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塔里木盆地西部图木舒克—昆玉沙漠公路沿线风沙环境特征

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干旱区研究 2024年第1期41卷 135-146页

作者：魏晋铭程建军马奔腾石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832003

为了摸清在建图木舒克—昆玉沙漠公路沿线的风沙环境特征,根据沙漠公路沿线风沙要素特征有针对性地进行风沙防护工程实践,采用现场踏勘、结合ERA5风速数据以及卫星影像数据,对图木舒克—昆玉沙漠公路沿线风沙活动规律进行分析。结果表明... 详细信息

为了摸清在建图木舒克—昆玉沙漠公路沿线的风沙环境特征,根据沙漠公路沿线风沙要素特征有针对性地进行风沙防护工程实践,采用现场踏勘、结合ERA5风速数据以及卫星影像数据,对图木舒克—昆玉沙漠公路沿线风沙活动规律进行分析。结果表明:公路沿线年平均风速在3.03~3.28 m·s^(-1),年均起沙风速在5.85~6.10 m·s^(-1),年起沙风频率在16.87%~21.41%。起沙风集中处在春、夏季,4—8月是一年中起沙风频率最高的月份,公路沿线以偏东风(NE,ENE,E,ESE)为主,麻扎塔格山以南偏西起沙风频高于以北。沿线年输沙势(DP)在99.77~145.30 VU,属低风能环境,中变率。麻扎塔格山南北两侧沙丘体积、密度差异明显,沿线沙丘移动速率在1.19~3.69 m·a^(-1),为中等移动速度,沙丘移动速率与沙丘垂直投影面积大小存在明显的负相关关系,移动方向范围在171.76°~192.53°,与合成输沙方向(RDD)基本吻合。麻扎塔格山以北防沙体系的设计以东侧为主,以南则要东西兼顾。

关键词：沙漠公路风况输沙势沙丘移动塔克拉玛干沙漠

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基于水泵负压输送的切膜排杂装置设计与试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 268-280页

作者：胡斌袁成林解彦宇郭孟宇罗昕潘峰李俊伟石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000 现代农业机械兵团重点实验室新疆石河子832003

针对机收膜杂混料因相互缠绕难以分离回收的技术问题,依据机收膜杂混料主成分悬浮特性、形体尺寸和剪切特性的差异,提出在水泵负压输送作用下,旋流沉降和切膜过滤排杂新方法,创新设计切膜排杂装置,理论分析切膜排杂机构的力学特性,搭建... 详细信息

针对机收膜杂混料因相互缠绕难以分离回收的技术问题,依据机收膜杂混料主成分悬浮特性、形体尺寸和剪切特性的差异,提出在水泵负压输送作用下,旋流沉降和切膜过滤排杂新方法,创新设计切膜排杂装置,理论分析切膜排杂机构的力学特性,搭建机收膜杂混料切膜排杂试验装置,开展三因素三水平二次回归正交试验,建立了多目标响应面回归模型,并进行优化与试验验证。结果表明:碎膜合格率影响的主次因素顺序为:动刀转速、定刀缝隙宽度、动刀壁半径;碎膜含杂率影响的主次因素顺序为:动刀转速、动刀壁半径、定刀缝隙宽度。当动刀转速为954 r/min、定刀缝隙宽度为2.8 mm、动刀壁半径为80 mm时,碎膜合格率为88.80%,碎膜含杂率为7.51%,优化试验结果与模型预测值相对误差小于5%。本文研究可为机收膜杂混料的切碎分离方法及装备研究提供参考。

关键词：农业机械机收膜杂混料切碎分离负压输送过滤排杂

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腐植酸处理对樱桃番茄挥发性有机化合物成分和含量的影响

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园艺学报 2024年第2期51卷 346-360页

作者：关思慧刘晨旭姚祝平万红建刁明程远石河子大学农学院新疆石河子832003 浙江省农业科学院蔬菜研究所杭州310021

以果实香气浓郁的樱桃番茄(Solanum lycopersicum ***)品种‘浙樱粉1号’为研究对象,采用顶空固相微萃取—气相色谱—质谱联用技术,对腐殖酸不同处理(对照:根部和叶面均施清水;根和叶施:根部和叶面均施腐植酸;根施:根部施腐植酸,叶面施... 详细信息

以果实香气浓郁的樱桃番茄(Solanum lycopersicum ***)品种‘浙樱粉1号’为研究对象,采用顶空固相微萃取—气相色谱—质谱联用技术,对腐殖酸不同处理(对照:根部和叶面均施清水;根和叶施:根部和叶面均施腐植酸;根施:根部施腐植酸,叶面施清水;叶施:根部施清水,叶面施腐植酸)下果实挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOC)组成、含量及差异进行比较分析,共检测到15类340种VOC。与清水对照相比,根和叶施、根施、叶施腐殖酸处理后,果实中的VOC相对含量分别提升了49.3%、25.6%、14.4%,其中根和叶施、叶施处理显著提高了果实中醛类的相对含量,而根施处理显著提高了萜类的相对含量。差异VOC统计结果表明,与对照相比,根和叶施、根施、叶施腐植酸处理VOC积累上调数量分别为153、147和13个,占总差异积累VOC数量的97.5%、97.4%和81.3%,根和叶施、根施处理的差异VOC数量显著多于叶施处理。感官风味特征分析表明,根和叶施腐植酸能够增加番茄果实的甜香型香味特征,而单独根施和叶施处理则能够增加果香型香味特征。主成分分析结果表明:腐植酸处理后番茄果实香气特征不是被其中1或2种相对含量高或相对气味活度值较高的VOC主导,而是被多种VOC相互作用影响,使其呈现出不一样的香气类型。综上,腐殖酸处理,尤其是根和叶施处理,可显著影响番茄果实中VOC的组成和相对含量,提升风味品质。

关键词：樱桃番茄腐植酸挥发性有机化合物相对含量风味特征

准噶尔盆地荒漠-绿洲过渡带梭梭单株水分生长函数

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干旱区资源与环境 2024年第2期38卷 132-141页

作者：柳幸爽杨海梅李明思许翼飞常玉荣石河子大学水利建筑工程学院石河子832000

为了探究准噶尔盆地荒漠-绿洲过渡带梭梭的水分生长规律、确定梭梭的生长耗水下限,在野外对6种土壤水分环境下的梭梭耗水和枝条生长过程进行了为期2年的定点观测和研究。结果表明:1)6、7月份的降水量对梭梭的耗水量和枝条的生长状况有... 详细信息

为了探究准噶尔盆地荒漠-绿洲过渡带梭梭的水分生长规律、确定梭梭的生长耗水下限,在野外对6种土壤水分环境下的梭梭耗水和枝条生长过程进行了为期2年的定点观测和研究。结果表明:1)6、7月份的降水量对梭梭的耗水量和枝条的生长状况有显著影响。梭梭在不同降水年份的6、7月份日均耗水量的变化幅度大于0.07mm/d,枝条生长速度的变化幅度大于0.03cm/d;而在5月份和8月份日均耗水量的变化幅度低于0.06mm/d,枝条生长速度的变化幅度低于0.02cm/d。2)在选取的5种数学模型中,Hossfeld模型拟合效果较好,模型结构稳定,可以反映出梭梭在水分胁迫条件下的生长规律。3)荒漠-绿洲过渡带的梭梭在非水分胁迫下生长时,其耗水量下限为97.65mm,而保证梭梭生存的最低耗水量为59.80±1.37mm。研究结果可为确定准噶尔盆地荒漠-绿洲过渡带梭梭林的生态需水量提供参考和理论依据。

关键词：梭梭耗水量枝条的生长速度水分生长函数

山药片红外联合热风干燥热质传递收缩模拟与品质

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农业工程学报 2024年第6期40卷 134-145页

作者：张继凯郑霞肖红伟单春会李义璨杨涛庆石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003 中国农业大学工学院北京100080 石河子大学食品学院石河子832003

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度(50、60、70℃)下... 详细信息

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度(50、60、70℃)下收缩变形的传热传质,并通过试验进行验证。分析不同温度对山药片品质(色差、复水比、多糖和尿囊素含量)的影响。结果表明:(1)山药片体积比随干燥温度的升高而增加,在干燥温度分别为50、60、70℃时,其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。(2)在干燥温度为50、60、70℃时,红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中干燥温度和含水率,其决定系数R^(2)分别为0.973、0.976、0.981和0.983、0.984、0.974。(3)山药片外部温度升高,表面水分开始蒸发,形成水分梯度。随着干燥的继续,红外热量在山药片内部不断积累,导致内部温度升高,水分向外扩散,进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高,增加了山药片温度和湿度梯度,促进了热量和质量的传递,提高了水分迁移的速率。(4)在60℃时,干燥品质最优,其色差为7.49、复水比为2.65 kg/kg、多糖含量为24.17 mg/g、尿囊素含量为2.66μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。

关键词：干燥品质控制山药片红外联合热风干燥收缩传热传质

基于DEM-FDM耦合的过渡段膨胀诱发钢轨上拱研究

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铁道工程学报 2024年第1期41卷 7-12页

作者：汪优高天涯闫斌王瑞陈子娟张文旭程建军中南大学长沙410075 九江学院九江332005 石河子大学石河子832003

研究目的:为分析涵洞过渡段地基膨胀引起的钢轨上拱响应,基于现场测试、室内膨胀试验数据,开展DEM-FDM耦合数值模拟,分析某涵洞附近路基土在膨胀范围为16 m,膨胀中心距离涵洞中心分别为0 m、5 m、10 m这三种工况下,不同膨胀率时基床填... 详细信息

研究目的:为分析涵洞过渡段地基膨胀引起的钢轨上拱响应,基于现场测试、室内膨胀试验数据,开展DEM-FDM耦合数值模拟,分析某涵洞附近路基土在膨胀范围为16 m,膨胀中心距离涵洞中心分别为0 m、5 m、10 m这三种工况下,不同膨胀率时基床填料的运动规律及钢轨的上拱响应。研究结论:(1)涵洞对于钢轨上拱位移的传递存在阻断作用,但会增大钢轨上拱的峰值,原位膨胀率下工况二的钢轨上拱峰值达到46 mm,当路基膨胀率为0.3%时钢轨上拱位移量达到无砟轨道钢轨可调节临界值(4mm);(2)过渡段钢轨上拱处同时产生轴向应力集中,其中原位膨胀率下工况二轴向应力峰值达到14.4 MPa;(3)对于膨胀区域位于涵洞下方的工况,钢轨轴向应力呈现出来的分布规律为钢轨上拱拱顶处为主拉应力状态,拱脚处为主压应力状态,因此一共包括三个压应力峰值点以及两个拉应力峰值点;(4)本文研究可为高铁涵洞过渡段路基膨胀病害解决方案的确定提供理论依据。

关键词：过渡段路基膨胀无砟轨道钢轨上拱有限差分离散元

基于含水率变化的气体射流冲击干燥过程温度自适应控制系统

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农业工程学报 2024年第2期40卷 52-62页

作者：杨涛庆郑霞肖红伟单春会张继凯石河子大学机械电气工程学院石河子832000 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003 中国农业大学工学院北京100083 石河子大学食品学院石河子832003

为了给变温干燥工艺提供新的技术支持,实现基于含水率变化的干燥温度自适应控制,该研究设计了具有物料含水率在线检测功能的温度自适应控制系统。采用卷积神经网络建立了以质量检测值、气流冲击速度、称重传感器弹性基体温度、气流冲击... 详细信息

为了给变温干燥工艺提供新的技术支持,实现基于含水率变化的干燥温度自适应控制,该研究设计了具有物料含水率在线检测功能的温度自适应控制系统。采用卷积神经网络建立了以质量检测值、气流冲击速度、称重传感器弹性基体温度、气流冲击距离为输入,物料真实质量为输出的含水率在线检测模型。进行了含水率在线检测模型验证试验。结果表明,该模型满足变温干燥工艺中含水率在线检测的精度要求,5组含水率在线检测模型验证试验的决定系数R2和均方根误差RMSE依次为0.993 4和1.20%。该文设计了改进神经网络-PID(improved neural network-PID,INN-PID)控制器来实现变温干燥工艺中的温度控制。在MATLAB软件中以单位阶跃信号为输入对PID、神经网络-PID(neural network-PID,NN-PID)和INN-PID控制器的动态性能进行仿真。对3种控制器分别进行了50~55℃的干燥温度控制试验。结果表明,在仿真试验中,INN-PID控制器的控制稳定性和调节时间均显著优于另外两种控制器;干燥温度控制试验结果与仿真结果存在近似相同的规律,INN-PID控制器的峰值时间是208.00 s,调节时间是120.59 s,最大超调量是4.87%,满足变温干燥过程中温度控制的要求。该研究在气体射流冲击干燥机中搭建了温度自适应控制系统,进行了基于含水率变化的温度自适应控制试验。结果表明,该系统可以对基于含水率变化的变温干燥工艺中的干燥温度进行快速且有效的调节。该研究对提高干燥设备的自动化水平以及开发新的变温干燥工艺具有重要意义,对其他领域的多信息融合检测和控制策略研究提供参考。

关键词：含水率在线检测变温干燥自适应控制器

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基于特征优选的北疆典型区域非农化遥感监测

农业工程学报 2024年第5期40卷 275-286页

作者：曹宇娟戴建国张国顺夏明辉赵庆展穆正阳许淼淼石河子大学信息科学与技术学院石河子832003 兵团空间信息工程技术研究中心石河子832003

该研究旨在准确把握耕地“非农化”的时空格局,为制定合理的土地利用和耕地保护政策提供重要依据。随着特征提取技术和分类算法的进步,利用遥感影像进行大规模耕地动态监测变得更加准确和高效。该研究选用Sentinel-2卫星影像,探讨了不... 详细信息

该研究旨在准确把握耕地“非农化”的时空格局,为制定合理的土地利用和耕地保护政策提供重要依据。随着特征提取技术和分类算法的进步,利用遥感影像进行大规模耕地动态监测变得更加准确和高效。该研究选用Sentinel-2卫星影像,探讨了不同算法和特征变量在耕地非农化监测中的优势。首先提取了4类特征共计31个指标,并通过主成分分析(principipal component analysis, PCA)和相关系数矩阵进行特征优选,获得了12个关键指标,并设计了5种特征组合方案。随后,采用7种基础算法执行影像分类,并通过“单阶段”和“二阶段”两种分类策略,提取耕地“非农化”信息。研究结果表明,有效选择多种特征变量和算法对于提高监测精度至关重要。在所有测试的模型中,采用Softmax构建的二阶段模型精度最高,最优特征组合为光谱特征+光谱指数特征+纹理特征,特征变量维度减少至12个。总体精度、平均用户精度、平均生产者精度和Kappa系数分别达到94.92%、95.16%、93.15%和0.88。对比2020年和2022年研究区数据发现,耕地转变为非农化用地的面积为146.153 km^(2),而非农化用地转变为耕地的面积为123.074 km^(2),导致耕地净减少23.079 km^(2)。综上所述,该研究提出的耕地“非农化”监测方法可以为相关的地物信息提取和耕地资源保护与可持续利用等研究提供技术支持和方法参考。

关键词：遥感特征优选非农化耕地 Sentinel-2

干旱地区砂质土壤棉花苗床土层构建装置的研制

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农业工程学报 2024年第12期40卷 55-65页

作者：李帆杨怀君郑炫胡赫岩新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832000 农业农村部西北农业装备重点试验室石河子832000 石河子大学机械电气工程学院石河子832000

针对新疆南部砂质土壤“干播湿出”棉花种植模式下,春季耕整地连续作业存在作业阻力大、苗床整不平、压不实,严重影响棉花出苗率的问题,该研究设计了一种适合砂质土壤的苗床整备装置,可一次完成碎土、平土、灭茬、镇压、耱地等作业。采... 详细信息

针对新疆南部砂质土壤“干播湿出”棉花种植模式下,春季耕整地连续作业存在作业阻力大、苗床整不平、压不实,严重影响棉花出苗率的问题,该研究设计了一种适合砂质土壤的苗床整备装置,可一次完成碎土、平土、灭茬、镇压、耱地等作业。采用分段平土装置代替耙组进行联合整备作业,分段平土装置为两段式,首段刮土板呈“W”型对称分布,通过刮土板角度对土壤流动性、平整度和作业阻力的运动分析,确定当刮土板倾斜角为45°时碎土和平土效果最好;台架试验结果表明,镇压辊直径400 mm、碎土辊直径400 mm时综合评分最高。样机性能对比试验结果表明:较耙片式联合整地机综合工作阻力降低8.67%,作业效率提升6.6%;地表平整度标准差为11 mm;耕深稳定性变异系数为9.2%,碎土率为92.3%,表面未见秸秆残膜,分段平土装置能有效碎土、平土、灭茬;二次整备后浮动式土层构建装置能有效压实土壤构建出“上虚下实”土层结构,0~5cm播种土层平均土壤紧实度为169 kPa,适合砂质土壤精量铺膜播种作业和棉花生长,较对比机型种膜错位率下降62.5%,出苗率高于对比机型4.8%。研究结果可为砂质土壤苗床整地机研发与改进提供参考。

关键词：农业机械优化试验棉花播前苗床整备砂质土壤