初容室容积对燃气弹射载荷与内弹道性能影响

为研究初容室容积变化对燃气弹射载荷与内弹道性能的影响,建立了含二次燃烧和尾罩运动边界的二维轴对称数值模型。在实验数据验证模型可靠性的基础上,研究了初容室容积变化导致流场结构和二次燃烧核心区域改变的机理,分析了弹射过程中影响建压的主导因素,得到了不同初容室容积下的流场、载荷和内弹道性能规律。结果表明:随着初容室高度的增加,燃气射流反射点由筒底转移至筒壁面,二次燃烧核心区域由发射筒上部转移至下部;对于弹底初始冲击压力峰值,容积因素占据主导,对于二次压力峰值,总压因素占据主导;导弹加速度峰值和出筒速度先减小后增加,出筒时间先变长后变短。实验装置初容室高度增加100mm,为最优内弹道设计方案。     

活细胞内水的有序性状态初探

由于水通道蛋白的存在,细胞才得以快速调节自身体积和内部渗透压。几种生理机能已归因于缝隙连接通讯,即:在所连接细胞之间进行养分和离子的交换;在所连接的细胞之间进行信号传输的途径及电子信号的传递。任何生命体都是耗散结构的自组织系统,它之所以能免于趋近最大熵值的死亡状态,就是因为生命体能通过吃、喝、呼吸等新陈代谢的过程从环境中不断吸取负熵和自由能。新陈代谢中本质的东西,乃是使有机体成功的消除了当它自身活着的时候不得不产生的全部熵。正如薛定谔所强调的"以负熵为生"。可以设想活细胞中水分子H2O具有高度自组织和高度有序性,而衰老与凋亡是一个严重的熵增过程,这里熵增的变化是一个非常有意义的指标。通过有效的药物或某种医疗手段,可以暂时的,局部的产生"负熵",使活细胞中的水分子修复某种有序性,以延缓衰老和凋亡。文末,对微波炉的加热原理及其安全性提出质疑。     

液力缓速器瞬态两相流动大涡模拟及性能预测

为了全面掌握液力缓速器各个流动单元内速度场和压力场的分布特性,提取了全流道几何模型作为计算区域,利用CFD平台的大涡模拟法和多流动区域耦合计算的滑动网格法对液力缓速器内部气液两相流动进行了三维瞬态数值模拟,将混合模型与欧拉模型交替运用在其多相流模型中,获得了不同充液率下液力缓速器内流场结构的变化及两相体积分数分布情况,分析了流场内二次流、脱流及涡旋的产生机理,并计算了缓速器的外特性.结果表明:数值计算结果与试验结果吻合很好,误差在8％以内;流场计算十分准确,运用的大涡模拟方法可以有效地模拟液力缓速器流场内的真实液流结构,其结果可以用来指导液力缓速器的设计及其结构优化.     

微波法制备高分散度CuCl2／β沸石

采用微波技术将 ＣｕＣｌ２分散到 β沸石孔道中， ＸＲＤ、ＤＴＡ、正己烷吸附等温线和 ＣＯ吸附ＩＲ光谱研究表明，ＣｕＣｌ２以单分子层形式分散于β沸石内表面．微波处理条件下，ＣｕＣｌ２扩散没有明显改变沸石的孔道结构和堵塞孔道．β沸石中ＣｕＣｌ２的最大分散容量约为０．６５ｇ ＣｕＣｌ２·２Ｈ２ Ｏ／ｇ β沸石，而且 ＣｕＣｌ２在β沸石孔道内扩散的同时还伴随着固态离子交换过程．     

Mediation of cell volume regulation by Ca2+ influx through stretch-activated channels

Animal cells initially swell in hypotonic media by osmotic water equilibration, but their volume is subsequently regulated by a net loss of KCl and amino acids with concomitant loss of cell water. Mechanisms for regulating cell volume are important in allowing cells to adapt to variations in external tonicity and metabolic load. In red cells the KCl loss is mediated by electroneutral ion transport mechanisms. In contrast, conductive K+ and Cl- transport pathways are activated during regulatory volume decrease in several cell types including epithelia. The activation seems to be mediated by internal Ca2+, but the detailed mechanism is not known. In a leaky epithelium, the choroid plexus epithelium, we have found a cation-selective, Ca2+-permeable channel which opens with membrane stretch. The epithelium also contains a high density of the large (approximately 200 pS) type of Ca2+- voltage-activated K+ channel. Both channels are normally closed. I propose that in hypotonic media, the stretching of the cell membrane produced by the initial swelling causes influx of Ca2+ through the stretch-activated channels, which activates the neighbouring large K+ channels to produce increased K+ outflux with associated loss of cell water.     

防洪堤对洪水的归槽影响研究

基于河道洪水演算原理,建立符合河流水力特性及其变化规律的流量和水位演算模型,利用实测洪水和防洪堤资料进行洪水演算,经洪水水文要素变化变化规律及其合理性的综合分析,确定防洪堤对洪水的归槽影响。应用实例的多方案演算成果表明:保护区滞洪容积占次洪水总量最大比重为9.50%的浔江防洪堤对西江中下游洪水过程的归槽影响大于对洪峰的归槽影响,而且洪水类型和干支流组合不同,影响程度也不相同:对流量过程、洪峰流量影响的最大归槽流量、最大归槽流量比重为36 200 m3/s、9.50%,2 600 m3/s、5.78%,对水位过程、洪峰水位影响的最大水位变幅为0.58 m、0.21 m;洪水归槽并未显著改变西江中下游洪水特性,干支流洪水遭遇、区间降雨和雨洪重叠仍然是形成西江中下游大洪水的主要因素;多方案演算成果相互参证,可减少误差、提高成果精度。大江大河洪水频繁并非归槽影响的结果,应结合气候和土地利用及覆被变化对水文循环影响的研究,探索流域变化环境下的洪水形成机理和演变规律。     

重金属镉污染对土体力学特性的影响及机理分析

为了研究重金属镉(Cd)对土体力学特性的影响规律及其微观机理,开展了不同Cd含量污染土强度、渗透、剪切特性、压汞和扫描电镜试验研究。力学特性试验结果表明:重金属Cd会劣化土体力学特性;随着Cd含量的增加,土体的抗压强度、剪切强度和黏聚力显著降低;而渗透系数、内摩擦角明显增大。扫描电镜试验结果表明:Cd使土颗粒发生团聚,Cd污染土出现大的团聚体,大颗粒增多,土体表面变得比较粗糙,土颗粒之间的接触形式增多,出现点-面接触和边-面接触;且团聚体间的孔隙较大。压汞试验表明:随着Cd含量的增加,污染土中孔径大于1μm的孔隙体积明显增加。污染土的微观结构和孔隙分布的改变是Cd污染土力学特性变化的本质原因。     

火灾条件下气承式膜结构内压FDS模拟

以气承式膜结构为研究对象，利用火灾模拟软件FDS，在考虑亚格子网格中的气体渗漏的条件下，对气承式膜结构无火情况下内压的影响因素以及有火情况下内压的模拟方法开展了研究.结果表明，气承式膜结构的内压模拟应考虑进风量和渗漏面积影响，且进风量越大，渗漏面积越小，对应的内压稳定值越大.基于理论推导和数值模拟结果，得到了考虑进风量和渗漏面积影响的气承式膜结构内压预测公式，且公式预测结果与模拟结果吻合较好.对气承式膜结构有火情况下内压的模拟研究发现，点火时的内压、火源的热释放速率仅影响内压的变化过程，对内压的稳定值没有影响.因此，在内压为0Pa时引燃火源，可以得到火灾内压的极大值，并节约模拟时长.     

气体绝热自由膨胀过程中温度的变化

气体在绝热的密闭容器中自由膨胀，体积不断增大，从而导致体系的温度、内能、焓等状态函数相应发生改变，对于不同的气体，这些变化也相应不同。论分别对理想气体、范氏气体、满足方程P（Vm-b）＝RT的实际气体、任意实际气体等几种不同性质的气体进行讨论。     

油气混输泵混输特性分析

为获得油气混输泵的内部流动规律,研究该泵的混输特性,基于标准k-ε湍流模型和mixtere多相流模型, 对该泵进行气液两相的定常模拟计算,获得其内部压力场、速度场以及气相体积率的分布情况.分析表明,从叶轮进口到叶轮出口气液两相分离情况越来越严重,压力增大,流动紊乱.从导叶进口到导叶出口气泡团逐渐从轮毂处向流道中间移动,压力逐渐减小并出现低压区而导致涡旋现象.     

A proton pore in a potassium channel voltage sensor reveals a focused electric field

Voltage-dependent potassium channels are essential for the generation of nerve impulses. Voltage sensitivity is conferred by charged residues located mainly in the fourth transmembrane segment (S4) of each of the four identical subunits that make up the channel. These charged segments relocate when the potential difference across the membrane changes, controlling the ability of the pore to conduct ions. In the crystal structure of the Aeropyrum pernix potassium channel KvAP, the S4 and part of the third (S3B) transmembrane alpha-helices are connected by a hairpin turn in an arrangement termed the 'voltage-sensor paddle'. This structure was proposed to move through the lipid bilayer during channel activation, transporting positive charges across a large fraction of the membrane. Here we show that replacing the first S4 arginine by histidine in the Shaker potassium channel creates a proton pore when the cell is hyperpolarized. Formation of this pore does not support the paddle model, as protons would not have access to a lipid-buried histidine. We conclude that, at hyperpolarized potentials, water and protons from the internal and external solutions must be separated by a narrow barrier in the channel protein that focuses the electric field to a small voltage-sensitive region.     

内孤立波与潜艇相互作用的水动力学特性

为了研究海洋内孤立波与潜艇的相互作用,采用有限体积自适应半结构多重网格法求解Navier-Stokes方程,应用双推板造波法模拟内孤立波数值水槽,并将潜艇SUBOFF模型放置于数值水槽中,研究航行的潜艇在海洋中遭遇内孤立波时的流场形态和受力载荷特性。研究结果表明:潜艇在穿越孤立波时在垂向和水平方向的受力都会在短时间内发生巨变,力矩的突变也有可能使潜艇发生倾覆,同时还可能会产生强大的冲击载荷而导致其破损。     

基于分形理论的雷电冲击土体等离子体通道发展研究

等离子体通道对岩土体破坏过程具有内动力作用，针对雷电冲击岩土体后的等离子体通道发展进行研究，从电击穿的角度构建岩土体击穿通道的随机概率模型，采用拉普拉斯方程计算电场，引入分形理论计算发展概率，得到等离子体通道路径模拟图。采用盒维数法计算分形维数来反映等离子体通道发展情况，分析了土体电阻率、雷电流幅值及内部电压降对分形维数的影响规律。结果表明：随着土体电阻率增大，分形维数逐渐减小；随着雷电流幅值增大，分形维数逐渐增大；随着土体内部电压降增大，分形维数逐渐增大，且在土体电阻率越小时，分形维数变化越显著。研究证明，运用二维图像方式直观表现出岩土体内等离子体通道发展，并利用分形几何定量描述岩土体内等离子体通道的发展规律，有助于预测岩土体破坏过程的发展，便于进一步研究岩土体电击穿的物理本质。     

高内相稠油油包水乳状液流变性研究

稠油形成的高内相W/O乳状液,其流动性对生产有很大影响,研究表明W/O乳状液流动特征可以用幂律模式描述,具有剪切稀释性,粘度与温度服从指数关系。随着内相体积浓度的增大,乳状液粘度会出现一个最大值,此时的内相体积浓就是乳状液的转相点。在内相体积浓度小于转相点时,粘度随内相体积浓度的增大粘度增大;在内相体积浓度大于转相点时,粘度随着内相体积浓度的增大粘度下降。在内相体积浓度大于转相点后,乳状液会由W/O型转变为O/W型,转相有一个过程。同时随着内相体积的增大、剪切速率的增大和温度的升高乳状液稳定性下降。高内相乳状液已经具有了粘弹流体的某些特征。本次研究在稠油生产中具有一定的理论意义。     

表面活性剂效用在微流系统中的变化

采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作的微流芯片,研究了微流沟道中表面活性剂的效用与常规条件下的差异.结果表明,表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)在较大的液体比表面积(表面积与体积)下,会有更大的值,说明表面活性剂的效用在不同的比表面积液体中会有不同的表现.分析其原因是表面活性剂主要作用于液体表面,在相同体积下,液体表面积增大会使得单位表面积上的活性剂减少,从而有较弱的降低界面张力的作用.     

低比转速离心泵非定常空化流动特性

为了研究低比转速离心泵的空化流动特性,基于SST k-ω湍流模型和ZGB空化模型,在不同进口压力条件下对离心泵内部空化流动进行三维非定常数值模拟,研究了离心泵在发生空化时不同位置的压力脉动规律和空泡体积变化规律.结果表明:空化发生后叶轮压力脉动主频为叶频,流道进口处次频脉动幅值增长明显;空化时叶轮流道靠近叶轮出口处的压力脉动幅值增长率与叶轮流道进口处压力脉动幅值增长率相比增长更明显;空化时叶轮流道进口处的压力脉动与叶轮流道、出口及隔舌处压力脉动相比存在迟滞现象;空化过程中空泡体积的增长过程是非线性的.     

微通道内纳米流体换热与压降特性

为研究微通道换热和压降特性的影响因素,在当量直径分别为0.923 1,1.333 3和2.000 0 mm的矩形微通道内,以0.1%和0.5%(体积分数)的Al2O3-H2O纳米流体为实验工质,进行无相变以及沸腾传热与流阻特性实验研究,分析雷诺数对努塞尔数和单相流动压降的影响。研究结果表明:增加纳米粒子体积分数对摩擦压降影响较小,而努塞尔数则得到较大提高;在2.0 mm宽槽道内,纳米流体的换热系数比水的换热系数高18%;而0.6 mm宽槽道的换热系数比2.0 mm宽槽道的换热系数提高了近2倍;随着槽道尺寸的减少,摩擦压降显著增大;当雷诺数为800时,0.6 mm和1.0 mm宽槽道摩擦压降分别是2.0 mm宽槽道摩擦压降的23.3倍和4.4倍;热流密度和质量流量增大都将导致摩擦压降增大。     

CaCu3Ti4O12陶瓷的介电性能及其内耗

采用固相反应法制备CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料,用阻抗分析仪测定其介电常数和内耗.结果表明：在频率一定的条件下,CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的内耗在某一温度时出现了一个最大值,偏离该温度时内耗迅速下降;随着频率增加,内耗峰向高温区域移动.在低温条件下,CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电常数较小;当达到某一温度后,介电常数发生突变;当大于该温度后,介电常数基本维持在较高值,且随频率增加,所对应的温度逐渐升高.CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电常数与其内禀结构、阻挡层电容有关,内耗和频率与温度的关系满足极化子模型;而在一定温度下介电常数发生的突变亦与极化子本身的特性有关.     

降雨作用下南水北调膨胀土渠道稳定性及影响因素

南水北调中线工程膨胀土渠道超过全长的四分之一,降雨是诱发膨胀土渠坡失稳的主要外因.对比分析了考虑非饱和渗流对边坡稳定性的影响,基于有限元方法计算降雨作用下渠道的饱和-非饱和渗流场,分析其边坡的安全系数和位移的变化规律,最后通过正交试验和灰色关联理论对渠道边坡稳定性的影响因素进行敏感性分析.研究结果表明:考虑非饱和渗流下边坡稳定性分析结果更切合工程实际;降雨过程中,边坡浅层一定深度内土体的孔隙水压力迅速增大,这一土体范围随着降雨强度增大和时长增加逐渐向深部扩展;降雨对堤顶向下0～2.5 m范围和一级马道向下0～5 m范围内土体含水率的影响较大,降雨强度的影响大于降雨时长;降雨导致土体吸水膨胀,位移出现轻微的回弹;渠坡的安全系数随着降雨持续逐渐减小,并且降雨强度越大,降幅越大;影响边坡稳定性因素的敏感性排序:黏聚力＞内摩擦角＞饱和渗透系数＞降雨强度＞降雨时长＞土体重度.研究结果可为南水北调工程加强渠道稳定性提供依据.     

植入器件体导电信道分析与仿真

针对植入器件闭环通信系统设计和实现中面临的通信难题,提出了一种基于体导电的数据通信模型;分析了体导电信道的基本特征,即体导电信道工作频率在千赫兹级时,生物背景信号干扰微不足道,体导电信道可近似为加性高斯白噪声信道(additive white gaussion noise,AWGN);推导出了二维调制下的信道容量公式;并得出:在极低信噪比时采用两电平调制就能有效地利用信道容量,在高信噪比时,可采用多电平调制.利用SystemView对信道进行仿真,仿真结果表明体导电数据通信的可行性,证实了两电平调制在体导电通信系统中优越于多电平调制,得出了信道误码率与信噪比之间的关系.