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Optimizing nitrogen management in the food system for sustainable development: a case study of Quzhou County

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Frontiers of Agricultural Science and Engineering 2024年第1期11卷 113-121页

作者： Fanlei MENG Menru WANG Yong HOU Lin MA Wenqi MA xuejun liu Fusuo ZHANG Wen XU College of Resources and Environmental Sciences National Academy of Agriculture Green DevelopmentState Key Laboratory of Nutrient Use and ManagementNational Observation and Research Station of Agriculture Green Development(QuzhouHebei)China Agricultural UniversityBeijing 100193China Water Systems and Global Change Group Wageningen University&Research6700 AA Wageningenthe Netherlands Environmental Systems Analysis Group Wageningen University&Research6708 PB Wageningenthe Netherlands Key Laboratory of Agricultural Water Resources Hebei Key Laboratory of Soil EcologyCenter for Agricultural Resources ResearchInstitute of Genetic and Developmental BiologyChinese Academy of SciencesShijiazhuang 050021China College of Resources and Environment Science Hebei Agricultural UniversityBaoding 071001China

Nitrogen(N) is an essential nutrient for food production. The rapid increase in population requires high inputs of N to meet the growing food demand. If not managed well, the substantial loss of N from the food system has multiple impacts on grain yield, air and water pollution, and the economic benefits of agricultural. Multi-objective(food security, environmental sustainability and economic sustainability) synergistic consideration of N management in the food system is still lacking. This study employed strategies for optimizing N management in the food system, using Quzhou County as a typical example on the North China Plain. Firstly, a food chain approach was adopted to understand drivers and reasons behind N losses from the food ***, a top-down approach was used to define multi-objective N management, taking into consideration food security, environmental sustainability and economic sustainability. Multi-objective N management aims to reduce N losses to the environment and increase N use efficiencies,while simultaneously increasing yields and economic benefits. Thirdly, 3R(reduce-retain-recycle) N management strategies were identified for specific crops and animals through a bottom-up approach and then analyzed the potential of these strategies to achieve the multi-objectives. Finally, there is a discussion of how to engage different stakeholders to promote the technologies implementation. This study provides new insights into the synergistic achievement of multi-objective N management in the food system and the development of environmentally-friendly agriculture.

关键词： Agriculture green development food system multi-objective nitrogen management

制造氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺参数的优化研究

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中国塑料 2024年第1期38卷 79-85页

作者：刘学军北京工商大学计算机与人工智能学院北京100048

在static bed模型的基础上为在PID控制模式下制造氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺建立了一个传热模型,并通过FLUENT软件来仿真计算模具表面温度和模内温度以及加热时间和加热电能。这些仿真值与实测值都吻合得较好,从而验证了本文传热模型... 详细信息

在static bed模型的基础上为在PID控制模式下制造氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺建立了一个传热模型,并通过FLUENT软件来仿真计算模具表面温度和模内温度以及加热时间和加热电能。这些仿真值与实测值都吻合得较好,从而验证了本文传热模型的准确性。然后应用该传热模型计算了在16种情形下停止加热时的模内温度以及加热时间和加热电能,并通过灰色关联度方法分析了PID模式的触发温度和初始加热功率的百分比对加热时间和加热电能的影响程度。结果表明,停止加热时的模内温度随初始加热功率的百分比变化较小,但随PID模式触发温度的升高而降低。加热时间和加热电能都是随着PID模式的触发温度的升高而减少。最优化的工艺参数是PID模式的触发温度取250℃且初始加热功率的百分比取90%。另外,PID模式的触发温度对加热时间和加热电能的影响程度都要大于初始加热功率的百分比对它们的影响程度。

关键词：电加热滚塑工艺传热模型氢气瓶内胆 FLUENT仿真灰色关联度分析

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极端气候对中国粮食生产的影响及其应对措施

科技导报 2024年第16期42卷 82-90页

作者：许航刘盛刘磊刘学军中国农业大学资源与环境学院北京100193 兰州大学资源环境学院兰州730000

随着全球气候变暖趋势加剧,极端气候事件对粮食生产的影响愈发显著。2023年中国粮食生产遭受极端气候的严重冲击,导致全国农田大面积减产,对粮食安全构成了严重威胁。为应对频发的极端气候事件,从全国农业布局调整、作物育种研发、农田... 详细信息

随着全球气候变暖趋势加剧,极端气候事件对粮食生产的影响愈发显著。2023年中国粮食生产遭受极端气候的严重冲击,导致全国农田大面积减产,对粮食安全构成了严重威胁。为应对频发的极端气候事件,从全国农业布局调整、作物育种研发、农田水利设施建设、土壤质量优化、立法保障农业绿色发展、推广农业金融服务、建立农业灾害预警系统等7个方面提出了中国极端气候事件频发下的应对措施,并通过与《“十四五”全国种植业发展规划》对比,提出了中国应对极端气候事件的策略。中国未来粮食生产的核心任务是提高对各种灾害的长期防御能力,重视气候变化给未来农业生产带来的挑战,确保粮食生产的安全与稳定。

关键词：气候变化极端气候粮食生产

跨繁忙铁路干线钢-混混合梁转体桥梁施工监控技术研究

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市政技术 2024年第4期42卷 203-210页

作者：刘雪君中铁十八局集团第五工程有限公司天津300450

为确保大跨度钢-混混合梁转体施工的顺利进行,需对其结构的安全性能和稳定性能参数进行实时监控。以某跨繁忙铁路干线钢-混混合梁转体桥梁为研究背景,采用数值模拟计算与现场监测相结合的方法,研究了大跨度钢-混混合梁转体施工监控技术... 详细信息

为确保大跨度钢-混混合梁转体施工的顺利进行,需对其结构的安全性能和稳定性能参数进行实时监控。以某跨繁忙铁路干线钢-混混合梁转体桥梁为研究背景,采用数值模拟计算与现场监测相结合的方法,研究了大跨度钢-混混合梁转体施工监控技术。研究结果表明:经数值模拟计算得到的桥梁受力与变形结果均满足相关设计要求,表明该数值计算模型具有一定的合理性与准确性;现场实测得到的关键截面应力、主梁线形等安全性能参数均满足规范要求,且各安全性能参数实测结果与数值模拟计算结果相吻合,有效验证了大跨度钢-混混合梁转体施工监控技术体系的适用性;通过分析梁端实测振动响应曲线发现,在转体过程中出现了因撑脚与滑道接触、滑道不平顺等偶然现象而产生的梁端震颤现象,但其影响程度在可控范围内。相关结论可为类似大跨度钢-混混合梁转体桥梁施工监控技术提供一定参考。

关键词：大跨度桥梁钢-混混合梁转体施工监控技术数值模拟

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一种用于设计电加热滚塑工艺的传热计算方法

中国塑料 2024年第4期38卷 67-72页

作者：吕墨宇刘学军孟春玲北京工商大学计算机与人工智能学院北京100048

首先针对一个空模具以及生产4种不同厚度的氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺,通过实验分别测量了模具表面和模内的温度、加热时间和耗电量,并据此计算了在这5种情形下的加热效率和放大系数。然后提出了一种用于设计电加热滚塑工艺的计算方法... 详细信息

首先针对一个空模具以及生产4种不同厚度的氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺,通过实验分别测量了模具表面和模内的温度、加热时间和耗电量,并据此计算了在这5种情形下的加热效率和放大系数。然后提出了一种用于设计电加热滚塑工艺的计算方法。即在模具的材料和质量、模内粉料的物性和质量、工艺参数确定后,先计算出有效热能,接着根据放大系数初步估算出在加热阶段电热丝需发出的热能,并由此得出满负荷的加热功率和电热丝的长度。然后利用static bed模型通过FLUENT软件仿真计算出加热时间和电热丝实际需发出的热能。以一个中空立方形的塑料制品的电加热滚塑工艺为例说明了该方法的应用步骤,并研究了满负荷的加热功率和模具材料对加热效率、加热时间和电热丝实际需发出的热能的影响。结果表明,加热效率随氢气瓶内胆厚度的增加而下降,加热时间随着满负荷功率的增大而减少的速率变得越来越慢。采用钢制模具的加热时间比采用铝制模具更长,电热丝也需发出更多的热能。

关键词：电加热模具滚塑工艺加热效率加热时间加热功率传热计算

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土坡张拉缝滑面稳定性评价的若干基本问题

岩土工程学报 2024年第7期46卷 1418-1426页

作者：刘学军宋飞张鲁渝侯宪明哈月龙新疆建筑科学研究院(有限责任公司) 新疆乌鲁木齐830002 长安大学公路学院陕西西安710064 建筑工程项目勘察设计施工图审查中心安徽黄山245000

围绕张拉缝滑面稳定性评价中存在的若干基础性问题,通过上千个算例,系统分析了两种易混淆的“忽略”方法的可行性和适应性,以及它们在不同张拉缝深度,不同几何形状滑面、不同安全系数方法等条件下对滑面稳定性的影响,主要结论为:①张拉... 详细信息

围绕张拉缝滑面稳定性评价中存在的若干基础性问题,通过上千个算例,系统分析了两种易混淆的“忽略”方法的可行性和适应性,以及它们在不同张拉缝深度,不同几何形状滑面、不同安全系数方法等条件下对滑面稳定性的影响,主要结论为:①张拉缝未充水时,方法一仅对简化Janbu、简化Bishop法适用,而对通用条分法GLE、不平衡推力法不适用。张拉缝考虑水压力时,方法一不适用,方法二适用。②张拉缝滑面安全系数的变化趋势曲线,与张拉缝开裂前的条间力是拉力还是压力有关,这又与黏聚力、张拉缝深度、安全系数方法相关。如果黏聚力低,则条间力大概率是压力,如黏聚力高,则条间力大概率为拉力。③张拉缝有利于迭代收敛,对于严格法GLE而言,张拉缝促进收敛的效果更明显。本文成果为科学评估张拉缝滑面的稳定性提供了坚实的理论依据和分析方法。

关键词：张拉缝边坡安全系数稳定性深度线

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栅格DEM山顶点提取的坡向分布特征法

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第3期49卷 419-425页

作者：周访滨肖智文刘学军马国伟张珊珊长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学特殊环境道路工程湖南省重点实验室湖南长沙410114 南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 云南省交通规划设计研究院有限公司云南昆明650041

山顶点提取方法决定着山体部位划分结果的正确性和微地形自动分类效率。以高程和等高线为参考提取山顶点的方法存在伪山顶点剔除不完全和局部山顶点丢失的问题,依据山顶点邻域坡向呈均匀分布规律,提出了基于坡向分布特征的山顶点提取方... 详细信息

山顶点提取方法决定着山体部位划分结果的正确性和微地形自动分类效率。以高程和等高线为参考提取山顶点的方法存在伪山顶点剔除不完全和局部山顶点丢失的问题,依据山顶点邻域坡向呈均匀分布规律,提出了基于坡向分布特征的山顶点提取方法,构建了以山顶点为中心的邻域坡向顺时针逐渐递增模型,并以山脊线拟合和深度优先搜索(depth first search,DFS)算法的递推思想,剔除提取结果中的伪山顶点。顾及实体数字高程模型(digital elevation model,DEM)地形破碎对提取方法的影响,采用了模拟DEM和实体DEM分别进行实验和分析。实验结果表明,坡向分布特征法避免了传统基于封闭等高线提取山顶点时主观选取阈值的不确定性;模拟DEM因其连续、光滑,山顶点提取准确率可达到100%,而实体DEM沿用模拟DEM机制,因其地形破碎导致的不可适性,通过调整坡向分布约束条件可予以改善,实验提取准确率平均可达到96.1%。

关键词：数字地形分析栅格DEM 坡向山顶点分布特征

针对高阶间断伽辽金数值格式的Gibbs现象智能去噪方法

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航空学报 2024年第14期45卷 158-173页

作者：刘嘉文王明振欧阳文轩虞建刘学军吕宏强南京航空航天大学计算机科学与技术学院模式分析与机器智能工业和信息化部重点实验室南京211106 中国特种飞行器研究所高速水动力航空科技重点实验室荆门448035 南京航空航天大学航空学院南京210016

在使用高阶间断伽辽金方法进行高速可压缩流场计算时,激波附近会出现影响数值精度甚至导致计算失败的非物理数值振荡,这类似于图像处理领域不断堆积的Gibbs噪声。如何抑制激波振荡或消除Gibbs现象并确保计算过程稳定,已经成为了高阶间... 详细信息

在使用高阶间断伽辽金方法进行高速可压缩流场计算时,激波附近会出现影响数值精度甚至导致计算失败的非物理数值振荡,这类似于图像处理领域不断堆积的Gibbs噪声。如何抑制激波振荡或消除Gibbs现象并确保计算过程稳定,已经成为了高阶间断伽辽金方法研究领域的一个挑战。针对这一问题,利用机器学习技术,提出了一种由图注意力机制和图卷积网络构成的Gibbs现象智能去噪模型,该模型能够抑制间断伽辽金方法计算中激波附近的振荡,在确保间断伽辽金方法计算顺利进行的同时提升了捕捉激波的效果。该模型使用间断伽辽金方法计算中产生的Gibbs噪声数据构造训练数据集,在图卷积滤波器的指导下进行图神经网络训练。对跨声速和超声速来流条件的NACA0012翼型进行了数值模拟,结果表明在间断伽辽金方法计算过程中嵌入所构建的Gibbs现象智能去噪模型,能够消除Gibbs现象,有效抑制激波振荡。

关键词：高阶间断伽辽金 Gibbs现象激波捕捉图注意力图卷积网络智能去噪

A new hybrid aerodynamic optimization framework based on differential evolution and invasive weed optimization

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Chinese Journal of Aeronautics 2018年第7期31卷 1437-1448页

作者： Zijing liu xuejun liu Xinye CAI College of Computer Science and Technology Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Since many aerodynamic optimization problems in the area of aeronautics contain highly nonlinear objectives and multiple local optima, it is still a challenge for most of the traditional optimization methods to find the global optima. In this paper, a new hybrid optimization framework based on Differential Evolution and Invasive Weed Optimization（IWO_DE/Ring） is developed, which combines global and local search to improve the performance, where a Multiple-Output Gaussian Process（MOGP） is used as the surrogate model. We first use several test functions to verify the performance of the IWO_DE/Ring method, and then apply the optimization framework to a supercritical airfoil design problem. The convergence and the robustness of the proposed framework are compared against some other optimization methods. The IWO_DE/Ringbased approach provides much quicker and steadier convergence than the traditional *** results show that the stability of the dynamic optimization process is an important indication of the confidence in the obtained optimum, and the proposed optimization framework based on IWO_DE/Ring is a reliable and promising alternative for complex aeronautical optimization problems.

关键词： Airfoil design Differential evolution Genetic algorithms Invasive weed optimization Optimization