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[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
原建博 李骅 吴崇友 齐新丹 施新新 李超
[目的]离散单元法(discrete element method,DEM)主要用于离散颗粒物料研究领域,非规则形状颗粒建模耗费大量时间,且模型精度对颗粒间的动力学响应特性有较大影响,故本文采用离散单元法研究水稻籽粒快速颗粒建模方法,旨在提高非规则形状颗粒建模效率及精度。[方法]以‘中早39号’早稻籽粒为研究对象,通过非接触式3D激光扫描法重构籽粒3D模型;采用手动填充颗粒建模方法,设置球体坐标、接触半径及物理半径使填充颗粒模型三轴尺寸及体积接近实际籽粒;采用自动填充颗粒建模方法,对籽粒3D模型划分网格及获取网格单元坐标信息,然后通过工程离散单元法(engineering discrete element method,EDEM)中的应用程序编程接口(API)实现多球快速聚合颗粒建模;通过高斯拟合法对自动填充颗粒建模中的填充参数进行优化分析,并通过籽粒自然堆积角仿真与试验对比验证模型精度。[结果]重构籽粒3D模型与实际籽粒对比尺寸误差均在5%以内;手动填充颗粒模型填充球数164个,耗时约25 h,尺寸误差均在5%以上;自动填充颗粒模型填充球数203个,球体物理半径为1.2 mm时颗粒模型最优,耗时约1 h,尺寸误差除厚度外均在5%以下;自动填充颗粒自然堆积角仿真结果与试验结果误差为0.76%。[结论]基于EDEM中API自动填充颗粒建模方法具有高效、精确等优点,为非规则形状颗粒物料的离散单元法研究提供了一种有效的颗粒建模方法。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
陶志影 孙家伟 韩志恒 刘橙 张林 叶鼎承 何金成
为了得到异位发酵床垫料颗粒精准的离散元模型接触参数,以谷壳作为发酵床垫料,对谷壳部分物理参数及其物理力学特性进行测定分析,利用离散元仿真软件进行谷壳堆积角的模拟试验。选用Hertz-Mindlin (no slip)模型作为颗粒之间的接触模型,以堆积角作为评价指标,选取谷壳间的静摩擦系数、谷壳间的滚动摩擦系数及谷壳的剪切模量3个因素,通过单因素试验与三因素三水平正交试验相结合对垫料谷壳颗粒离散元模型参数进行筛选,得到对谷壳堆积角有显著影响的参数,从而来找出最佳参数组合,使得模拟试验中颗粒的堆积角与现实中颗粒的自然堆积角一样,从而建立准确的离散元仿真模型。结果表明:颗粒堆积角影响比较明显的参数有静摩擦系数、滚动摩擦系数和剪切模量3个参数,且静摩擦系数影响最大。剪切模量为3.75e+8Pa,静摩擦系数为0.41,滚动摩擦系数为0.15时,模拟试验的堆积角值与实际谷壳颗粒的堆积角值最为接近。说明试验标定的参数精准,可以为颗粒床离散元仿真建模基本参数的标定提供理论依据,并为翻抛刀具的设计提供研究基础。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
刘东 刘子昕 王琦 李晓旭 闫承琳
【目的】建立竹粉颗粒材料的离散元模型并标定其相关接触参数。【方法】基于毛竹Phyllostachys edulis粉末物理堆积角实验结果，采用离散元法(DEM)模拟仿真和实验设计(DOE)相结合的方法，通过Plackett-Burman (P-BD)实验、爬坡实验和响应面实验获得竹粉堆积角和仿真参数之间的二次多项式回归模型，以物理堆积角为目标值预测得到接触参数的最优组合。【结果】实测竹粉物理堆积角为49.29°；P-BD实验结果表明了竹粉-竹粉滚动摩擦系数、竹粉-竹粉恢复系数和竹粉-不锈钢板静摩擦系数对堆积角影响显著(P<0.05)；响应面实验结果进一步证实了P-BD实验的结果，同时表明竹粉-竹粉滚动摩擦系数自身交互作用、竹粉-竹粉滚动摩擦系数和竹粉-竹粉恢复系数的交互作用对堆积角有显著影响(P<0.05)；最优因素组合为竹粉-竹粉恢复系数0.44，竹粉-竹粉滚动摩擦系数0.22，竹粉-不锈钢板静摩擦系数0.45。【结论】本研究在41.20°～55.27°堆积角范围内建立的竹粉颗粒堆积角定量模拟标定与预测平台具有较高的可靠性，DEM标定方法可为后续建立评估生物质颗粒运动行为及其与设备相互作用的材料模型提供参考。图5表6参27
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
杨全文 左树春 徐泳
以 VC+ + 6 .0为开发工具 ,将 UNIX环境下的离散元程序进行了移植和改造 ,研制出在微机WINDOWS环境下的离散元仿真程序。程序的计算和控制部分采用混合编程、动态链接及多线程编程技术 ,在可视化图形程序设计中成功地引进了 Open GL图形库 ,实现了图像资料直接打印和保存。使用上述程序模拟了急刹车情况下车载散体与车厢的相互作用 ,表明新程序的操作和图形显示界面友好 ,效率很高
关键词：
离散元法 模拟 可视化 图形
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘春飞 李艳洁 王玉 徐泳
采用试验与离散元模拟相结合的方法,对U形筒和圆形筒螺旋输送机输送颗粒物料的动态过程进行对比研究。结果表明:1)U形筒和圆形筒螺旋输送机输送颗粒时都存在质量累积波动现象,波动现象都随着螺旋叶片的转速、螺旋输送机的倾斜角度增加逐渐减弱;2)螺旋输送机的倾斜角度在0~45°时U形筒的效率大于圆形筒,当倾斜角度超过60°后圆形筒效率超过了U形筒,另外输送效率并非随螺旋叶片的转速增加线性增大,而是当转速增大到一定值后趋于稳定;3)对比U形筒和圆筒螺旋输送机工作时颗粒在所受挤压力,位于进料口处颗粒受力最大,且在进料口处圆筒螺旋输送机大于U形筒,转速增加颗粒受力趋稳。
关键词：
螺旋输送机 颗粒 离散元法 仿真 U形筒
[期刊] 华中农业大学学报(自然科学版)
[作者]
冯婉娴 黄汉英 陈翊平 王知龙 陈瑞
针对水质中重金属检测方法存在操作复杂、检测周期长和检测成本高等问题,采用电阻法研制了液体颗粒计数器并结合点击化学法构建了重金属铜离子检测方法。通过建立颗粒粒径识别模型和颗粒计数模型,开发基于LabVIEW的颗粒计数软件,将聚苯乙烯微球作为检测探针、颗粒计数器作为检测平台,实现了水中铜离子的快速检测。结果显示,颗粒粒径识别相对误差小于5%,颗粒计数相对误差小于10%,说明颗粒计数准确度满足要求。铜离子浓度在10～1 000μmol/L时,微球数量与铜离子浓度具有良好的线性相关性,平均回收率在87.85%～101.08%,检测限为2.29μmol/L,检测时间约4 min。结果表明,相比常规的铜离子检测方法,基于电阻法液体颗粒计数器的铜离子检测方法具有操作简单、检测速度快、灵敏度高、检测成本低等优势。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
郭柄江 马学东 赵磊 于海川 丁贺贺 党贺
为了在簸箕中实现稻米与茎秆的分离并揭示其分离机理,对稻米-茎秆二元混合体系在水平振动下的运动行为进行了研究。运用软件SolidWorks建立几何模型,在离散元软件EDEM中进行仿真计算,设定生成稻米总质量为240g,茎秆总质量为6g,振动频率为6Hz,振幅为20mm,仿真总时长为20s。结果表明:簸箕中的稻米和茎秆在垂直方向上出现明显的分层现象,且茎秆位于稻米上方。运用动能定理,并结合理论力学与流体力学相关理论,可以对分离机理作出合理解释。在整个运动过程中,茎秆平均动能为稻米的8.3%,而茎秆在Z方向平均受力为稻米的5442.3倍,是导致稻米-茎秆分离的主要原因。引入稻米体积浓度来量化分层程度,在运动初始时刻,稻米的体积浓度为0.56。研究过程中发现系统中存在局部能量较低的问题,而且正、反向对流卷的存在导致稻米-茎秆没有完全分离,得到稻米体积浓度为0.87。通过在容器底面加横筋的方式,增加簸箕圆弧壁与底部颗粒之间的碰撞,提高系统能量,消除对流卷,最终得到稻米体积浓度接近1。而且添加横筋后,簸箕中的谷物和茎秆分离速度加快,分离效率提高,在10s时即可完成分离。最后对比了二者的分离构型,发现簸箕加横筋之后,稻米-茎秆在水平方向也出现了分离,分界线为一条倾斜的直线。通过对谷物分离的研究可以为农业生产提供新的工艺与设备。
关键词：
谷物分离 水平振动 对流卷 离散单元法
[期刊] 中国农业科学
[作者]
喻华 上官宇先 涂仕华 秦鱼生 陈琨 陈道全 刘前聪
【目的】深入探讨水稻籽粒中镉(Cd)的来源及其与生长环境中Cd供应强度的关系,为稻米Cd污染防控选用恰当的农艺措施和实施时间提供科学依据。【方法】在水稻齐穗期,从Cd污染稻田选取长势一致的水稻植株,分别移入含不同Cd浓度(0、0.2、0.5 mg·L-1)的营养液盆钵中培养,成熟期分别收获各器官测定生物产量和Cd含量;在大田自然条件下生长的水稻分别在齐穗期、灌浆期、腊熟期和成熟期采集长势均匀一致的植株样本测定生物产量和Cd含量。【结果】在营养液中不含Cd(Cd 0处理)的条件下,籽粒中累积的Cd主要来自于根系和茎秆在齐穗前累积的Cd。在齐穗后的生长环境中存在较低有效镉的情况下(即Cd污染稻田自然生长的植株),籽粒中的Cd则同时来自水稻齐穗前各器官累积的Cd和根系从土壤吸收与直接运输的Cd;水稻叶片和谷壳是水稻齐穗后向籽粒净转移Cd的器官,茎秆和根系既是籽粒Cd的源,也是Cd的净累积器官。而在生长介质有效镉含量丰富的情况下(即Cd培养试验处理中的Cd 0.2和Cd 0.5处理),籽粒中的Cd则主要来自生长介质,少部分来自水稻各器官的转移。【结论】籽粒中的Cd来自齐穗前各器官储存Cd的转移和土壤/介质中Cd的吸收和直接运输,土壤/介质中的可利用Cd含量越高,籽粒含Cd量也越高;只有当土壤/介质中不存在可利用Cd时,水稻各器官中储存的Cd才是籽粒中Cd的唯一来源;水稻各器官中,茎秆和根系是体内Cd的主要储存和输出场所。结合水稻生长早期降Cd措施的基础上,在水稻抽穗-成熟期采取恰当的农艺措施降低土壤中Cd的有效性以及根系吸收和向籽粒的直接运输量,就能有效降低稻米中的Cd含量。
关键词：
水稻籽粒 镉 来源 污染
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
宫元娟 王大龙 白雪卫 邱硕
为建立玉米秸秆散粒体成型离散元模型,以不同压缩参数进行成型试验,利用离散元仿真软件基于内置Burgers模型对压缩过程建立仿真模型,并利用控制变量法针对模型参数设计了5组对照试验,分析颗粒模型微观参数对模型宏观力学行为影响规律。仿真试验结果表明:Maxwell体弹性系数增大时,加载至目标载荷所需位移增加,仿真结束时残余应力增加;Maxwell体黏性系数增大时,加载结束后残余应力增加。Kelvin体弹性系数增大时加载至目标载荷所需的位移减小,仿真结束时残余应力减少。Kelvin体黏性系数增大时加载结束时应力突降值增大,但仿真结束时残余应力减小。摩擦系数主要影响加载至目标载荷所需位移,摩擦系数越大,加载至目标载荷位移越小。依此规律,通过调试微观参数,确定适用于描述样品玉米秸秆散粒体物料的仿真模型参数:Maxwell体弹性系数Em为1.75×105N·m-1,黏性系数ηm为2.6×107N·s·m-1;Kelvin体弹性系数Ek为1.8×104N·m-1,黏性系数ηk为0.7×104N·s·m-1,摩擦系数f为0.5。该参数下仿真模型压缩过程力学曲线与实验室物料压缩试验所得力学曲线吻合;物料填充阶段,力链强度受物料自重影响,载荷开始施加后,强力链主要集中于加载面附近,当施加应力达到0.92MPa时,强力链在成型腔内趋于均匀分布。压缩结束后力链分布特征与实验室物料压缩样品特征吻合,证明了所建立的仿真模型的合理性及模型参数确定方法的可行性,为后续生物质物料成型研究提供了参考。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
李卫国 朱艳 荆奇 曹卫星
【目的】蛋白质含量是稻米的重要品质指标。通过解析和综合水稻植株氮素积累和转运的动态规律及其与环境因子和基因型的定量关系,构建一个基于氮流生理过程的水稻籽粒蛋白质形成模拟模型,以期为水稻生产中籽粒蛋白质指标的动态预测和管理决策提供量化工具。【方法】以田间试验资料为基础,结合已有水稻生长模型,采用生理发育时间作为定量生育进程的尺度,通过解析和综合水稻植株氮素积累和转运动态的基本规律及其与环境因子和基因型的定量关系,构建花前植株氮素吸收与积累、花后氮素吸收与转运及籽粒蛋白质形成过程的模拟模型。【结果】利用不同年份、不同生态点、不同品种类型和不同肥水条件下的大田试验资料对籽粒蛋白质形成模型进行了检验,...
[期刊] 华中师范大学学报(自然科学版)
[作者]
林宏 周传璘 马洪华 陈敏
在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时,研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量,直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论,分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数,可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出,当大气气溶胶颗粒的半径增加时,其散射效率因子的数值振荡衰减,最终稳定于2.04处;而当入射激光波长不变时,大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.
关键词：
散射特性 气溶胶 激光雷达 红外激光
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
戴廷波 荆奇 王勋 姜东 曹卫星
以日本和国际水稻研究所的9个水稻品种为材料,分别以武香粳9号和两优培九为对照,在江苏南京和云南丽江研究了不同水稻基因型的产量和品质特性及其生态变异性。结果表明,丽江点水稻产量显著高于南京点,丽江点单位面积穗数极显著高于南京点,其他构成因素在两生态点间差异较小。通径分析表明,每穗颖花数是限制丽江点水稻产量的主要因素,南京点是有效穗数。基因型、生态环境及其互作均对产量和产量构成因素及稻米品质性状有显著或极显著的影响,稻谷产量、穗数和结实率主要受生态环境的影响,每穗颖花数受基因型控制,千粒重受基因型或环境的独立影响;糙米率、整精米率主要受生态环境的调控,直链淀粉含量、碱消值和蛋白质含量主要受基因型控...
关键词：
水稻 基因型 生态环境 产量 稻米品质
[期刊] 西南农业学报
[作者]
杨占烈 林泽川 戴高兴 曹立勇
为加强水稻籽粒灌浆过程中糖类代谢途径生理因子和遗传因子的研究,更好了解灌浆充实内在信息,以促进水稻高产优质品种的选育及相应栽培措施的制定。对水稻籽粒灌浆充实特性、影响灌浆充实的生理因素、相关酶活性和同化物转运基因研究以及相关籽粒灌浆充实QTL定位等进行综述,并对水稻籽粒灌浆充实研究方向进行展望,提出分子水平上解析灌浆相关性状的遗传机制的可能性。
关键词：
水稻 灌浆充实 酶基因 QTL定位
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
杨树明 夏小环 谢勇武 曾亚文 杜娟 杨涛 普晓英 白建明
以散穗型和密穗型水稻品系为材料,研究穗上不同部位和粒位的粒重及籽粒抗性淀粉含量的差异及其分布特点。结果表明:在稻穗同一部位,一次枝梗籽粒千粒重和抗性淀粉含量高于二次枝梗;一次枝梗籽粒千粒重上部最高,且变异度显著小于中、下部;散穗型水稻中部籽粒的抗性淀粉含量相对较高,密穗型以下部较高;同一枝梗不同粒位间抗性淀粉含量均表现为顶部粒位相对较高,基部粒位较低,千粒重分布则相反。
关键词：
水稻 穗型 粒位 抗性淀粉 千粒重
[期刊] 农业现代化研究
[作者]
陈小荣 钟蕾 左清凡
从单茎水平上探讨了25个水稻两系杂交组合灌浆期、茎鞘干物质运转和籽粒灌浆的动态变化特性,分析了两者的相关关系。结果表明:叶、茎鞘物质运转、籽粒千粒重、单茎籽粒总灌浆量的动态变化存在因组合不同而异的特点;抽穗后初期阶段叶片干物质进行一定的积累有利于籽粒充实度的提高;整个灌浆期维持较高的叶源量对于两系杂交组合单穗籽粒总产量的提高意义明显;抽穗后初期阶段茎鞘干物质的积累越多以及后期向籽粒调运率越高,对于两系法杂交组合籽粒充实和单穗总产量的提高越有利。本文还从干物质运转上探讨了两系法高产杂交组合选育的问题。
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