中国东北样带碳循环研究进展

近年来,以中国东北样带为研究对象的陆地碳循环研究取得了较大进展,不仅建立了用于模型发展与比较研究的不同时间和空间尺度的中国东北样带陆地碳循环数据集,分析了自然与人为干扰下草原生态系统土壤呼吸作用的日、季动态,而且从机理上探讨了影响土壤呼吸作用的主导影响因子,发展了叶片-冠层尺度耦合的羊草草原生态系统动态模型和基于林窗原理的森林生态系统动态模型.在此基础上,指出了当前陆地碳循环研究的不足,进而针对我国作为发展中国家,财力有限的特点,提出了未来中国东北样带陆地碳循环研究的发展趋势与研究重点,以增进对陆地碳循环的理解及准确地评估陆地碳收支.     

化学风化研究的进展

化学风化是联系陆地与海洋、流域与湖泊、反演气候及环境的重要纽带.硅酸盐岩化学风化过程中造成的大气CO2净消耗在物质的地球化学循环尤其是地球长期碳循环中发挥着极其重要的作用.本文综述了化学风化作用与全球碳循环的研究现状,着重介绍了化学风化作用与碳循环的特征之间的相互作用关系,详细阐明了在二者的影响下国内外河流水化学的研究成果.提出了化学风化作用影响的长期碳循环将可能是未来的研究热点.     

湖泊氮磷循环的关键过程与定量识别方法

针对湖泊氮磷循环的3个关键过程: 源过程、去除过程和内部转化过程, 识别不同过程(如底泥释放、反硝化等)对湖泊的影响机制及其对富营养化的贡献, 总结对比湖泊氮磷循环及其关键过程的实验与模型等不同研究方法的优劣。基于文献综述分析提出, 未来的研究需将机理模型、实验观测及室内模拟结合起来, 通过机理模型定量表征氮磷循环的物质平衡, 辅以实验观测识别关键过程, 通过室内模拟实验分析循环关键过程的影响因素与响应机制。这种多层次多手段的研究方法体系可以为湖泊氮磷循环的深入探究提供技术支持。     

陆面水体与大气之间的热传输研究

在一维涡扩散模型的基础上, 发展了考虑有四季冻融相变过程和因异重层结产生垂向对流混合过程的水体(如湖泊、湿地)与大气之间的水-热传输模型. 模型采用焓代替温度作为预报变量, 既方便了处理水的冻融相变问题, 也提供了有效的计算求解方法. 利用以色列Kinneret湖和美国Montana州的Lower Two Medicine湖的观测资料, 对模型的性能和引入对流混合合理性进行了验证, 说明了本水体-大气热传输模型是能刻画湖泊、湿地等水体与大气间重要的水、热量输运物理过程. 通过相同气象条件下不同深度的湖泊和湿地蒸发潜热的对比, 得出湿地蒸发大于浅湖和深湖蒸发, 这符合实际观测的结果.     

森林碳循环模型方法研究进展

随着人们对森林生态系统碳循环活动各个过程研究的深入,森林碳循环模型逐渐发展起来。该模型利用先进的森林植被科学理论和计算机技术模拟森林碳循环的各个步骤,为森林碳循环研究提供更加清晰和有力的科学依据。本文论述了森林碳循环模型中斑块森林碳循环模型和区域尺度的陆地碳循环模型的主要特点,分别选取这两类模型中几个典型的森林碳循环模型评述每类森林生态系统碳循环模型的优缺点,通过对现有的森林生态系统碳循环模型的分析,探讨了未来森林生态系统碳循环模型的发展趋势。     

湖泊底泥肥料化利用的研究

以湖泊底泥作为肥料使用的可行性为研究目的,以沙湖底泥为研究对象,以上海青为栽培对象,设计均匀混合和分层覆盖2种栽培方式,在室外和温室条件下分别进行盆栽实验.定期观察植株生长情况,测定植株的生物量,分析比较各种处理的结果,得出湖泊底泥作为肥料的利用的最佳使用方式和比例.经过实验得出结论:泥沙均匀混合和泥沙分层覆盖相比,前者更适合于盆栽.沙湖底泥与沙土均匀混合时,底泥占60%时效果最好;当下层铺沙土上层覆盖底泥情况下,底泥与沙土比例在3∶7时最佳.     

基于最大流原理的湖泊系统富营养化新模型

针对目前现有的湖泊富营养化模型的不足,以最大流原理为基础,以自组织特征映射神经网络(SOM)为算法实现手段,从复杂系统结构演化的角度提出了一个新的湖泊系统的富营养化模型;进而使用该模型对我国10个湖泊进行了富营养化评价并和以往的评价方法作了详细比较,结果表明该方法具有较好的合理性和可操作性。由于该模型从一定程度上体现了湖泊富营养化系统的演化动力学机理和湖泊系统时空演变特性,因此,不仅在评价上有较大的优越性,在湖泊富营养化发展变化状态的预测上也具有潜力。     

对称与不对称Y型混合器混合机理

为了探明Y型混合器的混合机理,通过实验研究了混合时间、旋转速度、不同初始装粉方式以及改变混合器结构的对称性对混合均匀度的影响.通过观察左右装填粉末和上下装填粉末2种初始条件下硅胶颗粒在Y型混合器内的混合运动,定性比较了对称和不对称Y型混合器的混合过程与效果.在此基础上,通过测定混合物的取样成分,定量研究了氧化铝粉-铁粉的混合过程.研究结果表明,粉体的对流和扩散运动是Y型混合器的主要混合机理,在混合初期以对流运动为主,在混合后期经扩散运动进一步均匀混合;与对称Y型混合器相比,不对称Y型混合器中粉体的径向对流运动明显增强,从而有利于提高混合效率.     

液氮-一氧化碳-石墨样品的混合机理

基于低温物理和流体力学原理研究了深冷区液-液相及液-固相体系均匀搅拌-混合的机理.同时,设计了一套适于非接触监测制样过程的光学装置,获得了77 K附近等比例混合的液氮-一氧化碳与石墨超微粉系统的实验数据.重复实验的结果表明,粒度分布为95%＜1 μm的分析纯石墨超微粉可与高纯度的冷凝氮一氧化碳均匀混合,暂稳态维持时间在5～6 min之间.     

基于机理和子空间辨识的煤气混合过程集成建模

针对煤气混合过程特点，建立了基于机理和子空间辨识的集成模型.首先在分析生产工艺和数据基础上，利用蝶阀流量公式建立高炉煤气和焦炉煤气流量机理模型；然后以高炉管道2#阀和焦炉管2#阀开度、高炉煤气和焦炉煤气气源压力为输入，混合煤气压力为输出，建立4输入1输出子空间辨识模型；最后分析各子模型特点，将两种模型进行集成.仿真结果表明，所建立的模型能够有效地反映煤气混合过程的动态特性，为煤气混合过程控制提供可靠的模型基础.     

基于ELM新方法的LF终点温度软测量混合模型

针对LF精炼炉冶炼过程中物理化学反应过程及传热过程的复杂性,采用混合模型对钢水温度进行软测量,将传统的机理模型与ELM新方法相结合,利用ELM智能算法校正机理模型中难以准确获得的参数,再用机理模型进行预测.这种混合模型既克服了传统机理模型难以准确实现的不足也避免了"黑箱"模型过分依赖数据的缺陷.同时ELM新方法也克服了传统BP算法的不足,使预测精度得到了提高.仿真结果表明,此混合模型具有较好的预测结果,终点温度预测误差不大于±5℃的炉次大于90%.     

多输出支持向量机混合模型在机车调簧中的应用

机车二系弹簧加垫高度对二系载荷分布有着显著影响.考虑到车体和弹簧有着不容忽略的非线性特性,提出在机理模型基础上引入多输出支持向量回归机作为补偿算子,构建二系弹簧载荷调整的混合模型用于指导调簧.为提高补偿精度,用遗传算法对补偿算子的参数进行全局优化搜索,得到一组最优参数;同时引入均匀设计试验法采集样本数据,减少采样时间.用HX_D1D型大功率机车的实车数据进行试验,本研究提出的混合模型较BP网络混合模型、机理模型具有更小的均方根误差.试验结果表明:本研究提出的混合模型预测的二系载荷与实际载荷间的均方根误差较机理模型减小33.53%,较BP网络混合模型减小23.69%,可进一步提高调簧模型精度,同时计算用时也较BP网络混合模型大为减少.     

超临界流体萃取过程混合模型的建立

采用混合建模技术,通过集成人工神经网络模型与单元过程机理模型建立了超临界流体萃取过程的混合模型,较好地解决了超临界过程的模拟计算、经济评价、设计和运行优化问题.通过软件集成的方法实现了商业模拟软件Aspenplus与ANN的集成,大大降低了模型的实现难度和实施时间.     

谷氨酸发酵过程的混合建模

针对谷氨酸发酵过程时变、非线性、模型的不确定等问题,提出一种综合机理知识与改进最小二乘支持向量机的发酵过程混合建模方法.采用改进最小二乘支持向量机模型对动力学模型估计值进行校正,弥补动力学模型的不精确性.将混合模型应用到谷氨酸发酵过程的谷氨酸质量浓度、基质质量浓度与菌体质量浓度的预测估计中,结果表明混合模型提高了单纯的机理模型的预测精度.     

热塑性聚烯烃大变形行为建模及数值模拟

为了研究热塑性聚烯烃(TPO)大变形过程中力学行为,将基于高分子材料微观特征建立的本构模型加入有限元软件中,实现了TPO变形和微观特征演变的耦合.该模型考虑了TPO材料与应变速率有关的初始均匀变形、屈服、应变软化和应变硬化的变形过程.采用数值模拟的方法,研究了TPO在拉伸状态下的力学行为.结果表明,本构模型的预测结果与试验结果比较接近,模拟结果清晰地描述了三维变形过程中应力场的分布以及颈缩演变,为TPO材料零件的虚拟设计提供了依据.     

机车二系弹簧载荷均匀性分配调整的混合建模方法

针对机车二系弹簧载荷均匀性分配调整的建模问题,提出综合运用机理建模和神经网络建模的混合建模方法。该方法在刚性车体假定下采用经典力学和数学方法建立机车车体-二系弹簧系统的机理模型,作为调簧主规律模型;用人工神经网络方法建立BP网络误差补偿模型来弥补机理模型的建模误差;二者并联组成混合模型,其输出为机理模型和BP网络模型输出的叠加。研究结果表明:混合建模方法用于二系调簧的多维连续空间系统建模,可大幅提高模型精度;实际调簧过程中使用混合模型可进一步提高调簧精度和效率,使载荷分布最大误差较机理模型减少8%～15%,平均调簧时间缩短25%以上。     

气候驱动的中国陆地生态系统碳循环研究进展

近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中,陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分.本文主要对气候驱动的中国陆地生态系统碳循环研究进展做了综述,介绍了陆地生态系统中植被和土壤两个主要碳库以及陆地生态系统碳循环的基本过程,总结了陆地碳汇的形成机制、研究进展及气候变化对碳失汇的影响,提出了对陆地生态系统碳循环的研究应采用多尺度的研究方法,并简要叙述了中国陆地生态系统碳循环的研究展望.     

基于压力信号采集的输气管道混合模型的建立

为监测输气管道的运行状态,提出一种基于机理模型和神经网络模型的混合建模方法. 机理主模型是基于气体在管道中流动的连续性方程、运动方程和气体状态方程而建立的;神经网络模型用来补偿机理模型建模过程中的简化处理及因忽略某些动态参数变化带来的误差,提高了混合模型建模精度,为下一步进行气体管道的泄漏检测和定位奠定基础. 为避免流量计检测精度较低的缺点,实验中用高精度压力传感器取代流量计,统一采集压力信号,提高检测精度. 基于实验采集压力数据,将机理模型和混合模型输出的精度进行比较. 结果表明混合模型的精度得到了较大提高.      

回转窑内二元颗粒物料的径向混合

研究了颗粒尺寸差异和密度差异对二元物料在回转窑内混合的影响. 采用离散单元法建立颗粒物料的运动模型,模拟滚落运动模式下二元物料在回转窑内的径向混合过程;通过颗粒接触数定义混合程度评价指数,结合Hong的渗流与凝聚竞争理论分析颗粒体积比σ和密度比η对二元物料混合程度的影响. 结果表明:增大体积比σ会增强渗流作用,增大密度比η会增强凝聚作用,无论渗流或凝聚占据主导作用,均会导致物料在混合过程中产生径向分离,使混合程度降低;对σ与η进行配置后,可以使渗流与凝聚两种机理彼此平衡,达到物料混合均匀的目的;物料的渗流-凝聚平衡曲线中,σ与η呈幂函数关系.     

中国特大城市混合交通流研究

结合中国特大城市交通流的演变过程,深入探讨了我国特大城市混合交通流的形成机理,并针对我国特有的混合交通流现象,提出了特大城市内部客运交通发展建议．