检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2024年第11期40卷 195-203页

作者：严格齐赵婉莹于镇伟焦洪超林海李浩施正香王朝元山东农业大学动物科技学院泰安271018 中国农村技术开发中心北京100045 山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

奶牛呼吸频率是评估环境造成的奶牛热应激程度的重要指标之一。该研究基于随机森林(random forest,RF)算法提出了适用于生产条件下的奶牛个体呼吸频率准确预测模型,为了平衡模型精度与计算效率问题,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)... 详细信息

奶牛呼吸频率是评估环境造成的奶牛热应激程度的重要指标之一。该研究基于随机森林(random forest,RF)算法提出了适用于生产条件下的奶牛个体呼吸频率准确预测模型,为了平衡模型精度与计算效率问题,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)、差分进化(differential evolution,DE)算法、粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法、贝叶斯优化(Bayesian optimization,BO)算法对模型超参数进行优化,并与网格搜索(grid search,GS)下的人工神经网络(artificial neural network,ANN)和极限梯度提升机(extreme gradient boosting,XGBoost)模型进行了对比分析。研究结果表明,使用融合环境参数的修正温湿指数(adjusted temperature-humidity index,ATHI)、时间区域、奶牛产奶量、泌乳天数、身体姿势以及胎次作为输入特征时,基准RF模型的预测性能最佳。在此基础上,4种智能优化算法下的RF模型性能优于GS-ANN和GS-XGBoost,其中BO-RF的综合性能最优,其决定系数、平均绝对误差、平均绝对百分比误差以及均方根误差分别为0.614次/min、7.723次/min、14.4%、9.737次/min,超参数优化耗时约为DE-RF的1/220。特征重要性分析表明,输入因子对奶牛呼吸频率的影响程度不同,ATHI是影响力最高的因子,相对重要性(relative importance,RI)为0.73,其次是时间区域(RI=0.09)和奶牛产奶量(RI=0.07)。研究为奶牛生产、健康评价及牛舍环境精准调控提供了有效方法和基础。

关键词：奶牛呼吸频率模型元启发式算法贝叶斯优化随机森林

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缓解奶牛热应激的喷淋水滴特性试验

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农业机械学报 2016年第7期47卷 323-331页

作者：丁涛宏帅施正香方露梦孙宝玺张弛也中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网与安全节能中心北京100083 农业部设施农业工程重点实验室北京100083

夏季高温造成奶牛热应激,物理降温以蒸发散热缓解奶牛高温,其中喷淋降温系统是我国常用的降温方法。利用激光雨滴谱仪(LPM)对6种不同标准扇形喷嘴(9010、9030、9060、9080、90100、90120)在0.15、0.20、0.25 MPa工作压力下进行了测试,... 详细信息

夏季高温造成奶牛热应激,物理降温以蒸发散热缓解奶牛高温,其中喷淋降温系统是我国常用的降温方法。利用激光雨滴谱仪(LPM)对6种不同标准扇形喷嘴(9010、9030、9060、9080、90100、90120)在0.15、0.20、0.25 MPa工作压力下进行了测试,计算分析了6种喷嘴在不同工作压力下水滴粒径的分布,研究了水滴粒径与喷淋流量、单个水滴动能、喷淋强度的关系。结果表明:水滴粒径分布呈正态分布模型,不同工作压力(0.15、0.20、0.25 MPa),所测6种不同型号的喷嘴水滴平均粒径为0.475~1.210 mm;水滴粒径与喷淋流量呈线性关系(R2>0.96);9010、9030型号喷嘴在小水滴粒径0.125~0.250 mm范围内占有10%~20%的比例,易雾化飘移,不适合奶牛蒸发降温;不同工作压力下单个水滴动能随水滴粒径的增大而增大,呈幂函数关系(R2>0.96);喷嘴的平均喷淋强度和水滴平均粒径呈指数关系(R^2>0.96),平均喷淋强度均大于72 mm/h。试验得出水滴平均粒径0.801 mm(9060)、0.914 mm(9080)、1.047 mm(90100)、1.210 mm(90120)将仿真奶牛从39.3℃降温至37℃所用时间平均值为85、75、48、30 s。

关键词：奶牛热应激喷淋降温水滴分布水滴动能喷淋强度

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东北地区奶牛舍围护结构的低限热阻计算与验证

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农业工程学报 2019年第21期35卷 216-222页

作者：鲁煜建张璐王朝元计博禹饶光辉施正香李保明中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心北京100083

由于缺乏合理的围护结构热工设计参数标准,东北地区多数牛舍在冬季管理中存在不敢通风或通风量严重不足情况,导致舍内出现低温高湿和有害气体浓度高的现象,严重影响奶牛健康与生产。该文基于民用建筑围护结构的低限热阻计算方法,测算了... 详细信息

由于缺乏合理的围护结构热工设计参数标准,东北地区多数牛舍在冬季管理中存在不敢通风或通风量严重不足情况,导致舍内出现低温高湿和有害气体浓度高的现象,严重影响奶牛健康与生产。该文基于民用建筑围护结构的低限热阻计算方法,测算了东北地区奶牛舍冬季围护结构墙体和屋面的低限热阻值,并进行了现场试验验证。结果表明,基于舍内10℃的设计温度和80%的相对湿度要求,东北不同地区奶牛舍墙体和屋面的低限热阻值范围分别为0.47~1.54和0.63~1.97(m^2·℃)/W。测试牛舍的侧墙和山墙平均热阻值为建议低限热阻值(1.06(m^2·℃)/W)的50.9%和51.9%,测试期间通风量严重不足,导致舍内平均相对湿度(99.1%)、二氧化碳浓度(10 538 mg/m^3)和氨气浓度(24.5 mg/m^3)均超出适宜范围(相对湿度80%、二氧化碳1 500 mg/m^3、氨气20 mg/m^3)。该文提出的低限热阻值可为东北地区奶牛舍的建设与改造以及日常通风管理提供参考。

关键词：环境调控温度奶牛畜禽舍围护结构低限热阻热平衡

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厨余垃圾水热液化成油特性研究

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太阳能学报 2016年第5期37卷 1327-1333页

作者：屈埴刘志丹朱张兵李保明张源辉中国农业大学水利与土木工程学院设施农业工程农业部重点实验室环境增值能源实验室北京100083 美国伊利诺伊大学香槟校区农业与生物工程系 urbanail61801

以中国农业大学5个学生食堂厨余垃圾按照日产量比例混配后作为原料(含固量,22.54%),研究反应温度(260、290和320℃)对水热液化反应和产物分布的影响。最大液化率和最大产油率分别为79.25%(290℃)和42.02%(260℃),生物原油热值最高可达37... 详细信息

以中国农业大学5个学生食堂厨余垃圾按照日产量比例混配后作为原料(含固量,22.54%),研究反应温度(260、290和320℃)对水热液化反应和产物分布的影响。最大液化率和最大产油率分别为79.25%(290℃)和42.02%(260℃),生物原油热值最高可达37.39 MJ/kg,能量回收率最高可达65.96%。GC-MS分析表明生物原油由烃类、酸类、醇类、酮类和醛类等物质组成。

关键词：水热液化生物原油厨余垃圾生物质产物组成原油特性

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蛋鸡舍热湿环境参数全年逐时动态预测模型

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农业工程学报 2021年第8期37卷 229-235页

作者：梁超尹欢欢李保明王朝元中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心北京100083

准确预测蛋鸡舍内温度和相对湿度参数动态变化是精准调控舍内热湿环境的重要条件。然而,现有预测模型通常未能考虑湿帘降温效率的变化及其对舍内热湿环境的影响。针对此问题,该研究通过分析湿帘降温效率变化规律和舍内热、湿平衡关系,... 详细信息

准确预测蛋鸡舍内温度和相对湿度参数动态变化是精准调控舍内热湿环境的重要条件。然而,现有预测模型通常未能考虑湿帘降温效率的变化及其对舍内热湿环境的影响。针对此问题,该研究通过分析湿帘降温效率变化规律和舍内热、湿平衡关系,构建了蛋鸡舍内温、湿度全年逐时动态变化预测模型,并进行了现场验证、案例展示和讨论分析。结果表明:1)蛋鸡舍内温、湿度模拟值与实测值变化趋势一致,舍内温度的平均预测误差为0.67℃,舍内相对湿度的平均预测误差为3.1%;2)因围护结构热惰性而引起蛋鸡舍内温度的延迟(夏季无延迟,冬季1 h)和衰减(夏季0.3℃,冬季1.02℃)均较小;3)若不考虑湿帘降温效率的动态变化,如设为80%定值时,模拟的温度误差为1.4℃,相对湿度误差为5.4%,模型预测精准度降低。该研究可为蛋鸡舍建筑设计与热湿环境调控提供理论指导,以提高蛋鸡生产性能。

关键词：温度湿度蛋鸡舍热湿环境湿帘降温效率围护结构

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基于多次Bezier曲线的Savonius风力机叶片优化设计

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太阳能学报 2017年第4期38卷 959-965页

作者：丁涛刘继昂方露梦施正香刘竹青中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网与安全节能中心北京100083 农业部设施农业工程重点实验室北京100083

为提高Savonius风力机效率,提出一种基于多次Bezier曲线的Savonius风力机叶片设计新方法,通过调整设计公式中4个设计参数(叶片弦长L、叶片顶点偏向控制系数k_x、叶片顶点高度控制系数k_y、叶片头部宽度控制系数k_a)来修改叶片形状;结合... 详细信息

为提高Savonius风力机效率,提出一种基于多次Bezier曲线的Savonius风力机叶片设计新方法,通过调整设计公式中4个设计参数(叶片弦长L、叶片顶点偏向控制系数k_x、叶片顶点高度控制系数k_y、叶片头部宽度控制系数k_a)来修改叶片形状;结合CFD数值模拟、正交试验、响应面法分析得到最优风轮尺寸参数及其性能特点。研究结果表明:所提出的叶片优化设计方法适用于所有Savonius风力机,优化过程直观、便捷,优化结果准确;优化后风轮的风能利用系数、扭矩系数明显提高,且风速越低,提高越明显。风速为3.0 m/s时,风轮的最大CP值增大4.2倍,最大CM值增大3.7倍,优化后的风轮更适宜在低风速下运行。

关键词： Savonius风力机叶片优化 Bezier曲线 CFD模拟

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开放式奶牛舍扰流风机扩散器性能参数优化

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农业机械学报 2016年第3期47卷 319-327页

作者：丁涛施正香杨建宝方露梦宏帅孙宝玺中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业部设施农业工程重点实验室北京100083 北京市供水管网与安全节能中心北京100083

为了提高奶牛舍夏季扰流风机的降温效果,在不改变扰流风机外形尺寸以及叶片形状的条件下,通过数值模拟以及现场实验的方法,优化扰流风机扩散器性能参数来提高风机性能。选取扩散器的开合角为90°、120°、150°和180°... 详细信息

为了提高奶牛舍夏季扰流风机的降温效果,在不改变扰流风机外形尺寸以及叶片形状的条件下,通过数值模拟以及现场实验的方法,优化扰流风机扩散器性能参数来提高风机性能。选取扩散器的开合角为90°、120°、150°和180°,以及扩散器的长度为150、250、350、450、550、650 mm,利用CFD数值模拟建立了24种扩散器扰流风机的几何模型,以扰流风机性能、距扰流风机轴心0.5~1.0 m处的流场速度分布以及气流不均匀系数为评价指标,优化了扰流风机扩散器开合角和长度。结果表明,150°/250 mm扩散器使得扰流风机的风量提高了3.80%,能效比增加11%,轴心速度较大,且气流均匀性较好。

关键词：开放式奶牛舍扰流风机扩散器数值模拟参数优化

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影响静态箱检测开放式气体排放源N2O排放通量的关键因子

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农业工程学报 2020年第8期36卷 182-187页

作者：刘羽周婧李柯萍李欣瑜王朝元施正香李保明中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心北京100083

为研究影响静态箱检测开放式气体排放源氧化亚氮(N2O)排放通量的关键因子,以提高静态箱检测气体排放通量的准确性,该文在实验室条件下,探究了箱体配置(有无通气孔、有无风扇)和检测条件(不同密闭时间:30、40、50和60 min;不同排放源表... 详细信息

为研究影响静态箱检测开放式气体排放源氧化亚氮(N2O)排放通量的关键因子,以提高静态箱检测气体排放通量的准确性,该文在实验室条件下,探究了箱体配置(有无通气孔、有无风扇)和检测条件(不同密闭时间:30、40、50和60 min;不同排放源表面风速:0、0.5、1.0、1.5和2.0 m/s)对300 mm(直径)×300 mm(高度)(D300 mm×H300 mm)的静态箱检测N2O排放通量准确性的影响规律。结果表明,不同配置的静态箱测量结果偏差率随时间的变化趋势均相同,其中有通气孔和风扇的箱体在不同风速下的检测稳定性较好,检测准确性最高。当排放源表面风速为0~2 m/s时,风扇对静态箱检测准确性无显著性影响,排放源表面的风主要通过通气孔影响静态箱的检测准确性。静态箱检测的气体排放通量与实际排放通量的偏差率随排放源表面风速和箱体密闭时间的增加而显著降低。该试验推荐在排放源表面风速小于2 m/s的无粪便堆积的奶牛运动场以及排放源介质相似的开放式气体排放系统中使用有通气孔和风扇的静态箱对N2O排放通量进行检测,密闭50 min。

关键词：排放控制环境工程奶牛运动场氧化亚氮排放通量静态箱法

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缓解奶牛热应激的喷淋水滴粒径研究

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农业机械学报 2017年第9期48卷 264-269页

作者：丁涛孙宝玺施正香王宗伦姚春霞张驰也中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网与安全节能中心北京100083 农业部设施农业工程重点实验室北京100083

为探讨夏季缓解奶牛热应激喷淋水滴粒径对降温效果的影响,通过现场实验测试了3种平均喷淋水滴粒径(0.829、0.947、1.127 mm)缓解奶牛热应激效果。实验中利用热像仪采集奶牛体表温度,同时测定呼吸频率、直肠温度生理指标,并在此基础上利... 详细信息

为探讨夏季缓解奶牛热应激喷淋水滴粒径对降温效果的影响,通过现场实验测试了3种平均喷淋水滴粒径(0.829、0.947、1.127 mm)缓解奶牛热应激效果。实验中利用热像仪采集奶牛体表温度,同时测定呼吸频率、直肠温度生理指标,并在此基础上利用Merkel焓差理论分析计算奶牛喷淋降温换热量。结果表明,喷淋过程中,3种粒径(0.829、0.947、1.127 mm)在奶牛脖颈区域平均降温为0.7、1.1、0.9℃,腹部区域平均降温为0.7、1.4、1.5℃,平均呼吸频率分别降低0.6、4.2、2.1次/min;喷淋结束后,3种粒径在奶牛脖颈区域平均降温为0.2、0.4、0.6℃,腹部区域平均降温为0.1、0.5、0.6℃,平均呼吸频率降低-0.4、1.4、1.2次/min。喷淋前后奶牛直肠温度均控制在稳定范围内,且平均喷淋水滴粒径0.947 mm和1.127 mm低于0.829 mm时的奶牛平均直肠温度。3种平均喷淋水滴粒径对应的奶牛单位时间换热量分别为417.4、469.9、430.4 W,其中0.947 mm平均喷淋水滴粒径下换热量最大。因此,平均喷淋水滴粒径0.947 mm更适用于夏季奶牛喷淋降温。

关键词：奶牛喷淋水滴粒径热应激

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表面风速和模拟降水对奶牛粪便堆放过程中N2O排放的影响

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农业工程学报 2020年第7期36卷 232-238页

作者：胡彬王业健赵浩翔王朝元施正香中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心北京100083

奶牛场粪便的自然堆放过程中会造成大量的温室气体排放,排放过程和排放量受表面风速和自然降水等环境因素的影响显著。该文针对中国常用的奶牛粪便管理方式,采用动态箱法研究了不同表面风速(0.5、0.8、1.2、1.6 m/s)和模拟降水(降水量9.... 详细信息

奶牛场粪便的自然堆放过程中会造成大量的温室气体排放,排放过程和排放量受表面风速和自然降水等环境因素的影响显著。该文针对中国常用的奶牛粪便管理方式,采用动态箱法研究了不同表面风速(0.5、0.8、1.2、1.6 m/s)和模拟降水(降水量9.9 mm)对奶牛粪便自然堆放过程中典型的温室气体氧化亚氮(N2O)排放的影响。结果表明,在0.5~1.2 m/s风速范围内,奶牛粪便自然堆放过程中的N2O排放量随风速升高逐渐增加,1.2 m/s达到最大值,且不同风速下N2O的排放量存在显著差异。模拟降水后N2O排放量在短时间内急剧升高,之后迅速下降至降水前的排放水平,整个过程持续约10 h。由于降低了二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的排放,与降水前一天相比2次降水分别降低了12.9%和10.9%的温室气体排放量。

关键词：粪便风氮降水氧化亚氮

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