针对现有仿生集水方法成本高与环境适应性差等问题,受沙漠甲虫背部亲水/疏水复合微结构启发,研制了一种具有超亲水/超疏水复合微结构的集水仿生表面及其低成本制备方法.该方法通过涂覆改性SiO₂层、掩模磁控溅射Ti膜、化学刻蚀转化Ti膜为TiO₂阵列等步骤,在玻璃基底上形成超亲水/超疏水复合微结构表面.该表面借助超亲水性TiO₂阵列捕获雾滴,同时通过阵列周围超疏水性SiO₂涂层通道加速所捕获液滴脱落,提升集水速率.试验研究表明,随着掩膜板目数的增加,集水速率显著提升,当掩膜目数达到500时,集水速率可达3.455 g/(cm²·h);表面在酸性环境下易被腐蚀,导致集水性能下降,在碱性环境中,表面具有较好的耐碱性,可保持良好的集水效果.该方法成本较低、环境适应性强,为集水仿生表面应用推广提供了理论基础和试验依据.

为了研究云空化周期性演变过程中的空泡动力学特性,基于均相流模型与离散相模型构建了一种单向耦合欧拉-拉格朗日思想的水力空化模拟方法,对空化数σ=0.8的二维Clark-Y水翼云空化流动进行了数值计算,得到了水翼瞬时升力系数变化及其表面云空化演变过程.通过求解球形空泡动力学方程,获取了该水翼云空化区内的空泡动力学演变规律.研究结果表明:该数值方法较好地模拟了水翼云空化内空泡的周期性行为;示踪粒子沿途压力的剧烈程度受空泡脱落与溃灭位置的影响;空泡内压与其所受流场压力有关,流场压力变化越剧烈,空泡内压幅值越高,其溃灭所释放的压力波也就越大,当空泡半径收缩至15.7 μm时其溃灭压强最大幅值可达69.800 MPa;空泡初始半径增大,空泡内压幅值随之减小,空泡形态变化基本稳定.文中研究方法可为大型水力机械中的球形空泡溃灭行为研究提供理论参考.

嘉善县姚庄圩区河网地势低缓,结构复杂,存在水体交换速度缓慢、水动力不足等问题.构建MIKE21二维河网水动力模型,并以闸泵运行能耗费用最低为主要目标函数,以流速、闸泵过流流量及过水时间为约束条件,建立闸泵联合调控优化调度模型,采用灰狼优化算法进行模型求解,得出更经济高效的调控方案,模拟分析在不同调控方案下水动力调控效果.结果表明,在优化调度方案运行下,各泵站及闸站的总耗电量降低了67.95%,水动力改善效果得到了明显提升,河道平均流速和最大流速明显增加,死水段长度占比缩短,河网整体最大流速可达0.325 m/s,最为突出的点位为南亦湾河段,流速大小增加幅度在50%~80%.研究结果可为中国平原河网闸泵联合调控提供技术支撑.

为了有效提高电网安全稳定运行水平和新能源资源利用率等,构建了由有压输水系统、水泵水轮机、交流励磁发电机和调速器等组成的变速抽水蓄能机组精细化模型,对抽水蓄能电站典型水力过渡过程开展了深入的计算分析.研究结果表明,交流励磁变速机组数值仿真整机模型可有效进行各工况仿真,仿真动态过程符合机组实际运行过程,效果良好.变速抽水蓄能机组在发电工况的调速器功率模型下进行增减负荷时,机组转速由交流励磁控制,其转速可以迅速得到精确调整,定子侧有功也能快速稳定在指定值;机组在发电工况的调速器开度模型下进行增减负荷时,机组出力由交流励磁控制,定子侧有功能够快速稳定在指定值,机组转速则缓慢稳定在指定值.

为实现“双碳”目标,积极推动清洁能源发展,抽水蓄能技术作为保障电网安全的重要手段得到广泛应用.针对大水头水泵水轮机在运行过程中可能存在“S”形特性区引发的振动和噪声等问题,基于数值计算对大水头水泵水轮机典型工况开展研究,采用定常数值模拟方法分析“S”形特性区的压力分布和旋涡流动,发现偏离设计工况时无叶区将形成挡水环,阻碍水流顺利进入转轮,导致旋涡堵塞流动通道等情况.文中基于不稳定流动机理,提出了通过优化转轮结构改善其水力特性的解决方案,有效抑制了流道内旋涡流动,减轻了流动分离现象,从而提升了机组的运行稳定性.研究结果可为大水头变幅水泵水轮机的优化设计提供理论参考.

针对某大型立式潜水轴流泵站的钟形进水流道存在吸水室流态不佳、进水条件不良、装置效率偏低等问题,基于雷诺时均N-S方程和Realizable k-ε湍流模型,采用数值模拟方法对该流道的导流锥结构进行优化.以进水流道水力损失、出口流速分布均匀度及水流入泵平均角为评价指标,在合理范围内对椭圆形导流锥尺寸进行优化设计、模拟与性能对比分析.结果表明:导流锥长短半轴最佳尺寸为长半轴a=1.0D、短半轴b=0.4D(D为叶轮直径).优化后,进水流道水力损失为0.189 m,较优化前减少0.028 m;出口流速均匀度达94.28%,提升10.96%;水流入泵平均角为87.80°,增大1.02°.优化后泵装置效率和扬程均显著提高:在设计流量7.0 m³/s下,效率由64.39%提升至67.74%,扬程由9.62 m提高至9.98 m,装置效率最大提升5.81%.对优化方案进行模型试验,在设计流量下测得效率为67.03%,对应扬程为9.82 m,性能指标达到较高水平.数值模拟的性能曲线与试验结果吻合较好,效率最大偏差小于3%,证明了模拟结果的可靠性.研究成果可为同类泵站钟形进水流道的设计与优化提供参考.

为研究不同结构型式水力旋流阀的气液固流动特性和工作性能,基于VOF(volume of fluid)模型和DPM(discrete phase model)模型,对3种结构设计水力旋流阀的气液固流动进行了数值模拟计算.研究结果表明:结构设计可以控制气相体积分布,从而影响水力旋流阀的流动特性和工作性能;通过改变当量半径、腔体宽度、出口直径,可以影响集水井、水力旋流阀及下游管道内的速度流线分布、颗粒速度和粒径分布,获得不同工作性能的水力旋流阀;气相分布区域占据了颗粒的空间分布,促进了颗粒在集水井中的沉积;水力旋流阀的阻流和截流特性与气相分布形成的旋流、旋涡有关;在当前工况和集水井设计下,应优先选择R300 mm×L150 mm×d200 mm(其中R为当量半径,L为腔体宽度,d为出口直径)结构,其较小的阻力系数保证了一定的流通能力,且未因集水井溢流而造成二次污染;对于只考虑集水井不发生溢流的错峰调度工况,可根据实际情况选择R300 mm×L200 mm×d280 mm结构和R300 mm×L150 mm×d200 mm结构.研究结果为拓宽水力旋流阀的使用条件和提高选型能力提供了一定的参考依据.

为探究覆膜与生物炭对控灌稻田土壤水热和无机氮分布及产量的影响机制,设置不覆膜不施加生物炭(CK)、覆膜(CF)、施加2.5 t/hm²生物炭(CB)、覆膜+施加2.5 t/hm²生物炭(CBF)4个处理,分析覆膜和生物炭条件下不同土层稻田土壤水热、无机氮时空变化趋势、作物产量及其构成要素的响应特征,并量化覆膜和生物炭共作条件下土壤水热、无机氮和产量的相关特征.结果表明:与CK处理相比,不同覆膜和生物炭处理均可提高土壤含水量、铵态氮、硝态氮质量分数,其中,膜炭共作处理提高幅度最明显,增幅分别为7.2%~22.3%,8.9%~27.8%,11.0%~22.1%;覆膜(CF)和膜炭共作(CBF)处理可提高土壤温度,单施2.5 t/hm²生物炭对土壤温度没有明显提高;水稻产量与土壤含水量、土壤铵态氮及硝态氮质量分数间均呈显著正相关(P<0.05);膜炭共作处理使产量和净产值分别提高26.8%和15.1%,达到经济效益最大化.综合考虑,膜炭共作是文中控灌稻田的最佳管理模式.该研究为构建黑龙江稻田适宜覆膜和生物炭模式提供参考依据.

文中阐明了在内蒙古黄河南岸灌区春玉米生产中,采用膜下滴灌相较于传统畦灌实现节水增产的生理机制.通过开展膜下滴灌与畦灌的田间对比试验,系统测定了2种灌溉方式下的土壤含水量、作物生长及光合参数,并分析了不同处理间各参数的差异.结果表明,畦灌处理因幼苗期浅层地下水埋深较浅且补充灌水量大,土壤含水量维持在较高水平;而膜下滴灌处理减少了苗期灌水量,将土壤含水量控制在田间持水量的60%~90%,从而使作物生长、光合生理特性及产量均优于畦灌处理.至成熟期,与畦灌相比,膜下滴灌使株高、茎粗、叶面积指数和地上部干物质量分别提高了12.9%,10.2%,327.0%和23.2%;在大喇叭口期和抽雄期,膜下滴灌使蒸腾速率、净光合速率、气孔导度、叶片氮含量和SPAD值分别提升18.4%,14.5%,43.8%,18.2%和9.5%;同时,膜下滴灌还显著提升了大喇叭口期磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶与1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的羧化速率,最终产量较畦灌提高33.8%.研究得出结论,膜下滴灌将土壤水分维持在适宜范围内并提高叶片氮含量,进而增强光合能力、促进作物生长,从而实现增产.该研究结果为在黄河南岸灌区推广滴灌技术提供了科学依据,并为该灌溉模式下春玉米生长的模拟研究提供了参数支撑.

为了研究柔性悬臂水翼的动态变形对其水动力特性的影响,以某柔性悬臂水翼为研究对象,首先,提取出表征其变形特性的关键参数,建立柔性悬臂水翼变形的数学模型.然后,运用动网格技术,分析了2°,4°和6°这3个典型水翼攻角工况下,水翼弯扭耦合变形和单一变形(弯曲和扭转)对水翼水动力性能的影响.结果表明:相较于弯曲变形,扭转变形对水翼水动力性能有更大的影响;沿水翼展向从约束端到自由端,频谱中变形频率对应的强度幅值逐渐增大;6°攻角时,约束端附近升阻力受到变形频率和脱落涡频率的耦合影响;压力面上弯曲和扭转频率对应的压力脉动幅值分布具有较大差别,综合变形的压力脉动幅值分布特点可看作两者的叠加.

基于高速摄影试验台,对狭缝内双圆柱对称位置下的空泡动力学进行了试验研究.定性分析了不同初生位置下空泡的生长溃灭情况,归纳出了3种量纲一距离下的典型试验现象.同时,定量探究了不同典型现象下的空泡形态演化、形心移动、泡壁运动等特征.研究结果表明,双圆柱对称位置上的空泡动力学行为可根据空泡量纲一距离l^*归纳为3种情形:情形1(l^*较小),左右泡壁凹陷显著,无射流;情形2(l^*中等),左右泡壁凹陷较弱,并产生射流;情形3(l^*较大),右泡壁凹陷,产生射流.远离双圆柱一侧的泡壁形态演化剧烈程度大于靠近双圆柱的一侧,剧烈程度会随着量纲一距离的变大而增加.在双圆柱对称位置上,在空泡溃灭过程中其圆度、形心移动距离与溃灭半径和量纲一距离大小呈正相关.

为了省去部分摇臂式喷头在中低压下所需加装的额外散水装置,基于主副射流非对称撞击模式设计了一种射流撞击喷头.通过水力性能试验获得中压与低压下不同孔径比(1.00,1.33,1.66,2.00)的射流撞击喷头与射流不撞击喷头水量分布和射程,计算获得组合均匀系数,结合高速摄影(high-speed photographic, HSP)试验捕捉的图像测量射流破碎长度变化,采用非线性曲线拟合孔径比、主喷嘴出口截面直径、射流破碎长度、工作压力与射程关系.结果表明:与射流不撞击喷头相比,射流撞击喷头呈现更平缓水量分布趋势;随射流撞击组合均匀性提高,射程降低;射流破碎长度随孔径比增加而增加,印证水力性能表现出的射程随孔径比增加而增加现象;根据所得综合评分,当主副喷嘴孔径比为2.00时,射流撞击喷头适用于中低压灌溉工作.该结果为非对称射流撞击喷头的研究提供了理论依据.

针对农业生产中栽培基质pH值在线检测准确性差的问题,采用化学腐蚀法制备TiO₂电极作为pH传感器的工作电极,设计并制作了一种基于延伸式栅极场效应晶体管(extended-gate field-effect transistor,EGFET)的pH传感器及栽培基质pH值在线检测系统.该系统硬件主要包括电源电路、EGFET传感器电路、信号处理电路、电压跟随电路、主控电路等.主控电路以 STM32芯片为核心,ESP8266模块作为辅助,包括UART、ⅡC等接口电路.系统软件主要包括主控程序、物联网平台与用户端APP程序等.系统依托阿里云物联网平台与手机端APP进行远程异地交互,实现对栽培基质pH值异地在线检测.对基于EGFET与传统电位法的pH传感器响应性能对比测试得到:基于EGFET的pH传感器响应时间、漂移、迟滞和线性度等性能均有不同程度的提升.通过对相对质量含水率71.4%的栽培基质应用试验得到:基于EGFET传感器在线检测系统pH值在线检测相对误差最大约为2.63%,相较于传统电位法传感器,相对误差降低16.51%,其应用有助于促进栽培基质pH值在线检测与调控.

针对长距离重力流高起伏输水系统因末端阀门关闭引起的关阀水锤问题,以新疆某重力流输水工程为例,通过数值模拟方法研究了无防护措施下的关阀规律以及布置空气罐后其参数对水锤压力的影响,并通过正交试验和极差分析的方法对比了空气罐的连通管直径、体积、水体体积占比三因素对最大压力水头的影响程度.结果表明:在不采取防护措施时,两阶段关阀优于线性关阀,其中快关时间占总关时间的30%,快关角度85%,为最优关阀方式,在总关时间为100,200 s时,两阶段关阀比线性关阀下最大压力水头分别降低35.7%,38.4%,但是全线负压严重;空气罐降低最大压力水头的影响因素顺序由大到小为连通管直径、空气罐体积、水体占比,选取最优空气罐参数后最大压力水头减小了31.6%,最小压力水头升高了91.0%,满足了防护标准.

除了传统的化学、物理管道清洗技术外,国内外学者提出了一种新型的高浓度流态冰管道清洗技术.为了探讨这种技术的进展及未来发展趋势,首先概述了传统管道清洗技术的原理及优缺点;其次对流态冰特性、不同的流态冰浓度测量方法进行阐述;接着对高浓度流态冰管道清洗技术的原理和优势、相关的试验与模拟以及清洗装置进行了详细综述,并通过具体案例说明该技术在市政供水管道清洗中的应用.该技术利用流态冰具有的流体特性与固体特性实现高效去污,同时避免了化学残留和管道损伤问题,具有清洗效率高、安全环保等显著优势.最后,基于现有的流态冰浓度测量方法、废液检测及清洗技术等不足,从流态冰基础理论、高浓度流态冰管道清洗关键技术研究及应用3个方面对未来研究方向提出了展望,未来研究需提升测量精度、完善废液处理系统、优化复杂管网适配工艺,为管道清洗行业注入新动力.

作为一种结构简单、运维成本低的节能装备与微型水能利用装置,离心泵作透平(PAT)广泛应用于部分高耗能行业工艺流程与微型水力发电中.泵反转运行后常常伴随着振动与噪声问题,运行稳定性受到了国内外学者们的广泛关注,围绕泵作透平非定常流动特性方面的研究取得了较多的研究成果.在此背景下,对PAT非定常流动特性方面的研究成果展开了综述.首先,分别从试验研究和数值模拟2种方法总结了PAT非定常流动研究方法的现有成果;其次,归纳分析了PAT非定常流动运行特性方面的研究成果,关注PAT微观的流动情况及规律,结果表明运行稳定性、力学特性和瞬态特性相互作用、相互影响,其中动静干涉作用(RSI)在一定流量内对三者的影响是重要因素之一;最后,从PAT研究非定常性能的试验研究方法、过流部件的联合优化设计、工作介质

为分析活动导叶不同空蚀程度下混流式水轮机的内流场演变规律,基于HLA855a-LJ-250型水轮机,根据活动导叶不同空化空蚀发展时期,分别建立完好、麻点状空蚀凹坑、蜂窝状空蚀凹坑、连片状空蚀凹坑共4种模型.机组在额定工况下运行,采用Realizable k-ε湍流模型和宽频噪声模型进行稳态计算.研究结果表明:随着导叶空化空蚀程度的提升,活动导叶部件湍动能数值和范围逐渐增大,空蚀凹坑处的水流冲击、摩擦等现象是引起能量耗散的重要原因;出现空化空蚀的机组转轮负压更低,转轮更容易发生空化空蚀,尾水管流线紊乱,严重制约尾水管能量回收利用,且空蚀程度越严重,其回收效率越低;空蚀程度还与活动导叶部件的声强呈高关联性,表现为声压级的数值和分布范围与空蚀程度呈正相关.研究成果可为机组状态监测提供一定的指导与帮助.

农用清选离心风机是联合收获机风筛式清选系统的关键部件,其性能对清选指标有重要影响.国内农用清选离心风机以平直式叶片为主,性能差且效率低.翼扇型农用清选离心风机是未来农用清选风机的重要方向,但在农机应用领域研究较少,缺乏相应的参考依据.文中构建了8组不同叶片出口角的翼扇型叶轮模型,采用CFD数值模拟方法,以风速、全压、全压效率为试验指标,采集并分析了不同叶片出口角对翼扇型农用清选离心风机外特性曲线、截面速度和涡量分布云图的影响,并以效果最佳的叶轮模型进行了台架试验.仿真结果表明:叶片出口角从56.0°增加至73.5°时,风机内部流场均匀性增加,流动分离现象减弱,叶片表面气流速度增加,且在70.0°至73.5°时,风机效率最高达73.01%,台架试验证明了仿真结果的一致性.本研究可为中国翼扇型农用清选离心风机的自主设计提供参考依据.

为了研究诱导轮离心泵在不同流量工况下的空化流动特性,采用SST k-ω湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对诱导轮离心泵内的空化流动进行数值模拟.模拟结果表明:相较于其他工况,大流量工况下诱导轮离心泵空化性能曲线更为平缓;随着有效空化余量NPSHA的降低,空泡由诱导轮与叶轮叶片的前缘向尾缘延伸;当发生严重空化时,空泡充满叶轮流道,导致扬程急剧下降;诱导轮与叶轮叶片上低压区的分布与空泡分布相对应;在大流量工况下,来流方向与诱导轮叶片形成的攻角由正攻角变为负攻角,导致诱导轮叶片压力面静压值并未明显大于吸力面,该流量工况下诱导轮流道内的空泡仅在叶片压力面前缘产生;随着空化程度加剧,泵内流场变得紊乱;在小流量工况下,叶轮与蜗壳中截面上形成较大涡团,且随着流量增大,涡团逐渐变小;受蜗壳结构影响,隔舌处与蜗壳上部靠近隔舌的位置熵产较高.

为提高轴流泵综合性能,在试验验证数值计算准确性的基础上,采用反问题设计方法,以设计工况处效率和扬程作为优化目标,结合正交试验设计法,对某一比转数为1 321的立式轴流泵进行多目标优化.结果表明:几何参数叶片数B、叶片前缘轮缘位置L_s、叶片尾缘轮缘位置T_s与载荷参数轮缘处叶片前缘载荷值L_Es、轮毂处叶片前缘载荷值L_Eh、轮毂处中间直线的斜率K_h均对轴流泵能量特性有较大影响;优化后轴流泵模型设计工况下水力效率和扬程分别为85.58%和4.356 m,效率和扬程相比于原始模型分别提高了1.36%和0.877 m;优化后模型叶轮内更为均匀的流场是其性能提升的根本原因.研究结果可为同类型轴流泵的设计优化提供一定指导.

针对航行条件下泵喷推进器非定常流场计算规模大、分析耗时且成本高的问题,提出基于循环神经网络(recurrent neural network, RNN)与长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)2种机器学习方法构建流场预测框架,通过数值方法获取航行速度v=2.91 kn时泵喷尾部喷流流场的时间序列数据,进行样本集制作并训练预测框架,对泵喷尾部喷流进行非定常周期性预测.结果表明:2种预测框架的决定系数R²均高于0.995 0,预测结果平均绝对误差MAE均小于0.079 0,均方根误差RMSE均小于0.089 0,RNN模型训练1个epoch耗时不超过40 s,LSTM模型不超过115 s,表明RNN与LSTM神经网络预测模型均能够准确、高效预测泵喷尾部喷流复杂的非定常流动规律及空间分布规律;2种模型在进行长、短期预测时,对不同的变量预测精度有所不同,短期预测选取RNN模型耗时更少,预测精度更高,长期预测时LSTM模型的预测能力更强.

为了了解水斗设计中其几何参数是如何影响水斗性能及其内部流动特性,采用均相多相流模型和SST k-ω湍流模型对冲击式水轮机内部气液两相流动进行数值模拟,对水斗的宽度、深度、出口角和分水刃倾角开展了不同组合形式下的正交试验研究.通过极差分析发现水斗宽度是影响效率和出力的最关键因素,其次为分水刃倾角、出口角和深度.对不同水斗宽度下的流场分析发现,随着水斗宽度的增加,机组效率呈现出了逐渐增加的趋势,与水斗宽度100 mm相比,当水斗宽度增加到108 mm时,机组的相对效率增加了9.27%.在扭矩最大时刻,随着水斗宽度的增加,水斗的高压力区域范围增加,这就导致了水斗扭矩的增大,水斗做功能力增强.

针对长距离输水系统中的水锤防护问题,提出了一种基于麻雀搜索算法优化的XGBoost模型(SSA-XGBoost),并结合遗传算法(GA)构建单目标优化框架.通过优化气压水罐容积与空气阀孔径等关键防护参数,削减了负压并提升了系统安全性.在SSA优化的XGBoost模型中,预测相关系数最高可达0.989,误差控制在0.3%以内,预测性能优于传统模型.经GA全局优化后,最小水锤压力由-18.1 kPa 提升至-4.7 kPa,改善幅度达74%.与传统建模方式相比,建模时间由780 s缩短至320 s,效率提升约59%.该方法可有效降低水锤风险,提升系统运行稳定性,为类似输水工程中防护装置参数的优化设计提供可推广的策略参考.

传统的基于统计或机器学习的预测方法往往难以有效捕捉混凝土拱坝位移与多种影响因素之间的复杂映射关系,提出了一种新的基于深度学习的预测方法.该方法通过融合密集连接卷积网络(DenseNet)与门控循环单元神经网络(GRU),构建了一个DenseNet-GRU的模型,旨在提高混凝土拱坝变形预测的准确度和泛化能力.研究选取中国某地区一座典型的混凝土拱坝作为案例,采用多个测点的变形监测数据进行实证分析.结果表明:DenseNet-GRU模型能够精确地模拟所有监测点的位移变形过程,相比于其他深度学习模型,展现出更高的预测精度和更强的泛化能力.研究为大坝安全监测与健康管理提供了一种高效、可靠的预测工具,对于促进大坝安全管理实践的发展具有重要的理论和实际意义.

为提升过滤器的综合过滤性能、保障微灌系统的高效运转,搭建了微压过滤系统开展过滤性能试验.基于多目标均衡优化的思想方法,探究滤网结构和悬浮液杂质对微压过滤下过滤性能的综合影响.该方法以水头损失率、过滤效率和滤饼再生速率为评价指标,应用响应面法建立各评价指标目标模型,结合主客观组合赋权法与基于TOPSIS的Pareto前沿法实现多指标综合性能评价与滤网结构类型寻优.结果表明:滤网分形维数与微压过滤系统工作过程产生了较强关联性,可作为后续试验变量;评价指标对过滤性能影响排序由大到小为滤饼再生速率、水头损失率、过滤效率,所得目标函数模型均具有较高的可靠性;得到了不同悬浮液杂质条件下的滤网选型参考,滤网选型推荐分形维数较小的楔形滤网为综合最优滤网.研究结果可为微压网式过滤器的滤网选型和工程应用提供均衡决策参考.

为揭示新疆降水和参考蒸散时空演变规律及其驱动因素,文中研究基于新疆66个气象站点1951—2020年观测数据,系统解析了降水与参考蒸散量的时空分异特征及其驱动效应.结果表明:空间上,降水呈“山区多雨、盆地干旱,西湿东干”格局,地形抬升使山脉迎风坡形成降水高值区(500 mm左右),封闭盆地降水普遍不足150 mm;参考蒸散量则呈现“南高北低、东强西弱”特征,南部及东部超1 650 mm,北部多在600~900 mm,整体差异由气候干湿分异、天山地形阻隔及风动力协同驱动.时间上,多年平均年降水量177 mm,1982年发生突变,之后以0.52 mm/a显著增加;参考蒸散量1990年前以1.72 mm/a减少,1991年后转为3.56 mm/a增长趋势;年内水热同期特征显著,夏季同步达峰.水热耦合存在显著的空间异质性,北疆的强负相关反映了降水对蒸散的抑制效应,南疆的弱相关表明极端干旱区已趋近生态调节阈值.研究揭示了地形、环流及辐射的多元驱动作用对新疆降水-参考蒸散的影响,为区域水资源优化管理提供了科学依据.

针对直线型多旋翼气动布局植保无人机的结构特点,采用计算流体力学方法分析了无人机悬停时不同方向来流对下洗流空间分布的影响,在此基础上进一步分别采用单因素和多因素正交试验研究方法,系统分析了飞行高度、飞行速度和侧向风速三因素对前飞作业时下洗流分布特点的影响及其变化规律.研究结果表明:直线型植保无人机在悬停时下洗流空间分布受侧向来流干扰程度最大,无人机在前飞时飞行高度、飞行速度和侧向风速均与下洗流场的空间分布特征线性相关;下洗流纵向矢量速度值的影响程度由高到低依次为飞行速度、侧向风速和飞行高度.结论为后续下洗流对雾滴运动影响规律的深入研究提供一定的理论参考.