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针对航空发动机叶片在精密锻造过程中由于弹性变形主导的轮廓度偏差,提出一种基于欠补偿原理的模具型面迭代修正方法,并系统研究其收敛行为与建模方式.通过 DEFORM 软件构建 GH4169D 高温合金叶片的终锻有限元模型,采用两步法提取模具在锻造载荷下的弹性变形场,获取叶身关键区域的变形量作为补偿依据.在传统线性补偿方法中引入松弛因子,构建受控欠补偿策略,实现轮廓度公差的分步逼近.结果表明,轮廓度偏差随迭代次数增加呈非线性递减趋势,经 10 次迭代后收敛至 0.1284 mm,满足工程精度要求.进一步建立幂函数衰减模型,拟合优度达 R2=0.987,预测误差低于 6%,能够准确描述补偿过程的非线性收敛行为.
模具弹性变形欠补偿有限元模拟轮廓度偏差叶片锻造
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利用 GT-SUITE 软件建立机械涡轮复合增压系统,在原四缸增压柴油机缸径×冲程为100 mm×100 mm 的基础上加装了串联式动力涡轮系统,使其回收的能量通过变速机构传递给曲轴,通过研究外特性工况下动力涡轮的喷嘴环叶片开度和传动比对复合增压系统整机性能的影响,使整机功率最大.结果表明:(1)动力涡轮传动比固定为30,则喷嘴环叶片开度为100%时各个转速下的整机功率最大;加装动力涡轮后,转速为1 200、1 600、2 000 r/min 时整机功率比原机功率分别低2.17%、4.14%、0.97%,转速为2 600、3 000 r/min 时整机功率比原机功率分别高1.53%、3.46%.(2)喷嘴环叶片开度固定为100%,则动力涡轮传动比为15 时整机功率最大;转速为1 200、1 600、2 000 r/min 时整机功率比原机功率分别低1.45%、3.20%、0.14%,转速为2 600、3 000 r/min 时整机功率比原机功率分别高2.51%、3.96%.
喷嘴环传动比柴油机动力涡轮GT-SUITE
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[目的]针对农作物叶部病害识别中采集条件不统一、标注样本有限和部署成本受限的问题,构建一种低成本规范化采集与轻量化识别方案.[方法]采用小型静物拍摄箱、顶部LED补光模块和自动对焦USB摄像头构建半受控采集环境,通过统一背景、照明、摄像头位置和叶片摆放方式约束图像采集条件;基于PlantVillage构建5分类实验基准,并整理PlantDoc 5分类对齐子集,比较不同训练样本规模及跨数据集条件下的表现.[结果]在每类350张训练样本条件下,各模型3次重复实验的平均测试准确率为99.56%～99.82%.MobileNetV2与MobileNetV2-Reg参数量均为2.23M,模型大小均为8.73 MB.每类50张训练样本的3次重复实验中,各模型平均测试准确率为99.56%～99.73%;PlantVillage训练模型直接测试PlantDoc时,各模型准确率均值为44.96%～57.36%,宏平均F1均值为39.67%～53.04%.核心采集硬件参考成本约为271元.[结论]本研究低成本采集方案可为半受控场景下控制部分输入扰动提供实现基础.
农作物病害识别规范化图像采集迁移学习轻量化模型跨数据集验证
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茶树生长过程中叶片炭疽病常与营养缺素、虫害损伤等胁迫并发,且不同胁迫间的表型症状具有相似性,增加了田间诊断与防控的难度.本工作采用激光诱导击穿光谱(LIBS)与近红外光谱(NIR)双模态中层特征融合,探究茶树叶片炭疽病复合胁迫识别方法.利用小波变换和移动窗口平滑分别对LIBS和NIR原始光谱进行去背景和降噪预处理,并在特征空间对齐后统一采用标准正态变量变换(SNV)进行校准,随后对双模态数据进行拼接,构建融合无机、有机分子信息的高维特征集,并选取K近邻(KNN)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和轻量级梯度提升机(LightGBM)五种分类模型对LIBS与NIR融合特征中的互补信息进行测试.此外,构建堆叠集成学习(Stacking)模型对融合特征进行分类识别.结果表明,基于LIBS-NIR中层融合特征的Stacking模型取得了93.71％的分类准确率和93.28％的宏平均召回率(Macro-Recall),较NIR、LIBS单模态模型,分类准确率分别提高25.79、1.26个百分点,宏平均召回率分别提高26.16、1.56个百分点;对于炭疽与炭疽复合缺素样本,其召回率均达到88％以上.研究结果表明,LIBS与NIR中层特征融合结合Stacking集成学习能够充分利用双模态光谱的互补信息,提高茶树叶片灾害复合胁迫的识别性能,可为茶园病虫害监测与防控提供技术参考.
茶树叶片炭疽病复合胁迫激光诱导击穿光谱(LIBS)近红外光谱(NIR)Stacking集成学习中层融合
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黑芥子酶(TGG)是一类糖苷水解酶,可水解十字花科蔬菜重要次生代谢物质-芥子油苷(GSLs)形成多种具有生物活性的降解产物.为了鉴定大白菜叶片中黑芥子酶(TGG)家族,探究其在芥子油苷水解方面的作用,本研究利用生物信息学方法在大白菜叶片中鉴定到10个BrTGGs,分布在5条染色体上.启动子分析发现该基因家族启动子区富集了众多与非生物胁迫应答相关的顺式作用元件.基因克隆的结果表明6个BrTGGs基因在相关结构域内具有高度序列保守性,均包含进化保守的黑芥子酶水解活性关键位点谷氨酰胺残基.所有BrTGGs成员在叶片中的相对表达量均高于根部.在叶片组织中,BrTGG5和BrTGG8/9表现出较高的相对表达量;在根组织中,BrTGG2、BrTGG3和BrTGG8/9的表达水平相对较高.体外酶活测定结果显示,BrTGGs过表达材料的芥子油苷降解能力增强,而病毒诱导的基因沉默植株芥子油苷降解能力降低,表明鉴定到的BrTGGs具有芥子油苷水解活性,为后续深入探究其在大白菜抗逆与发育过程中的生物学功能奠定了重要基础.
大白菜TGGs生物信息学表达分析芥子油苷降解
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近景感知以接触、非接触方式从近距离观测目标,具有分辨率高、信息维度广、平台灵活多样、场景适应性强等特点,是获取对象真实特征的重要途径,也是连接地面真实场景与航空、卫星遥感观测的关键桥梁.随着观测平台、传感器和信息解译技术的快速发展,加之行业应用场景持续拓展,近景感知取得跨越式发展,正由静态、单源、单次、人工观测向移动、多源、连续和自主方式演进,已形成较完备的软硬件与应用体系,涵盖平台、传感器、数据融合、识别解译、定量反演、变化检测及行业应用等关键环节.在森林环境中,近景感知通过获取样地、单木乃至枝干、叶片等多尺度结构、光谱及动态信息,实现从宏观林分到微观特征的多级定量表达,支撑森林参数精准反演、生长动态监测及生态过程机理研究,并广泛应用于森林资源监测、碳汇计量、健康评估、生物多样性评价和智慧经营等领域.当前,近景森林感知正处于快速发展阶段,面临观测信息时空完整度不足、多源数据协同能力有限、数据与评价标准不统一、跨区域泛化能力不足及多尺度误差传播等问题.围绕平台与传感器、数据处理、应用场景3个层面,梳理近景森林感知发展脉络,总结研究进展与现状,分析面临的关键挑战.进一步,近景森林感知研究应加强对观测完整性、实施方案标准化、跨平台跨区域迁移能力的关注,推动开发物理生态约束融合解决方案,并结合自主感知、边缘计算和数字孪生,推动观测体系向全面、规范、可信和机理驱动方向发展,构建一体化协同观测与人工智能深度融合的新型森林监测体系.
近景感知林业遥感多源观测数据融合参数反演信息提取
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针对传统果园病害人工巡检效率低、误诊率高等问题,设计了一种融合高精度导航与多模态数据协同分析的叶片病害智能巡检机器人.巡检机器人配备了电源动力系统、控制主机系统、无线通信系统、导航避障系统和参数采集系统,通过集成 3D SLAM 建图、RTK-GPS/NDT 点云匹配与基于多模态数据协同构成的五维表型矩阵模型,可实现复杂果园环境下的精准导航与快速病害识别.在苹果果园田间环境中开展炭疽叶片病害巡检试验,定点导航试验结果表明,巡检机器人以 1.0 m/s 的速度工作时,RTK 融合 NDT 点云匹配的横向定位误差不超过 2 cm,航向定位误差不超过 0.42°;苹果炭疽叶片病害识别田间试验中,在 0.5 m/s 的速度下,模型组基于多光谱、热辐射和三维几何特征构建的五维表型矩阵,与人工组相比显著提升了病害检测鲁棒性,早期检出率 91.7%,误报率降低 16.6 个百分点,系统单树检测耗时仅 45 s,效率提升 10 倍以上,且病害预警时间提前 3.8 d,验证了多模态数据融合与边云协同架构在果园智能化管理中的实用性,为规模化推广提供技术支撑.
果园叶片病害巡检机器人五维表型矩阵模型多模态数据融合苹果炭疽叶片病害
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墙面绿化是缓解城市热岛效应、提升生态质量的重要形式.成都夏季高温胁迫突出,建筑不同朝向微环境具有差异,但现有研究对植物环境适应机制与耐受阈值的定量解析不足.为揭示多年生草本在高温墙面环境下的适应性与朝向规律,以 12种多年生草本植物为研究对象,在东、南、西、北四向墙面开展夏季动态监测.测定绿叶面积占比、冠幅宽度、净光合速率等指标,结合相关性分析与曲线拟合探究环境因子的驱动效应及耐受阈值,并通过平均排序法量化不同环境因子的相对贡献度.结果表明:不同朝向植物的生长、光合固碳与水分利用呈现明显分异;其中,吊兰、肾蕨在多朝向下均表现稳定,春羽在东向、冷水花在西向具有特定适配优势.植物生长受天气气温、土壤温湿度与光照强度等共同调控,北向吊兰的冠幅受土壤温度主导,东向春羽的冠幅受土壤湿度主导.植物对关键环境因子的响应存在临界阈值,如西向冷水花在土壤温度 32℃时冠幅达峰值,南向肾蕨在叶片照度超 5 000 lx时受光抑制,东向春羽在土壤湿度超 77%时生长明显提升.结果揭示了多年生草本植物在成都夏季高温与不同朝向下的适应性规律与响应特征,可为墙面绿化的植物选择与工程应用提供科学依据.
墙面绿化多年生草本植物耐受阈值适应性高温
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为分析预旋喷嘴预旋角对涡轮预旋系统性能的影响,以涡轮预旋系统为研究对象,设计了9°、11°、13°、15°、17°5个预旋角的预旋喷嘴,建立了包括预旋喷嘴、预旋腔、接受孔、旋转盘腔、转子叶片供气孔的涡轮预旋系统模型,采用数值方法计算分析了不同预旋喷嘴预旋角下预旋系统中各元件的流动特性、熵增特性及温降特性.结果表明:针对当前预旋系统构型,当预旋角从9°增大至17°时,预旋喷嘴流量系数减小了2%,流量减小了1.8%.预旋喷嘴出口周向分速度随预旋角增大而减小,导致预旋喷嘴出口旋转比降低,预旋喷嘴的预旋效率降低;不同预旋角对应的预旋腔熵增变化最明显,也是影响系统熵增的主要参数;当预旋角从9°增大至17°时,预旋系统熵增增大了4.5%,系统温降减小了9.1 K.
预旋角涡轮预旋系统预旋喷嘴预旋腔熵增航空发动机
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本研究利用长白9号和秋田小町的水稻秧苗,分别在白天和夜晚进行红光(λ=660 nm)和蓝光(λ=450 nm)不同配比(B1=9∶0、B2=7∶2、B3=2∶7、B4=0∶9)辐照处理,以不进行辐照的处理为对照,探究不同波长激光辐照对水稻秧苗素质、分蘖动态、叶片SPAD值及产量的影响.结果表明,白天与夜晚的全红光辐照处理(B1)水稻秧苗的壮秧指数、根数、叶龄均最高,白天辐照处理10 d后,长白9号和秋田小町全红光辐照处理的叶龄分别较CK增加了0.36叶和0.24叶;夜晚辐照10 d后,长白9号和秋田小町B1 处理的叶龄分别较CK增加了0.41叶和0.35叶;长白9号和秋田小町B1 处理SPAD值在生育后期也高于其他处理;白天辐照条件下,长白9号B1、B2、B3 处理产量分别较CK提高了13.73%、4.82%、13.73%,秋田小町B1、B2、B3处理产量分别较CK提高了10.83%、5.55%、10.83%;夜晚辐照处理下,长白9号B1、B2、B3、B4处理产量分别较CK提高了20.85%、5.90%、13.33%和0.77%;秋田小町B1 处理产量较CK提高了9.85%.综上,全红光处理或者红光∶蓝光=2∶7时能够有效提高水稻产量.
水稻激光辐照红蓝光配比秧苗素质产量
