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大跨度主动蓄能型温室温湿环境监测及节能保温性能评价

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农业工程学报 2016年第6期32卷 218-225页

作者：周升张义程瑞锋杨其长方慧周波卢威张芳中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室北京100081

针对日光温室土地利用率低,单体小不能进行立体栽培果树种植,不利于机械化操作等问题。该文提出一种大跨度主动蓄能型温室,该温室南北走向,双屋面拱形钢骨架结构,并采用主动蓄放热系统进行能量的蓄积与释放。该试验以传统砖墙日光温室... 详细信息

针对日光温室土地利用率低,单体小不能进行立体栽培果树种植,不利于机械化操作等问题。该文提出一种大跨度主动蓄能型温室,该温室南北走向,双屋面拱形钢骨架结构,并采用主动蓄放热系统进行能量的蓄积与释放。该试验以传统砖墙日光温室作为对照,对大跨度主动蓄能型温室室内外温湿度以及主动蓄放热系统的能量收支进行分析,并对比2种温室的建造成本,综合分析了试验温室保温节能效果及经济效益。结果表明：大跨度主动蓄能型温室土地利用率高达87.4%。温室夜间平均气温高于10℃,无极端低温,晴天夜间平均气温比对照温室高1.5～3.1℃,比室外高13.9～19.3℃;阴天夜间平均气温比对照温室高1.2～2.8℃,比室外高12.5～18.9℃。夜间室内相对湿度平均比对照温室低7%～10%。主动蓄放热系统性能系数COP（coefficient of performance）为3.4～4.2,平均每天能耗0.013 k Wh/m2,与传统燃煤锅炉加温系统相比,平均节能率为47%。大跨度主动蓄能型温室建造成本每平米307.2元,比传统砖墙日光温室低144.5元。大跨度主动蓄能型温室是一种土地利用率高,单体大,保温性能良好,能进行冬季果菜生产的新型温室类型,且投入少,综合其经济环境效益,值得推广应用。

关键词：温室温度环境调控土地利用率大跨度主动蓄放热系统相对湿度日光温室

基于CFD的植物工厂圆形锯齿状水冷LED灯管降温效果模拟

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农业工程学报 2021年第7期37卷 212-217页

作者：方慧程瑞锋仝宇欣李琨中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室北京100081

为及时将LED灯管芯片产生的热量传导出去,提升LED灯的性能,延长其使用寿命,设计了一种圆形锯齿状水冷LED灯管,并通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件构建水冷LED灯管模型,对其降温效果进行研究。在模型中将LED灯珠... 详细信息

为及时将LED灯管芯片产生的热量传导出去,提升LED灯的性能,延长其使用寿命,设计了一种圆形锯齿状水冷LED灯管,并通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件构建水冷LED灯管模型,对其降温效果进行研究。在模型中将LED灯珠芯片设置为内热源,热流密度根据灯珠的数量和电光转化效率计算,其值为1.7×10^(7) W/m^(3)。验证试验表明,模拟值与实测值吻合较好,最大误差为16.4%,构建的CFD模型能准确模拟灯管各结构的温度分布。利用验证的模型模拟不同水流速度对水冷LED灯管温度分布及水流压降的影响。结果表明:不同流速下水冷LED灯管的金属散热灯罩、灯珠芯片和水流的温度分布比较均匀,表明该灯管的结构设计合理,灯珠芯片释放的热量能很快传导到水流中并被带走;当灯管入口水流速度从0.10 m/s增加到0.25 m/s时,进出水温差从1.4℃下降到0.5℃。因此,在对水冷LED灯管进行串联时,可根据进水温度和环境温度的差来计算可串接灯管数量;入口水流速度的增加亦会增加水流阻力,根据模拟得到灯管进出水压差计算出灯管对水流的阻力系数为2.2,为水泵选型提供了依据。

关键词：温度计算流体力学植物工厂人工光源模拟水流速度

数字模型获取及基于Objet的快速原型技术研究

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数字模型获取及基于Objet的快速原型技术研究

作者：程瑞锋湖北工业大学

学位级别：硕士

随着科学技术的不断发展和制造业竞争的日益激烈,不断开发新产品成为企业发展的当务之急。RE/RP集成制造技术已成为先进制造的一种有效手段,是获得竞争优势的关键。本文围绕产品的快速开发,提出了数字模型获取及基于Objet的快速原型的... 详细信息

随着科学技术的不断发展和制造业竞争的日益激烈,不断开发新产品成为企业发展的当务之急。RE/RP集成制造技术已成为先进制造的一种有效手段,是获得竞争优势的关键。本文围绕产品的快速开发,提出了数字模型获取及基于Objet的快速原型的集成技术,该技术充分发挥逆向工程与快速原型的优势,以实现新产品的高质、快速开发,具有重要的研究价值和应用前景。逆向工程与快速原型技术虽然在实际中广泛应用,但是如何进一步提高模型质量特别是精度,一直是研究的热点和重点。论文以鼠标为对象,系统深入地研究了数字模型获取及基于Objet的快速原型的集成技术。取得的主要结论如下:1)提出了数据测量方案与模型重构方案,研究并解决了数字模型获取中模型数字化、数据预处理、数据精简、数据分块、截面与边界特征的提取、建模方法的选择等一系列问题。通过对模型重构技术中特征提取与约束技术的研究,比较了基于截面线特征相容重建曲面模型和基于曲面特征的建模方法,提出了逆向工程CAD综合建模方法“鱼骨”建模策略,并在Imageware环境下,实现了鼠标底座最佳三维模型的有效重构。2)研究了Objet快速成型工艺中的误差来源。在此基础上,对加工材料性能进行了分析与选择,提出了成型过程中输入数据的优化方案。重点研究了STL数据的诊断、错误处理方法与切片技术,运用Magics和OpenGL软件优化了加工参数,使Objet的快速成型技术的优势得到了充分的发挥。3)分析比较了快速原型制造与反求技术集成的三种路线各自的优势,并通过鼠标底座的不同快速加工路径实验加以验证。对RE/RP加工的鼠标底座进行检测分析,研究了检测中路径规划、测头半径补偿、精度分析等关键技术,进一步证明了RE/RP集成在加工与创新设计方面的优势,充分验证了数字模型的获取与快速成型工艺研究集成的必要性,为产品开发提供了新的捷径。

关键词：数字模型逆向工程快速原型优化设计集成技术

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外源补光解决温室黄瓜早衰问题的研究

外源补光解决温室黄瓜早衰问题的研究

作者：程瑞锋西北农林科技大学

学位级别：硕士

本试验利用外源人工补光的方法，研究不同补光时间（每天补2小时、3.5小时、5小时）和不同光照强度（60μmol m-2?s-1、120μmol m-2?s-1、240μmol m-2?s-1）处理对于解决温室黄瓜早衰问题的作用。试验测量比较了各处理和对照植株的株... 详细信息

本试验利用外源人工补光的方法，研究不同补光时间（每天补2小时、3.5小时、5小时）和不同光照强度（60μmol m-2?s-1、120μmol m-2?s-1、240μmol m-2?s-1）处理对于解决温室黄瓜早衰问题的作用。试验测量比较了各处理和对照植株的株高、叶面积、叶片细胞内含物的降解情况、补光状态下的光合作用情况以及叶片细胞膜的透性和自由基清除酶的活性，并且对黄瓜的产量、产值进行了比较分析。结果表明： 1外源补光可大大提高温室黄瓜的长势。本试验条件下，补光处理的时间越长、光照强度越大，越有利于株高的增大和叶面积的迅速扩大，并且叶片的寿命也得以延长。补光时间对株高的影响比光照强度大，三种补光时间水平间存在极显著差异。叶片展开后20天时，处理Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ和Ⅸ的叶面积显著大于对照和其它处理。 2对处于生长后期的叶片，补光处理能使它们的可溶性蛋白和叶绿素含量保持相对较高的水平。在叶绿素含量方面，补光时间较短的处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ与对照之间的差异不显著，其它都有显著差异。补光时间最长、光强最大的处理Ⅸ的叶绿素a、b含量最高，其a/b值也最大，比对照高19.05%。光照强度比补光时间更能影响叶片内可溶性蛋白的含量。 3外源补光延长了处理植株的光合作用时间。在补光时，黄瓜叶片的净光合速率随光照强度的增大而增大。早上补光时处理叶片的净光合速率高于晚上相对时间的净光合速率值，早上的光合启动时间大于晚上。 4补光能减少黄瓜叶片细胞膜的伤害，使部分自由基清除酶的活性保持较高水平。处理Ⅵ、Ⅷ和Ⅸ的叶片细胞膜透性显著低于其它处理。 5除处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的产量与对照相比差异不显著外，其它处理的产量都显著高于对照。在产值方面，处理Ⅵ、Ⅷ和Ⅸ显著高于对照株和其他处理。处理Ⅸ的产量比对照高出117.53%。 6处理Ⅸ在各方面都表现出最优的防治早衰效果，但结合生产实际情况，在生产中对温室黄瓜补光时应选用处理Ⅵ，即每天补光3.5小时，光量子通量密度为240μmol m-2?s-1。

关键词：补光温室黄瓜早衰

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蔬菜树栽培技术与管理 1

基于CFD的植物工厂冠层微环境管道通风效果模拟

丛书名：中国科协科普专项资助

2009年

作者：杨其长程瑞锋等

本书结合国内外蔬菜树式栽培最新动态，介绍了番茄、马铃薯、辣椒、人参果、黄瓜、西瓜等各类蔬菜树式栽培技术、管理和方法。

ISBN: (纸本)9787110062685

本书结合国内外蔬菜树式栽培最新动态，介绍了番茄、马铃薯、辣椒、人参果、黄瓜、西瓜等各类蔬菜树式栽培技术、管理和方法。

关键词：蔬菜园艺

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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农业工程学报 2021年第22期37卷 188-193页

作者：方慧伍纲程瑞锋仝宇欣中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室北京100081

为增加植物工厂多层栽培模式中作物冠层内部气流扰动,该研究设计了一种冠层微环境管道通风装置,利用计算流体力学软件(Computational Fluid Dynamics,CFD)构建三维栽培模型。在模型中,将植物冠层区域考虑为多孔介质,多孔介质的黏滞阻力... 详细信息

为增加植物工厂多层栽培模式中作物冠层内部气流扰动,该研究设计了一种冠层微环境管道通风装置,利用计算流体力学软件(Computational Fluid Dynamics,CFD)构建三维栽培模型。在模型中,将植物冠层区域考虑为多孔介质,多孔介质的黏滞阻力系数为25,惯性阻力系数为1.3;LED灯管设置为热源模型,热源模型散热量为297525 kW/m^(3)。利用模型模拟并实测入口速度为8 m/s时植物冠层表面和上部空间气流速度,发现空气流域的平均误差为16%,模拟值与实测值吻合较好。利用验证的模型模拟不同入口速度下植物冠层的气流分布,结果表明:进气速度设置为8 m/s,该速度下植物冠层内部适宜速度区域体积占比为67.58%,冠层表面适宜速度区域面积占比为55.23%,冠层内部气流平均速度为0.14 m/s。研究表明植物工厂冠层微环境管道通风模式能有效增加冠层气流扰动。

关键词：通风植物工厂气流速度多孔介质 CFD

辐射累积量控制的灌溉模式下温室番茄生长与水肥利用研究

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中国农业科学 2018年第18期51卷 3531-3541页

作者：魏晓然程瑞锋杨其长和永康张晨中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室

【目的】在辐射累积量控制的灌溉模式下,探讨不同灌溉量对番茄开花坐果期生长和水肥利用效能的影响,为日光温室番茄高效生产提供科学依据。【方法】在内嵌基质土垄栽培条件下,以番茄"丰收"杂交种为供试品种,采用营养液滴灌。灌溉模式分... 详细信息

【目的】在辐射累积量控制的灌溉模式下,探讨不同灌溉量对番茄开花坐果期生长和水肥利用效能的影响,为日光温室番茄高效生产提供科学依据。【方法】在内嵌基质土垄栽培条件下,以番茄"丰收"杂交种为供试品种,采用营养液滴灌。灌溉模式分为常规时间间隔灌溉(以下称"常规灌溉",CK)和辐射累积量控制灌溉两种,其中辐射累积量控制的灌溉模式分为低灌溉量(T1)、中灌溉量(T2)和高灌溉量(T3),研究不同灌溉模式和灌溉量的番茄开花坐果期生长和水肥利用效能的差异。【结果】相比于处理CK,处理T1、T2和T3的灌溉量分别减少了39.3%、30.3%和14.0%,而且灌溉量越大,基质水分含量越高,处理CK>T3>T2>T1。辐射累积量控制的灌溉模式有利于番茄营养和生殖生长,显著提高了番茄生物量,相比于处理CK,处理T1、T2和T3的番茄生物量分别提高了57.1%、75.3%和32.7%;其中,处理T2的番茄生物量达到102.9 g/株,也显著高于处理T1和T3。辐射累积量控制的灌溉模式晴天的灌溉量多于阴天,而且中午的灌溉量多于早晨和下午,与植株对水肥的需求相匹配;此外,该灌溉模式有效节约了水肥,避免了水肥的浪费,相比于处理CK,在晴天和阴天时,处理T3的废液排出率分别减少了62.5%和72.6%。该灌溉模式下的适宜灌溉量也显著提高了番茄产量和灌溉水分利用效率,相比于处理CK,处理T2的产量增加了14.2%,达到61.3 t·hm-2,灌溉水分利用效率提高了34.1%,灌溉量过少则抑制了植株产量的提高。【结论】辐射累积量控制的灌溉模式能够促进番茄的生长,有效节约了水肥。其中处理T2灌溉量533.0 m3·hm-2,可作为日光温室番茄开花坐果期的参考营养液灌溉量。

关键词：辐射累积量灌溉量水肥利用开花坐果期番茄

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水下机械手主从遥操作双边控制策略

西北工业大学学报 2016年第1期34卷 53-59页

作者：刘卫东张建军高立娥程瑞锋西北工业大学航海学院陕西西安710072 西北工业大学水下信息与控制重点实验室陕西西安710072

水下机械手在操作过程中存在抓取对象未知、临场性差的问题,深水环境下较低的能见度限制了机械手的作业。针对此问题提出了带力觉感知的主从式遥操作双边控制系统。主手采用模糊自适应阻抗控制方法,从手采用积分滑模变结构控制方法。通... 详细信息

水下机械手在操作过程中存在抓取对象未知、临场性差的问题,深水环境下较低的能见度限制了机械手的作业。针对此问题提出了带力觉感知的主从式遥操作双边控制系统。主手采用模糊自适应阻抗控制方法,从手采用积分滑模变结构控制方法。通过Liewellyn绝对稳定性准则分析了整体系统的稳定性。搭建了单自由度双边遥操作系统平台,在Matlab Simulink下进行了相关仿真。仿真表明:主手控制提高了透明性以及系统鲁棒性;从手控制克服了外界干扰及消除了滑模控制的抖振问题,从手具有很好的力/位移跟踪主手的能力;整体系统具有很好的稳定性和可行性。

关键词：遥操作控制滑模控制模糊规则数学模型 MATLAB 位置跟踪稳定性

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多约束受扰追踪的微分对策滚动时域轨迹优化

上海交通大学学报 2017年第12期51卷 1473-1479页

作者：程瑞锋刘卫东高立娥康智强西北工业大学航海学院西安710072 西安建筑科技大学机电学院西安710072

针对复杂洋流干扰环境下水下多约束追踪问题,提出一种滚动时域非线性微分对策控制策略.基于智能体自导探测信息,建立水下追踪相对运动模型与追踪过程约束.通过分析追踪特性,确立以相对运动信息为变量的微分对策模型,结合零效控制和滚动... 详细信息

针对复杂洋流干扰环境下水下多约束追踪问题,提出一种滚动时域非线性微分对策控制策略.基于智能体自导探测信息,建立水下追踪相对运动模型与追踪过程约束.通过分析追踪特性,确立以相对运动信息为变量的微分对策模型,结合零效控制和滚动预测算法的实施,设计出一种考虑过程约束和干扰的具有终端约束的水下追踪制导律.对不同期望终端交会角进行追踪的仿真结果表明,该制导策略能有效对抗干扰、实时调整约束,具有良好的时效性和较强的鲁棒性.

关键词：微分对策滚动时域预测追踪轨迹优化