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6H-SiC表面亚波长周期结构的飞秒激光制备及机理研究

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中国激光 2024年

作者：和万霖秦彦军西安石油大学理学院新疆理工学院理学院

飞秒激光在材料表面诱导产生亚波长周期性表面结构不仅可以改变材料表面的物化性质，而且具有加工速度快、无需使用光刻等昂贵的设备等优点，在多个领域具有广泛的应用前景。利用飞秒激光直写微加工技术，对6H-SiC材料表面亚波长周期结... 详细信息

飞秒激光在材料表面诱导产生亚波长周期性表面结构不仅可以改变材料表面的物化性质，而且具有加工速度快、无需使用光刻等昂贵的设备等优点，在多个领域具有广泛的应用前景。利用飞秒激光直写微加工技术，对6H-SiC材料表面亚波长周期结构特性及产生机理进行了研究。通过控制入射激光功率在样品表面诱导产生了亚波长尺度高频率条纹结构。对实验结果的研究分析表明，亚波长周期条纹结构的形成与入射激光功率大小存在强烈依赖关系；在两种不同偏振情况下，飞秒激光在样品表面诱导形成的亚波长表面条纹结构具有可重复擦写特性。初步讨论了半导体材料表面亚波长周期性结构形成的物理机制，热熔效应与表面等离激元决定了激光诱导表面微结构的形貌和烧蚀特性，研究结果对激光诱导表面周期结构的可控制备及形成机理研究具有重要意义。

关键词：激光光学激光微加工表面周期结构表面等离激元(SPP) 飞秒激光

基于玻璃化转变的稻谷干燥变温控制系统设计与试验

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农业工程学报 2024年第6期40卷 29-39页

作者：车刚杨潇鹏王洪超万霖董永忠陈正发潘衡黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 黑龙江省农机智能装备重点实验室大庆163319 黑龙江省北大荒米业集团有限公司哈尔滨150090

针对稻谷在变温干燥过程中变温节点不明确、温度波动范围大和响应时间慢等问题,该研究设计了一种基于玻璃化转变的稻谷变温干燥控制系统。根据稻谷玻璃化转变曲线,确定变温控制策略,运用Logistic回归分析建立混配阀门开度和稻谷温度之... 详细信息

针对稻谷在变温干燥过程中变温节点不明确、温度波动范围大和响应时间慢等问题,该研究设计了一种基于玻璃化转变的稻谷变温干燥控制系统。根据稻谷玻璃化转变曲线,确定变温控制策略,运用Logistic回归分析建立混配阀门开度和稻谷温度之间的控制模型并通过最小二乘法辨识模型参数。利用遗传算法对模糊隶属度函数进行优化,目标函数值迭代至0.118收敛,寻得最优幅宽。在Simulink仿真试验中,稻谷温度设定为42℃时,模糊PID控制的响应时间为66.43 s,且超调量为3.600%,优化后的模糊PID控制响应时间为37.06 s,且超调量为0.120%;在150 s加入5 s的外部信号干扰,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少4.19 s且超调量减小0.050%;在稳态时输入升温信号,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少16.79 s且超调量低0.338%。利用自主研制的干燥试验台进行变温试验,在变温响应试验中,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制在目标温度和梯度升温调节时间中分别缩短了37.56 s和18.63 s;在温度稳定性试验中,稻谷温度变化范围为41.9~42.1℃,平均相对误差小于0.4%,变异系数小于0.5%;在建三江国家农业高新技术示范区浓江农场进行生产性验证,优化后的模糊PID控制系统响应时间小于30 s,稳态温度误差在±0.15℃,平均相对误差小于0.5%。测试数据表明变温干燥控制系统性能稳定,满足实际干燥作业的生产工艺需求。

关键词：设计试验玻璃化转变稻谷变温干燥模糊PID控制

气相旋转螺旋槽管式换热器结构优化与性能试验

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农业机械学报 2024年

作者：万霖黄宇佳车刚王洪超李俊鹏郑宇田金凯黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江省农机智能装备重点实验室

粮食干燥生产中换热损失大，存在烟气热量无法高效传递，导致换热效率低等问题。本文以集管壳与列管式换热于一体的气相旋转螺旋槽管式换热器为研究对象，基于场协同与热力学理论优化螺旋槽管关键部件，探究螺旋槽管参数对换热性能的影... 详细信息

粮食干燥生产中换热损失大，存在烟气热量无法高效传递，导致换热效率低等问题。本文以集管壳与列管式换热于一体的气相旋转螺旋槽管式换热器为研究对象，基于场协同与热力学理论优化螺旋槽管关键部件，探究螺旋槽管参数对换热性能的影响。以螺距、槽深及内外径比为试验因素，以努塞尔数和阻力系数为评价指标，进行三因素五水平二次正交旋转组合试验，采用多目标优化方法确定最优参数组合，当螺距为24.845mm、槽深为1.753mm、内外径比为0.897时，Nu为164.637，f为0.348。对优化结果进行验证试验，试验结果与优化结果基本一致。螺旋槽管平均场协同角β相较于圆管降低约2°，揭示了置于壳程内的螺旋槽管管束进口、出口及中间截面内场协同角的分布特征，整体范围内的场协同效果有所增加，结论符合场协同原理。利用强化换热综合性能指数（Performance evaluation criteria， PEC）进行评价，结果表明气相旋转螺旋槽管式换热器热能性因子在1.031～1.267之间，验证了螺旋槽管在换热器应用的合理性。

关键词：换热器螺旋槽管场协同结构优化传热线性相关

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气相旋转换热器壳程强化传热数值模拟

农机化研究 2024年第5期46卷 257-261,268页

作者：田金凯车刚万霖胡健唐浩黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江省北大荒米业集团有限公司哈尔滨150036

目前,针对大批量谷物干燥的换热器种类较少及现有换热器换热量小、换热效率和能源利用率低等问题,在前人研究的基础上改进了气相旋转换热器结构,并改变螺旋叶片螺距来强化壳程传热。采用计算流体力学软件FLUENT数值模拟方法,对气相旋转... 详细信息

目前,针对大批量谷物干燥的换热器种类较少及现有换热器换热量小、换热效率和能源利用率低等问题,在前人研究的基础上改进了气相旋转换热器结构,并改变螺旋叶片螺距来强化壳程传热。采用计算流体力学软件FLUENT数值模拟方法,对气相旋转换热器壳程进行传热特性分析,得到气相旋转换热器壳程流场在两种螺距的螺旋叶片结构下的压力云图、温度云图和流体速度矢量图,并对比不同流量条件下以两种螺旋叶片螺距为变量的壳程压降、壳程出口温度。研究结果表明:在壳程进口流速为4m/s、进口温度为100℃工况下,对比螺旋叶片螺距为277.5mm及壳程螺距为412mm的螺旋叶片,壳程压降增加30.1%,努尔赛数提高为40.7%。

关键词：谷物烘干换热器气相旋转强化传热数值模拟

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干燥参数对稻谷热风干燥速率及能耗的影响

中国农业科技导报 2024年

作者：钟国良万霖车刚唐浩曲天奇张骐麟黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江省农机智能装备重点实验室黑龙江省北大荒米业集团有限公司

针对稻谷热风干燥过程中能量消耗高、干燥效率低的问题，以‘稻花香’稻谷为研究对象，测定各初始含水率下的稻谷在不同干燥参数下的干燥能耗和干燥效率，确定不同参数水平下的最优方案。多因素正交试验研究表明，对稻谷干燥速率的影响... 详细信息

针对稻谷热风干燥过程中能量消耗高、干燥效率低的问题，以‘稻花香’稻谷为研究对象，测定各初始含水率下的稻谷在不同干燥参数下的干燥能耗和干燥效率，确定不同参数水平下的最优方案。多因素正交试验研究表明，对稻谷干燥速率的影响从强到弱为热风温度、热风风速、初始含水率。对单位干燥能耗的影响从强到弱为，热风温度、初始含水率、热风风速。最优的干燥参数为热风温度50℃、热风风速0.7 m·s-1、初始含水率19%、干燥速率为5.28%·h-1、干燥能耗为5 565.03 kJ·kg-1。因此，优化干燥流程和干燥参数，既能提升干燥速率又可减少干燥能耗。

关键词：稻谷热风干燥干燥速率能耗

真空冷冻与热风干燥对腐竹品质特性及微观结构的影响

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食品工业科技 2024年第16期45卷 57-63页

作者：万霖田雨琪车刚陆博远王洪超陈正发黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江省农机智能装备重点实验室黑龙江大庆163319

针对腐竹干燥易褐变导致品质变差问题,以黑龙江东北特产九三黄大豆制作的鲜腐竹为研究对象,采用真空冷冻干燥(vacuum freezing drying,VFD)和热风干燥(hot air drying,HAD)对腐竹进行干制加工,获取两种干燥方法对腐竹品质特性及微观组... 详细信息

针对腐竹干燥易褐变导致品质变差问题,以黑龙江东北特产九三黄大豆制作的鲜腐竹为研究对象,采用真空冷冻干燥(vacuum freezing drying,VFD)和热风干燥(hot air drying,HAD)对腐竹进行干制加工,获取两种干燥方法对腐竹品质特性及微观组织结构等参数的影响。结果表明,两种干燥工艺对腐竹中蛋白质含量的影响达到显著差异水平(P<0.05),对腐竹L^(*)、a^(*)和b^(*)值的差异性影响为极显著(P<0.01)。VFD制备腐竹的蛋白质含量和脂肪含量均较高,颜色鲜亮淡黄,表面有自然油质光泽,内部组织结构较为疏松,孔隙分布均匀,VFD腐竹复水1 min时复水比达到1.90 g·g^(-1),与HAD干燥制备的腐竹相比,VFD腐竹的硬度最低、咀嚼性最好,品质均一,感官评价得分最高。综上,真空冷冻干燥适用于蛋白质含量高的腐竹干制加工。

关键词：真空冷冻干燥热风干燥腐竹品质特性微观结构

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旋转式水稻苗床平地机设计与试验

中国农机化学报 2024年第4期45卷 12-17页

作者：陆博远万霖车刚田雨琪刘威何树国黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江省农业机械工程科学研究院佳木斯分院黑龙江佳木斯154004

针对标准化育秧大棚置床平地作业效率低,苗床平地精度差等问题,设计一种双旋转式叶片结构的水稻苗床平地机工作装置。确定工作装置结构参数和工作参数,分析关键部件运动参数和受力情况。通过Workbench软件分析,结果表明:关键部件的最大... 详细信息

针对标准化育秧大棚置床平地作业效率低,苗床平地精度差等问题,设计一种双旋转式叶片结构的水稻苗床平地机工作装置。确定工作装置结构参数和工作参数,分析关键部件运动参数和受力情况。通过Workbench软件分析,结果表明:关键部件的最大应力处应力为104.59 MPa;最大的总体变形仅为1.903 8 mm;前6阶固有频率在66.22~113.94 Hz之间,满足设计要求。田间试验结果表明:苗床床面最大高程差从15.8 cm下降至4.7 cm,地面相对高程标准偏差值从3.95 cm下降至0.98 cm,且作业后绝对差小于1.5 cm的测量点占比为92%,改善床面平整情况,满足当地棚室育秧需求。

关键词：旋转式水稻苗床平地机刮土器有限元分析

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混流式水稻烘干塔温度远程监测系统设计

农机化研究 2024年第11期46卷 234-238页

作者：车刚刘梦刚万霖唐浩陈武东黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江省北大荒米业集团有限公司哈尔滨150036 黑龙江省农业机械工程科学研究院佳木斯分院黑龙江佳木斯154004

针对混流式水稻烘干塔温度难以远程监测的问题,设计了一种基于Python和LoRa技术的温度远程监测系统。系统以STM32F1单片机硬件系统为下位机,通过PT1000温度传感器测得烘干塔温度信息,判断水稻烘干塔干燥状态,并通过LoRa无线模块将状态... 详细信息

针对混流式水稻烘干塔温度难以远程监测的问题,设计了一种基于Python和LoRa技术的温度远程监测系统。系统以STM32F1单片机硬件系统为下位机,通过PT1000温度传感器测得烘干塔温度信息,判断水稻烘干塔干燥状态,并通过LoRa无线模块将状态信息传输至上位机人机界面实时显示。生产试验结果表明:整套系统数据传输性能稳定,传输距离远,数据传输成功率达96%以上,满足复杂工作环境要求,能够实现粮食干燥过程的温度实时监测功能。

关键词：粮食干燥远程监测温度传感器系统设计

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远红外干燥技术研究现状

现代化农业 2024年第5期 88-90页

作者：王乐然万霖黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319

在当前的干燥技术中远红外干燥技术相较传统热风干燥在干燥速率上更快,且在使用过程中能耗较低。红外线具有穿透性,其在工作时发射的热量首先在物料的内部汇集,这使得其在进行干燥时物料的温度与湿度不会出现较大的梯度差,能够加快干燥... 详细信息

在当前的干燥技术中远红外干燥技术相较传统热风干燥在干燥速率上更快,且在使用过程中能耗较低。红外线具有穿透性,其在工作时发射的热量首先在物料的内部汇集,这使得其在进行干燥时物料的温度与湿度不会出现较大的梯度差,能够加快干燥速度。远红外干燥技术具有能量损失较小、加快物料吸热、减少能源消耗等优点,已被广泛用于粮食、水果蔬菜等农业产品领域。综合近几年国内外在远红外干燥相关领域的技术研究现状,对其进行了总结,并从远红外干燥的工作原理以及远红外与多种干燥方式联合使用等方面进行阐述。

关键词：远红外干燥技术联合干燥