了位置正解和反解的方法,导出了Jacobian 矩阵,分析了速度、加速度性能、奇异位形与工作空间,为该并联机构的实际应用提供了理论依据。

    • 高速空间并联式坐标测量机动力学优化设计

      2012, 43(3):213-218. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.038

      摘要 (3861) HTML (0) PDF 1.22 M (1602) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善高速空间并联式坐标测量机的动力学性能,将虚拟样机技术应用于该测量机的弹性动力学优化设计中。协同利用CAD、CAE和可视化虚拟样机技术,建立高速空间并联式坐标测量机的刚柔耦合虚拟样机,分别考察动平台质量与驱动杆轴径的变化对测量机运动输出误差及驱动杆最大动应力等动力学行为的影响规律,并据此对这些参数进行优化设计,得到测量机动平台质量为80.85kg,驱动杆轴径为44mm。仿真结果表明,经过优化设计,测量机驱动杆最大动应力降为17.5MPa,运动输出误差也明显小于优化设计前,测量机的动力学特性得到明显改善。

    • 基于图形处理器的三维表面质量快速评定技术

      2012, 43(3):219-222, 229. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.039

      摘要 (3925) HTML (0) PDF 1.49 M (1540) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对三维表面粗糙度评定中表面测量数据量大且计算复杂度高,常用处理方法不能满足实时测量要求的问题,提出了一种基于图形处理器(GPU)的三维表面形貌测量数据快速评定方法,应用CUDA平台开发了基于GPU的并行处理算法,在此基础上实现了三维表面质量的快速评定。实验结果表明,该方法在保证计算精度的同时,运算效率提高了60倍以上,可满足三维表面质量在线评定的要求。

    • 汽车镁合金轮毂等温挤旋成型工艺优化与试验

      2012, 43(3):223-229. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.040

      摘要 (3680) HTML (0) PDF 3.30 M (1513) 评论 (0) 收藏

      摘要:以汽车镁合金轮毂为研究对象,根据等温挤旋成型新工艺要求,自行设计了挤旋成型装备,利用有限元方法对轮毂在径向上产生的连续局部塑性变形过程进行数值模拟,分析变形规律,并通过正交试验优化工艺参数。挤旋成型试验结果表明,新工艺明显增加了轮毂的连续变形区尺寸,变形路径合理,显著提高了成型效率与加工精度。

    • 动边界同心环状缝隙流研究

      2012, 43(3):230-234. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.03.041

      摘要 (3898) HTML (0) PDF 913.25 K (1968) 评论 (0) 收藏

      摘要:为完善同心环状缝隙流理论,采用理论分析与模型试验相结合的方法,分析了圆柱体从静止到起动再到运行过程中同心环状缝隙流速的分布特点。得出圆柱体的速度、缝隙宽度以及流量对环状缝隙流的分布和大小的影响。环状缝隙流速随缝隙宽度的增大呈现先增大后减小的趋势,缝隙宽度约在2cm附近时,缝隙流速最大;流量越大,环状缝隙流速就越大;圆柱体的速度越大,缝隙流速也越大;环状缝隙流速在与管内水流速度和圆柱体速度相交之前最大,相交之后最小。同时建立了动边界条件下的同心环状缝隙流数学模型,计算结果与试验基本一致,最大相对误差不超过8.5%,说明该数学模型可行。

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