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生物多孔介质热风干燥数学模型及数值模拟 总被引：8，自引：6，他引：2
为了研究生物多孔介质在热风干燥过程中的热质传递机理以及其内部应力应变分布规律,根据生物多孔介质中温度、水分及应力之间复杂的耦合关系,基于菲克扩散定律、傅立叶导热定律和热弹性力学理论,建立了对流干燥条件下,含湿多孔介质内部传热传质过程热-湿-力双向耦合的数学模型。采用有限差分法编制相应的计算程序,对其进行数值计算,数值结果与马铃薯和胡萝卜对流干燥试验结果之间的相对误差均小于5%;进一步分析了干燥特性曲线,以及温度、干基含水率和应力应变的时空分布;最后分析了风温、风速等干燥条件以及多孔介质厚度对干燥过程的影响,结果表明:在一定试验条件下,风温越高,风速越大,切片厚度越薄,干燥时间越短。研究为改善生物多孔介质热质传递现象物理机理的理解提供参考。 相似文献
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近些年来,环境研究者对纳米颗粒的迁移性进行了部分研究,但是对环境稳定性低、反应活性高的金属氧化物工程纳米颗粒在多孔介质中的运移沉积行为的系统探讨还很不足,尤其是对其在有机质（NOM）存在条件下迁移行为的了解非常有限。本研究选用四氧化三铁磁纳米颗粒（MENPs）作为研究对象,采用填充柱淋溶实验法,对其在饱和多孔介质中的迁移持留行为展开探讨,其目的是考察几种主要介质环境物理因素对其在天然有机质存在条件下的纵向淋溶过程及其在介质中持留量的影响作用。结果显示,不利吸附条件下的MENPs集聚体在多孔介质中的吸附持留及迁移性能取决于多种合力的作用效果。其中,孔隙水流速增大时,MENPs在多孔介质中的迁移性增强,持留性减弱,持留MENPs在介质中的逐层分布随孔隙水流速改变而变化;而且,MENPs在多孔介质中的迁移持留性与介质颗粒的表面物理性质也有关,天然有机质的存在一定程度上可以改善石英砂表面的异质性。另外,介质颗粒粒径大小也是影响MENP-介质间持留机制的重要因子。当多孔介质颗粒粒径大小改变时,MENPs穿透曲线及持留分布曲线随之变化明显,MENPs的吸附沉积机制也相应有所不同。 相似文献
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胶体颗粒对不同粒径饱和多孔介质渗透性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
探讨胶体颗粒在多孔介质中迁移所发生的物理、化学及生物作用过程,在许多学科中具有重要的科学意义。采用室内石英砂柱实验,开展了定水头条件下不同浓度和粒径的胶体颗粒在饱和多孔介质中的运移行为研究。共使用了3种胶体粒径、3种浓度的胶体溶液和3种粒径范围的石英砂。实验表明:多孔介质的相对渗透系数K/K0(K为各时刻计算所得的渗透系数,K0为初始渗透系数)减小程度与颗粒浓度成正比;胶体颗粒越大,越易在表层沉积,而小颗粒易向下部迁移,但总体来看粒径效应没有浓度效应明显;当胶体颗粒在不同粒径的饱和多孔介质中迁移时,粒径大的多孔介质各段K/K0均有明显降低,而粒径小的只在表层变化明显。不同条件下总体相对渗透系数与时间之间呈二次方相关关系,但当多孔介质粒径较小时,相关性不显著。介质渗流流速及砂柱不同位置胶体颗粒浓度变化与介质渗透性变化相对应。用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)进行定性表征,进一步说明胶体颗粒会堵塞多孔介质孔隙影响其渗透性。实验中发现当输入浓度C0小于0.5 g·L–1且dp/Dp>0.018(dp为胶体颗粒粒径,Dp为石英砂算数平均粒径)时,会出现多孔介质局部K/K0增大的现象。 相似文献
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为了快速准确的研究抗性消声器的声学特性,该文提出二维解析方法研究两腔抗性消声器的传递损失特性;并基于阻抗管,采用双负载法对消声器传递损失进行了测量,以此对解析方法进行验证。进而基于解析方法,分析隔板通孔半径、隔板位置对消声器传递损失影响。最后采用遗传算法,在不增大外部总体尺寸的条件下,对消声器进行结构优化设计。研究结果表明,该文采用的理论计算方法可较准确地计算出消声器传递损失;两腔消声器比单腔消声器有更好的消声效果;隔板通孔半径及其位置对传递损失影响明显;通过对结构参数优化设计,可以使消声器在目标频带1 000~3 000 Hz的平均传递损失由17.2提升到39.5 d B,获得很好的优化效果。该文建立的二维解析模型可用于计算抗性消声器的传递损失,为快速优化设计消声器提供了参考。 相似文献
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塑料大棚黄瓜节水灌溉的研究 总被引：7，自引：0，他引：7
本试验通过滴灌、微喷灌、多孔管喷灌和沟灌等四种灌水方式,得出滴灌、微喷灌和多孔管喷灌均较沟灌有明显的节水效果,节水率可达50％以上;除沟灌外,其它灌水方式棚内空气相对湿度均较低,这对缩短夜间结露时间和减轻或防止黄瓜的病害有一定的积极作用。多孔管喷灌管件连接方便,不易堵塞,成本低,是目前塑料大棚黄瓜栽培较理想的灌水方式。春茬黄瓜在土壤水势达330或450mmHg的产量最高,此时土壤实际含水量为22.8％,相当于田间持水量的80.3％,以上指标可作为本地区塑料大棚黄瓜灌水开始点的标准。 相似文献
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不同水分管理下施用稻草对土壤有机酸和养分有效性的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
为探索稻草还田短期内土壤有机酸积累和养分供应特征,在温室培养条件下,采用多孔聚酯管溶液采集器采集土壤溶液和"通用佳"离子交换树脂球法,分别研究了连续淹水和干湿交替下,施用稻草30天内对土壤有机酸产生和养分有效性的影响。结果表明,(1)无论连续淹水还是干湿交替,施用稻草后土壤中有机酸积累明显增加,但在干湿交替下的积累要低于连续淹水下;施用稻草后产生的有机酸以乙酸为主,且5cm处的有机酸积累明显低于15cm处。(2)施用稻草降低了土壤氮的有效性,但提高了土壤磷、铁、钾、钙和镁的有效性;与连续淹水相比,干湿交替下施用稻草降低土壤氮有效性的程度更大,而提高土壤磷、铁、钾、钙、镁的程度则较小。 相似文献
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砂质多孔介质中土壤颗粒的迁移 总被引：2，自引：0，他引：2
通过室内模拟试验,研究了不同土壤悬液浓度和不同多孔介质组成条件下土壤颗粒在砂质多孔介质中的截留和迁出特征,以揭示土壤颗粒在砂质多孔介质中的迁移特征。结果表明,土壤颗粒在砂质多孔介质中迁移时会受到土壤颗粒粒级、浓度和介质组成的影响。截留作用在土壤颗粒通过砂质多孔介质时起主导作用,土壤颗粒截留比例随着土壤颗粒浓度的增大逐渐增加;而随着多孔介质中粗砂比例的增大,其逐渐降低。土壤总颗粒、50μm和1~50μm土壤颗粒迁出量分别与该粒级相应投入量呈幂函数增加趋势,而1μm土壤颗粒的迁出量与其投入量呈线性增加趋势。土壤总颗粒迁出量与介质中粗砂比例之间存在线性增加关系。因此,多孔介质组成、颗粒粒径和浓度在土壤颗粒迁移过程中起着重要作用,在多孔介质中土壤颗粒和污染物迁移研究方面需要充分考虑这些因素。 相似文献
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湿帘-风机降温下的温室热/流场模拟及降温系统参数优化 总被引：2，自引：5，他引：2
为提高温室夏季降温环境性能,提出了一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的温室湿帘-风机系统的降温环境优化设计方法。采用太阳射线追踪法来模拟太阳辐射对夏季温室内流场环境的影响,并结合温室内作物的多孔介质模型,构建并求解温室三维非稳态模型,模拟了湿帘-风机降温下的温室内部温度场与速度场分布情况。模拟结果与试验测量的温度值和风速值进行了对比,其平均误差分别在4%和6%以内,验证了建立的温室CFD模型的准确性。结合正交试验方法,基于CFD模型对不同温室长度、湿帘面积和风机速度参数条件下的室内降温环境进行了优化设计。根据模拟优化获得的不同配置方案结果,建立了温室长度、湿帘面积和风机速度参数的拟合结果,为夏季华东沿海地区Venlo型温室湿帘-分机降温系统的设计提供了可靠的理论依据。 相似文献
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滴灌系统CAD管网布置模型及应用 总被引：2，自引：1，他引：1
分析了滴灌系统田间管网布置的特点,提出了用于滴灌系统CAD的管网布置模型,并借助通用软件包二次开发的方法,建立了基于这一模型的管网布置算法(PIPE算法).该算法包含了管网逻辑单元的移位、求交、属性数据操作等基本特征.应用该模型及相应的算法,可以在CAD支撑软件中完成灌溉管网的CAD二次编程,从而生成可定制的可视化人机交互环境,实现滴灌管网各种形式的快速布置,提高滴灌系统规划设计的效率.该研究结果对其他灌溉方式管网布置也具有一定的借鉴作用. 相似文献
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新疆砾石地葡萄滴灌带合理设计及布设参数的数值分析 总被引：2，自引：2，他引：0
为了摸清新疆含砾石复杂土壤条件下土壤水分运动规律,优化葡萄滴灌系统设计中的各项设计参数及合理布设,该文通过田间交汇试验确定合适的滴头间距为30 cm,并借助Hydrus-2D数值模型确定了土壤水力参数,同时运用该数值模型模拟了不同滴头流量和滴灌带水平间距布设形式下地表滴灌土壤水分分布特征。根据土壤湿润体特征结合葡萄根系分布规律,确定新疆砾石地葡萄滴灌系统合理的滴头流量为2.5～3.0 L/h,滴灌带水平间距为60 cm。该结果可为新疆砾石地复杂土壤葡萄滴灌系统的科学设计和田间合理布设提供参考。 相似文献
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[目的]对蓄水坑灌田间工程规划设计进行研究,解决蓄水坑灌未来推广运用中的问题,为推动山丘区蓄水坑灌的规模化、产业化发展奠定基础。[方法]以山西省太谷县节水灌溉示范园区为背景,将蓄水坑灌田间工程基本要素与微灌工程技术和低压管道输水灌溉工程技术相结合,因地制宜地对蓄水坑灌田间工程进行设计。[结果]采用水平集雨沟整地方法;每株果树布置4个蓄水坑,蓄水坑深度40cm;在降雨径流蓄滞能力设计为5a一遇24h最大暴雨量标准下,蓄水坑设计直径为30cm;坑内布置一体化设计的底板、固壁和顶盖;环状沟深度20cm,宽度30cm,半径50cm;输配水闸管系统包括干管、支管、毛管3级,管材为聚乙烯;四孔出流毛管沿环状沟内径呈环形绕树布置;给出了各管道管径、长度及进口工作水头的计算方法,以及系统工作制度的确定方法。[结论]对整地技术、蓄水坑设计与布置技术和低压管道系统设计技术的规划设计,能够满足山丘区蓄水坑灌的特殊灌溉要求。 相似文献
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M. Khoshravesh B. Mostafazadeh‐Fard S. F. Mousavi A. R. Kiani 《Soil Use and Management》2011,27(4):515-522
In arid and semi‐arid regions, farmers use low quality groundwater because of limited availability of high quality irrigation water; instead, magnetized water can be used for irrigation given its better quality. Magnetized water is obtained by passing water through permanent magnets or through electro‐magnets installed in or on a feeding pipeline. This study at the Gorgan Agricultural and Natural Resources Research Center, Gorgan province, Iran, investigated soil moisture distribution from trickle irrigation. Treatments were magnetic and non‐magnetic water and sub‐treatments involved the addition of 200 mg/L calcium carbonate and 400 mg/L calcium carbonate with well water providing the control. The experiment was laid out with a complete randomized block design with three replications. Soil moisture around the drippers was measured for 1, 2 and 3 days after irrigation during the 3‐month irrigation period. The results show that the differences in soil moisture for days 1, 2 and 3 after irrigation with magnetized irrigation water were lesser than those for the non‐magnetized irrigation water treatments. Irrigation with magnetized irrigation water caused higher soil moisture compared with the non‐magnetized irrigation water for different irrigation water salinities. The use of magnetized water for irrigation is recommended to improve irrigation efficiency. 相似文献
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喷灌条件下玉米地土壤水分动态与水分利用效率 总被引：1，自引：1，他引：0
为了探索适宜于鄂尔多斯高原玉米的最佳喷灌定额和节水效果,在鄂尔多斯市赛乌素镇喷灌示范基地内进行了田间试验,研究了喷灌和管灌方式下玉米地土壤水分动态、玉米产量及其构成因子和水分利用效率（WUE）的变化。结果表明：喷灌区土壤含水率在玉米全生育期内变化幅度较小,20～60?cm土层的含水率略高于其他土层,管灌区变幅较大;喷灌水入渗速率明显低于管灌;喷灌灌溉定额主要通过影响单穗粒数和单位数量粒籽质量影响玉米粒籽产量,对玉米穗数也有一定影响,当喷灌灌溉定额大于4?965?m3/hm2时,喷灌与管灌产量无明显差异,灌溉定额5?430?m3/hm2时,喷灌WUE可提高到1.26?kg/m3,比管灌提高17.76%;耗水量70.40%～88.90%来自于灌溉,且随灌溉定额的增加,所占比例增加;试验地从播种到定苗期需补充灌溉,否则玉米穗数（株数）会显著降低。 相似文献
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基于模糊控制与虚拟仪器的灌溉决策系统研究 总被引：4，自引：3，他引：1
针对节水灌溉受多因素影响难以建立精确控制模型的特点,开发了基于虚拟仪器平台的作物灌溉模糊决策控制系统。该系统由传感器、测量仪、数据采集卡、LabVIEW软件平台等组成,将土壤水势和作物腾发量作为输入量,采用Fuzzy Logic Control Toolkit工具包设计模糊控制器,建立多因素控制规则库,实现作物灌溉需水量的模糊决策。试验结果表明该系统界面友好,操作简单,能对作物需水量进行综合判断与决策管理,为节水灌溉提供科学的依据。 相似文献
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低压地下与地表滴灌滴灌带水力性能对比试验 总被引：1，自引：0，他引：1
为研究低压条件下地下毛管的水力性能与灌水均匀度的变化规律,以新疆大田地下滴灌系统作为研究对象,支管入口压力在1.4~6.55 m之间,在支管的首部、中部和尾部分别对地下和地表毛管进行测试,比较流量、工作压力和总水头损失等参数间的关系。结果表明:1)可以通过压力与流量判断毛管工作是否正常。2)地下毛管在土壤基质势驱动滴头出流时,大于地表毛管流量,相对地表毛管流量增加0.12~0.9,并且增加比例随压力降低而增大。3)90%的正常地下毛管的工作压力要小于地表毛管,压力折减系数在(-10%,0)的概率是70%。4)用总水头损失、勃拉休斯公式及多口系数推求毛管考虑局部水头损失的加大系数,地表毛管平均值在1.32~5.94之间,地下毛管平均值在1.37~2.18之间,二者均随压力降低而增大;土壤基质势作用使地下毛管流量增大,导致地下毛管的加大系数比地表毛管小。5)地表管网的灌水均匀度随压力降低而降低;土壤基质势的作用提高了地下管网的均匀度,压力偏差率比地表管网低0.62%~3.44%,流量偏差率比地表管网低8.15%~22.4%。该研究可为低压地下滴灌系统的设计与管理提供科学依据。 相似文献