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蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第3期55卷 122-132页

作者：李旭伍硕祥匡敏球刘青刘大为谢方平湖南农业大学机电工程学院长沙410128 智能农机装备湖南省重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧(苗)重点实验室益阳413055

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC... 详细信息

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm^(2),同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm^(2)和5.98 mm^(2),说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好。该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考。

关键词：漂浮育苗泡沫育苗盘自动叠盘装置减振叠盘整齐度尺寸适应性

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基于热管的光伏冷却技术研究进展

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 201-216页

作者：曹静宇郑玲彭晋卿宋佳明李念平裴刚湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 建筑安全与节能教育部重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中国科学技术大学工程科学学院安徽合肥230026

光伏发电技术的发展和推广是实现碳中和的关键途径之一,但传统光伏电池效率会随自身温度升高而下降,故采取冷却措施降低其温度成为光伏领域的热点问题,其中具有结构简单、传热效率高、可塑性强、被动运行等优点的热管近年来受到了重点关... 详细信息

光伏发电技术的发展和推广是实现碳中和的关键途径之一,但传统光伏电池效率会随自身温度升高而下降,故采取冷却措施降低其温度成为光伏领域的热点问题,其中具有结构简单、传热效率高、可塑性强、被动运行等优点的热管近年来受到了重点关注,而相关研究现状尚待分析汇总.本文从不同热管类型的视角对该领域进行了深入探讨,涵盖热管及其与天空辐射制冷、相变储能、热电制冷和纳米技术耦合下的多种冷却方式,并结合基于热管的光伏冷却技术的发展现状讨论其系统性能、经济和环境效益,对该研究方向进行了展望.综合既有研究发现,热管冷却是一种环保、经济且可行的光伏冷却方式,能有效降低光伏温度并提升其均匀性,且在技术耦合下可实现太阳能与其他清洁能源的科学协同利用,提升其发电性能或实现制冷、储能等附加功能,其发展应用对推动节能减排事业有着积极意义.

关键词：热管光伏散热聚光光伏

一种耦合DeepLab与Transformer的农作物种植类型遥感精细分类方法

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测绘学报 2024年第2期53卷 353-366页

作者：林云浩王艳军李少春蔡恒藩湖南科技大学测绘遥感信息工程湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湖南湘潭411201

如何精细遥感监测复杂的不同类型农田作物种植情况,是智慧农业农村领域实现农耕面积调查与农作物估产的关键。目前的高分辨率影像的作物种植像素级语义分割中,深度卷积神经网络难以兼顾空间多尺度全局特征和局部细节特征,从而导致各类... 详细信息

如何精细遥感监测复杂的不同类型农田作物种植情况,是智慧农业农村领域实现农耕面积调查与农作物估产的关键。目前的高分辨率影像的作物种植像素级语义分割中,深度卷积神经网络难以兼顾空间多尺度全局特征和局部细节特征,从而导致各类农田地块之间边界轮廓模糊和同类农田区域内部完整性不高等问题。针对这些不足,本文提出了一种耦合DeepLabv3+和Transformer编码器的双分支并行特征融合网络FDTNet,以实现农作物种植类型的精细遥感监测。首先,在FDTNet中并行嵌入DeepLabv3+和Transformer分别捕获农田影像的局部特征和全局特征;其次,应用耦合注意力融合模块CAFM有效融合两者的特征;然后,在解码器阶段应用卷积注意力模块CBAM增强卷积层有效特征的权重;最后,采用渐进式多层特征融合策略将编码器和解码器中的有效特征全面融合并输出特征图,以实现晚稻、中稻、藕田、菜地和大棚的高精度分类识别。为了验证FDTNet网络模型在高分辨率作物分类应用的有效性,本文选择不同高分辨率的Yuhu数据集和Zhejiang数据集验证,mIoU分别达到74.7%和81.4%。相比于已有的UNet、DeepLabv3、DeepLabv3+、ResT和Res-Swin等深度学习方法,FDTNet的mIoU可分别高2.2%和3.6%。结果表明,FDTNet在纹理单一、大样本量,以及纹理多样、小样本量的两类农田场景中同时表现出优于对比方法的性能,具有较全面的多类别农作物有效特征提取能力。

关键词：高分辨率遥感影像农作物种植类型语义分割特征融合深度学习

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分子动力学模拟在矿物浮选中的研究进展

中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 1-19页

作者：徐芮孙宁孙伟韩海生唐鸿鹄王丽中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083 中南大学战略含钙矿物资源清洁高效利用湖南省重点实验室湖南长沙410083

浮选药剂是实现矿物选择性分离的关键,尤其是组合药剂在矿物浮选中应用广泛。药剂性能的发挥与其在三相界面的微观吸附结构及组装行为密切相关,从微观层面探索药剂的作用机制成为近年来的研究热点。随着高性能计算的飞速发展,分子动力... 详细信息

浮选药剂是实现矿物选择性分离的关键,尤其是组合药剂在矿物浮选中应用广泛。药剂性能的发挥与其在三相界面的微观吸附结构及组装行为密切相关,从微观层面探索药剂的作用机制成为近年来的研究热点。随着高性能计算的飞速发展,分子动力学模拟逐渐成为研究矿物浮选行为的有利工具。本文以硅酸盐矿物浮选体系为例,论述近年来组合捕收剂在硅酸盐浮选分离中的应用,阐述研究者对药剂在水溶液体系、气-水界面及矿物-水界面的分子动力学模拟研究进展,指出目前模拟研究中存在的问题,并对分子动力学在矿物浮选中的应用发展前景进行展望。

关键词：分子动力学模拟浮选界面组合捕收剂

翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 1-9,23页

作者：徐勇毛宇光刘翼玮苏捷杜运兴史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学湖南省绿色与先进土木工程材料国际创新合作中心湖南长沙410082 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

通过对5根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁和1根普通混凝土T形梁进行四点弯曲试验,研究了翼缘宽度和厚度对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响,以及与普通混凝土T形梁的差异。研究结果表明:地聚物混凝土T形梁的抗弯极限荷载、屈服荷载、... 详细信息

通过对5根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁和1根普通混凝土T形梁进行四点弯曲试验,研究了翼缘宽度和厚度对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响,以及与普通混凝土T形梁的差异。研究结果表明:地聚物混凝土T形梁的抗弯极限荷载、屈服荷载、裂缝行为及失效模式与普通混凝土T形梁相似,且延性更优,但其跨中受拉纵筋应变较大,刚度、开裂荷载和最大裂缝宽度限值下的承载力较低。随着翼缘宽度从200 mm增大到500 mm,地聚物混凝土T形梁的刚度、屈服荷载、抗弯极限荷载、延性和在最大裂缝宽度限值下的承载力均增大,跨中受拉纵筋应变减小,开裂荷载无明显变化,但越宽的翼缘宽度能有效承担荷载的也只是靠近腹板的一部分宽度。增大翼缘厚度对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响与增大翼缘宽度基本一致,但其对最大裂缝宽度限值下的承载力提高效果显著。规范GB 50010—2010和ACI 318—19的正截面受弯承载力设计公式适用地聚物混凝土T形梁,GB 50010—2010的预测更精确,ACI 318—19的安全储备更高。

关键词：桥梁工程结构工程地聚物混凝土 T形梁翼缘宽度翼缘厚度抗弯性能

翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗剪性能的影响

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2024年第1期43卷 1-9页

作者：宋建雄毛宇光刘翼玮苏捷杜运兴史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学湖南省绿色与先进土木工程材料国际创新合作中心湖南长沙410082 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

为探究翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗剪性能的影响,对1根普通混凝土和4根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁进行了集中荷载下的抗剪试验;试验获得了T形梁试件的承载力、挠度、钢筋应变、破坏模式及裂缝的开展等相关参数。研究结果表明:... 详细信息

为探究翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗剪性能的影响,对1根普通混凝土和4根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁进行了集中荷载下的抗剪试验;试验获得了T形梁试件的承载力、挠度、钢筋应变、破坏模式及裂缝的开展等相关参数。研究结果表明:地聚物混凝土T形梁具有与普通混凝土T形梁相似的裂缝扩展、破坏模式及抗剪承载力,但其刚度和斜截面开裂荷载较低,跨中纵筋和箍筋的应变较大;将翼缘厚度与截面有效高度比值从0.24增大到0.48时,地聚物混凝土T形梁的刚度增大、跨中纵筋应变减小,抗剪承载力提高了12.7%,地聚物混凝土的归一化抗剪强度增大了25.3%;当翼缘宽度超过两倍腹板宽度时,继续增大能减小跨中纵筋应变,但地聚物混凝土T形梁的刚度、抗剪承载力及地聚物混凝土归一化抗剪强度不再增大。规范ACI 318—19和Eurocode 2的计算结果明显低估了地聚物混凝土T形梁的抗剪承载力,GB 50010—2010较接近试验值。为更好预测地聚物混凝土T形梁的计算抗剪承载力,建议在抗剪承载力计算公式中增加翼缘有效受剪面积所提供的剪力。

关键词：桥梁工程建筑结构工程建筑材料工程地聚物混凝土 T形梁翼缘尺寸抗剪性能

鼠李糖脂改性纳米零价铁去除地浸采铀矿山污染地下水中U(Ⅵ)的试验研究

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采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 190-199页

作者：李峰丁德馨周函杨迎春贺桂成马建洪丁洋胡南张辉蒋国清谭韬南华大学铀矿冶生物技术国防重点学科实验室湖南衡阳421001 南华大学极贫铀资源绿色开发技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001 湖南省地质地理信息所湖南长沙410021

采用液相还原法制备了鼠李糖脂改性纳米零价铁(RL@nZVI),并利用X射线衍射、透射电子显微镜、傅立叶红外光谱等方法对其进行表征;研究pH值、反应时间、干扰离子等因素对纳米材料除铀效果的影响;运用吸附动力学模型及表征等手段,对其修复... 详细信息

采用液相还原法制备了鼠李糖脂改性纳米零价铁(RL@nZVI),并利用X射线衍射、透射电子显微镜、傅立叶红外光谱等方法对其进行表征;研究pH值、反应时间、干扰离子等因素对纳米材料除铀效果的影响;运用吸附动力学模型及表征等手段,对其修复机理进行解释说明。研究结果表明:鼠李糖脂成功负载于Fe^(0)表面,可以有效提高纳米材料的抗氧化性和分散性,比表面积提高约2.5倍,达到12.30 m^(2)/g;当pH=5,反应时间为30 min时,RL_(0.1)@nZVI与RL_(0.2)@nZVI试验组中铀浓度分别降至33.8,24.4μg/L,达到国家排放标准;不同浓度的金属离子对改性纳米材料去除铀效果有不同程度的影响,Cu^(2+)、Mg^(2+)、Mn^(2+)、Zn^(2+)各试验组平衡铀去除率分别为28.26%,95.82%,93.39%,96.28%;吸附动力学结果表明,准二级动力学方程更适合描述nZVI(R^(2)=0.999)和RL_(0.1)@nZVI(R^(2)=0.998)的吸附过程,该过程中存在化学吸附反应;对吸附后的RL_(0.1)@nZVI进行表征,反应物中U(Ⅳ)与U(Ⅵ)的比例为7∶1,Fe^(2+)与Fe^(3+)的比例约为2∶1,这表明在RL_(0.1)@nZVI修复铀污染地下水过程中发生了氧化还原、吸附及共沉淀反应;RL@nZVI是处理铀污染地下水的理想材料。

关键词：铀污染地下水鼠李糖脂纳米零价铁吸附

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辣椒机械式自动精量排种器设计与试验

农业工程学报 2024年第8期40卷 19-29页

作者：李旭廖俊卿曾金平胡齐深刘大为谢方平王修善湖南农业大学机电工程学院长沙410128 湖南省智能农机装备重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧(苗)重点实验室益阳413055 湖南省智能育秧育苗装备工程技术研究中心益阳413055

辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式... 详细信息

辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式自动精量排种器,并对关键机构进行设计,通过单因素试验获得曲柄直径、曲柄电机工作转速和种量的较优区间,以单粒合格指数、重播指数和漏播指数为指标进行三因素三水平正交试验,建立回归模型,并进行参数优化。试验结果表明,在排种器旋转倾角30°、旋转电机角速度0.07 rad/s(即生产率240盘/h),曲柄直径为30 mm、曲柄电机转速为230 r/min、种量为4千粒时,排种器的播种效果较好,单粒合格指数为91.04%,重播指数为5.21%,漏播指数为3.75%,相比于人工操作磁力回位型排种器,单粒合格指数提升了5.81个百分点,重播指数降低了6.45个百分点,满足辣椒漂浮育苗的播种要求,可为辣椒育苗轻简化生产和小籽粒种子的机械式精量排种器研究提供参考。

关键词：农业机械排种器辣椒漂浮育苗精量播种

上浮气泡与自由表面相互作用的ISPH-FVM耦合方法模拟

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力学学报 2024年第5期56卷 1261-1270页

作者：徐义祥杨刚邢钰林胡德安湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,... 详细信息

上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,ISPH)方法与有限体积法(finite volume method,FVM)相结合提出了一种ISPH-FVM耦合方法.在ISPH-FVM耦合方法中,粒子和网格之间的信息交互是通过核近似插值技术实现,并将连续表面应力模型(continuous surface stress,CSS)引入当前耦合框架中以评估相界面处表面张力效应.此外,CSS模型通过FVM网格上定义的体积分数进行离散和计算,并且网格上的体积分数是通过网格支持域内ISPH粒子的核近似插值获得的.随后,利用ISPH-FVM耦合方法模拟了平衡状态下圆形气泡振荡以及单气泡上升,并将模拟结果与其他数值方法结果进行比较,验证了当前耦合方法中表面张力模型的收敛性以及界面追踪的准确性.为测试ISPH-FVM耦合方法模拟涉及复杂拓扑变化气泡流的性能,对上浮气泡与自由表面相互作用的动力学行为进行了分析,并且研究了不同韦伯数(We)以及雷诺数(Re)对气泡与自由表面相互作用的影响.研究发现,随着We数增加上浮气泡与自由表面相互作用时界面将发生大的畸变并且产生的夹带液滴数量也相应增加,然而上浮气泡与自由表面相互作用的过程并没有随Re数的增加而发生明显差别.

关键词：耦合方法不可压缩光滑粒子流体动力学方法有限体积法气泡上升自由表面相互作用