茎流法测定玉米蒸腾量及与气象因素的关系分析外文翻译资料

英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

Granier树干液流法是一种简单和容易地适用于在野外条件下树木液流和监测方法，从而在广泛使用。然而，它已经表明，该方法是缓慢的钙在实际液流密度由于热茎内的储存和释放pture瞬态变化。我们在这里展示这可能导致在液流密度特别的动态估计的偏差特别是在低流速较低时，热扩散率。我们还演示了如何将传统的应用Granier树干液流的方法可以改进提高液流测量时间精度。在新的系统中，加热和参考针之间的温度差是由不同的加热功率和液流密度是从电力消耗计算保持不变离子。这将导致减少的热量含量的变化。这些修改也使该方法更强大的电力供应的稳定性，在低流量，降低功耗条件。时间动力学的Granier法和新的“稳定温度的方法”是与先前公布的数值模型木质部热平衡模拟和测试实验室E切件实验干。数值模型是用来证明之间的参数K的关系，从瞬时传感器温度和最大传感器的温度计算E、与实际液流密度不是恒定的或传统的Granier或修改新的传感器，但依赖于树干液流速率范围检查和热扩散的价值活性。连续测量的热扩散系数随着边材针温度/功耗可以帮助提高液流测量。

1.绪论

流测量是一种广泛使用的方法，用于研究树的水平，水通量和水的使用森林生态系统。最常见的测量系统是基于检测对流传热，（进行SAP流热）里面的树茎。这一类的测量可以分为三组，根据加热和信号检测方法：我）热平衡法二）散热方法和三）热脉冲方法。热平衡方法如Dynamax和塞马克方法（塞马克et al.，1973，2004）和散热方法像Granier法OD（Granier，1985，1987）使用两个或两个以上的传感器之间的温度差，一个加热和其他（S），估计传热由于液流，因此计算F率低，热脉冲方法（例如，伯吉斯et al.，2001）由两个或两个以上的传感器之间的热脉冲的传输时间测定的液流密度。

Granier热平衡法是在树木的木质部液流密度测量中应用最广泛的方法之一。在Granier法两针之间的温度差，其中上一个被加热的一个恒定的热源，测量，和液流密度计算从这个温度差。由于简单的方法是实现技术上非常容易E安装液流密度计算的原始数据（Smith和艾伦，1996）。它也适用于扩大水的使用森林看台。尽管它有巨大的价值和广泛的用途，但理论认识上的功能的方法和基本假设使用的液流密度的计算仍然有些模糊，尽管这些模型研究E热传输在干（泰尔福特et al.，2005；sevanto et al.，2009；wullschleger et al.，2011）有助于细节的方法。这是公认的方法显示有关的系统偏差

液流密度的东东面条之间的温度差异取决于，至少，对木材的热性能，对液流密度在干径向分布，和伤害（例如，金城和领域，1994；清水et al.，1999；草原et al.，2010；wullschleger et al.，2011；vergeynst et al.，2014）。这些因素可能在日常用水的评价产生较大的误差利用树木和森林站，但大部分时间由Granier标准方程（1985）是用于没有进一步考虑。该方法也被认为是缓慢回升在SAP中的磁通密度的变化（布劳恩和施密德，1999；sevanto et al.，2008，2009）虽然在某些情况下，在液流密度的变化快速的反应已被观察到（Phillips et al.，2009；楚2009；草原等；2010）。这些矛盾的结果可能是由于在测量的种类以及最大和典型的液流密度差异，木质结构的差异既影响木材的热性能（见例如，斯旺森，1994）。缓慢的方法已被假设为导致从瞬态热存储和释放周围的汁液窝OD。从对整个树冠层水分利用估计的传感器响应慢造成的误差可能比传感器布置的影响捕捉代表性很小该导电边材样品，但它会导致干水电容的误差估计（Burgess和道森，2008），导致对短时间尺度的液流信息损失动力学（布劳恩施密德，1999），并使上午和下午的液流密度之间存在较强的滞后（sevanto et al.，2008）。因此，重要的是要了解的原因与它有关的错误的缓慢和大小，并尝试改进方法。

我们在这里讨论1）在半经验公式的理论背景与Granier树干液流法与针温度，液流密度和时间滞后相关有了它，2）提出的应用Granier树干液流的方法，使通过调节加热功率的上针从而提高针对恒定温度差的一种新的改进G的时间分辨率，3）研究了边材和既有传统的方法和应用Granier先前P新修改的液流密度的关系的热平衡结果数值模型（sevanto et al.，2009）在干和4传热）比较这两种方法的动态响应在实际测得的液流速率变化的一步，我在受控制的实验室实验中使用的欧洲赤松（樟子松）茎。

2。材料与方法

2.1。Granier树干液流理论

热通量从加热针，可以表示为

问：

（1）

热传导系数在哪里，是针和周围环境（例如，鸟等）的温度差（例如，2007）。吨是这里的温度重新2针。热针发生的热传导和对流与木质部液流。热平衡方程可以被分解成这2个组成部分（路等，2004）

Q = H0 1 AVB T（2）

其中H0是液流，没有传热即由于传导，H0是零流量条件下的传热系数，V是液流密度（m3 mminus;2minus;1），A和B AR经验系数。术语AVB代表传热率对流传导传热。在流体力学中，这

比称为努塞尔数（鸟et al.，2007）。的系数a和b的值（因此项AVB）是半经验的，作为实际的流体动力学和传热问题涉及热传导和对流，在许多情况下，太复杂，解析解（鸟等，2007）。然而，这种功能的形式已被发现是适用于描述热反式FER在耦合导热与对流换热的情况，可以发现努塞尔数近似的依赖（即系数A和B）在几何和热系统的性能和流量（例如，鸟等，2007）。

对一个具体的案例进行了实验，花旗松（Mirb.）佛朗哥，黑松阿诺德和栎pedun culata Ehrh，价值观和˛= 119times;10minus;6立方米的minus;2minus;1和ˇ= 1.231方法一直在Granier（1985）基于重量比较。然而，经验表明，物种或树的具体实证校准和˛和ˇ测定是必需的（例如，后来et al.，2001；vandegehuchte和草原，2013）。例如，灌木等。（2010）发现实际标定方程系数相差高达两个几乎三个数量级，W母鸡与原Granier系数比较。太阳等。（2012）表现出绝对的液流密度使用原始Granier系数与实际的物种–55%差异9bull;特定系数。

2.2。该方法的一种新的改进：Granier稳态温度（ST）温控器

为了减少热储存和释放的影响，同时影响H和T在式（1）中，我们开发了一种新的方法在两针之间的温度差保持恒定，通过积极调整加热功率以保持所需的温度差。这种新方法的优点是，我们称之为稳定的温度调温器，简称“圣”后，是热储存和释放量应低于传统Granier传感器。因此，在后备箱储热变化相关的延迟应减少，降低BIA在液流测量中的测量。在一些早期的应用中，热平衡的概念，保持恒定的温度差，而不同的加热功率也被利用估计SAP通量密度的方法（例如，o库希拉et al.，1977；剧院和舒尔茨，1990），ST方法热平衡方程为Granier法相同，方程（2）。对于ST甲基OD，加热功率为最小（Q = Qmin）

零流量时的条件（对应于Granier法Tmax），H0和产量

该温控器是用于加热针头的实际功率，该设备在电源电压的轻微变化是免疫的。该温控器产生模拟数据信号

使用加热功率的变化率脉冲电容器的电压可以用模拟数据记录器读取电容充电。目标温度差，加热速率变化

可调整输出数据信号的调整范围，与调温器的串行通信。

与液流密度（V）可以解决（类似于式（5）为

Granier）

2.4。用数值模型模拟

V =一个minus;1 K Bminus;1 =˛Kˇ

现在的地方

K = Qminus;Qmin

最小流量

证明的方法应用Granier树干液流动力学和改性ST方法我们使用了一个数学模型（sevanto et al.，2009）计算针的热平衡和河畔—

舍入边材。数值模型是基于解决在有限元网格的热传导和对流的耦合方程。通过求解二维几何网格中的热方程模型不需要对经验参数和使用˛ˇ。相反，该模型可以用来预测作为输入的模型，即，在模型中的钾和液流密度之间的关系，即，在对˛和ˇ梅毒。该模型是在附录中简要和sevanto等人描述。（2009）。在表1中给出了数值模型的“基本情况”参数化。热传导率木质部的热容量参数使针及其日变化的模型匹配约V之间的温度差的绝对值在实验室测量得到的值。模拟也进行了测试的灵敏度的模型预测的最重要的参数，热传导率和治疗木材的容量。我们没有考虑伤口的影响或径向模式的液流密度。这些因素是通过泰尔福特等人的严格处理建模研究。（2005）和wullschleger等L.（2011），也被证明影响K和液流密度之间的关系（例如，清水湾et al.，1999；杰姆斯等，2002）。

dvmeas

=

vmeasminus;制

（11）

DT

时间常数和时间在哪里。方程（11）是普遍适用的情况下，一个给定的量的变化率是它的瞬态和平衡之间的差异成比例的嗯值（鸟等，2007）。由于热传递的是这样一个过程和针和周围环境之间的热传递是负责Granier传感器和ST疗法最不慢在实际流量变化的响应，这种方法是合理的。

2.3。液流针和恒温的细节

特制的液流针由中空注射针头直径1.2毫米。中空注射针被用来最大限度地减少热质量。这个东东是建立晶体加热D一卷49厘米长的康铜丝与电阻30。针头上覆盖着热传导性的糊状。稳定的温度调温器是一个比例积分微分（积分）的共有基于单片机的控制器（pic16f88）运行自制软件的控制措施两针之间的温度差异，并调整加热功率以保持T温度差常数。从两个热电偶的温度差是一个运算放大器调整（ina126）然后数字化与单片机。基于透射电镜温度的差异，微控制器采用脉宽调制（PWM）来调节加热元件的加热功率；脉冲比上/下定义的输出功率。的乐器所以测量电压时所用的电压，使数据信号从

2.5。实验室测量

测试的ST制度和量化标准Granier ST和方法之间的差异，我们测量了液流在3块新切的苏格兰松树的树干，10–直径12厘米和40厘米30–四月2013和十月2013之间的长度在实验室在森林科学系，赫尔辛基大学，芬兰。ST和标准Granier探针安装在同一件在同一时间的相反侧的干。使用与ST Granier方法与4厘米长的东东面条，即相同的定制式连接的传感器，唯一不同的是加热动力学。我们增加和减少水通量通过阀杆件使用0.5和1.5米之间通过一个干管系统提供自来水静压头。TH是对应于约0.005–0.015 MPa压力差在一块干。加热功率恒定在约0.2 W的Granier法，而温度D对于针差仍保持在5◦C ST方法。温度差为5◦C因此将关闭在Granier传感器的平均温度差让他们的时间精度比较。我们记录的温度和加热功率每10秒。需要注意的是，虽然我们称作为Granier传感器的传感器，它是不准确的LY同原Granier传感器（例如，Granier 1985，1987,7）。针的长度是2厘米，在原有Granier而4厘米长度的穿刺针在我们的研究中选择反映SAPW用于实验室实验树设计深度（例如，清水湾et al.，1999）。加热的针的长度，尤其是关系到实际的边材深度，可以预期影响影响热场传感器。计算步长变化的响应时间常数

为了提高流量。常数等于针冷却所需的时间（1 / 37%）的平衡值，或加热到（1minus;1 / E 63%）其平衡值。在实践中SE，时间常数越小，速度越快，系统反应在液流密度的变化，达到平衡值和更准确地测量液流密度的变化。确定时间常数，我们配合制的第一个60分钟的数据用SigmaPlot液流密度阶跃变化后。

3。结果

3.1。数值模型模拟

与数值模型模拟预测，在应用Granier方法火针温度变化滞后于实际流量（图1）。随着液流密度的增加（在2小时的时间在图1）针温度无法为稳态热传导方程的快速下降（图。

（2））表明它需要时间对周围的木质部逐渐释放热店（图1）。最低的针温达到33分钟后，比峰值液流密度发生。12小时零流量期间没有足够的针温度差达到一个稳定状态。针的温度差的慢的反应在液流密度的变化引起的SES的时间滞后的实际液流密度和参数k之间（代表通过对流传导散热率）（图1）转换成一个时间滞后之间的实际液流密度和液流密度的标准Granier法预测（图1）。

使用相同的模型和模型参数的方法表明，ST也圣法不回应立即在液流密度的变化，但它的反应速度比granieR传感器（图2A和B）。当液流密度的增加，加热功率的增加保持针常数之间的温度差（图2A）。达到较高的加热功率25分钟后，液流密度峰值（图2A）。当树液停止流动，加热功率接近稳态的Granier传感器的比较。加热功率的变化转化为根据方程K和稳态传感器测量的液流密度的变化。（9）和（10）（图2B）。在Granier树干液流和ST的方法，木材的温度分布是对称iCal相对于切向轴（未显示）。在随液流密度的增加，轴向不对称。在零流量，有一个轻微的不对称进一步远离

图4。时间常数（）从实验室实验的Granier和ST的方法。误差棒代表的指数拟合的标准偏差（方程（12））。

两方法加热针（未显示）由于温度分布不完全平衡的一个晚上。温度变化与流量的变化（因此在干中的总热量的变化）要低得多，对于在Granier比较ST。

3.2。实验室测量

模拟慢反应时间的应用Granier法通过室内观测证实。当一步改变了液流速率，应用Granier传感器缓慢跟进（图3）。圣法没有立即作出反应，但一般要快得多（图3）。式中的指数关系（12）能够很好地预测动态的Granier一D ST传感器增加（图3b）和减少（图3c）流量。时间常数（在指数项中的因子乘以（时间）

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[30905]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word