微粒受介电泳效应的动力学建模和仿真

Velocity-Verlet或ODE算法分析微粒的运动特征，涉及的偏微分方程存在求解困难、运算量大和使用效率低的难点.采用COMSOL Multiphysics 5.3a有限元软件，通过AC/DC模块中的边界条件设定可快速求解Laplace方程，为介电泳力的求解提供先决条件.后期根据软件提供的粒子追踪模块，将介电泳力、斯托克斯拖曳力、排斥力和浮力内联进粒子追踪模块的应力参数表中，设定固定的时间步长和范围对介电泳芯片的粒子受力运动问题进行了仿真.结果表明，该方法可以有效模拟微粒受介电泳效应的运动行为，并且与Velocity-Verlet或ODE算法模拟结果相似，能有效降低计算程序的繁琐程度，提高动态模拟的人机可视化效果.     

基于共价有机框架的仿生光动力学治疗试剂的构建

共价有机框架（COF）是一类新兴的多孔有机聚合物，因其具有较大的比表面积、有序的孔道结构以及良好的生物相容性，已成为具有潜力的纳米药物载体.制备了基于COF纳米颗粒的仿生纳米复合物，负载光敏剂孟加拉玫瑰红（RB），并包裹癌细胞膜（CMV）对该复合物进行仿生修饰.结果表明：制备的COF/RB@CMV纳米复合物具有良好的生物兼容性，能够被肿瘤细胞有效摄取，并在光照激活条件下产生对细胞具有高毒性的活性氧化物（ROS），进而起到了杀伤肿瘤细胞的作用.提出了一种新的基于COF的仿生纳米平台用作光动力学治疗（PDT）试剂.     

高低温环境航天机构力矩特性测试平台研制

为了测试在太空环境下航天机构中弹性机构的性能指标,研制了高低温环境下测量角度-力矩特性的测试平台.分析测试平台测试原理后,设计了平台的机械结构、设计电气系统结构并搭建软件系统.机械结构考虑对被测对象的保护,针对高低温测试带有高低温箱,可以为被测对象提供-100℃～100℃的温度环境,具有热变形偏差测量与补偿设计,减少温度变化对测量精度的影响.软件系统具备收集、处理、存储数据和图形化显示能力.分析平台不确定度的组成,对传感器进行测试校准并对航天弹性机构进行测试,测试结果验证了:该测试平台的力矩检测范围为0～50 N·m,力矩检测精度≤0.5％FS,角度测量扩展不确定度为U=35.6″,得到了被测对象的角度-力矩特性曲线图.     

基于系统动力学的高铁客运需求预测

为了确定中国高铁客运需求的发展规模和规律,通过分析与高铁客运需求相关的经济、人口、设施供给及民航竞争的影响因素,建立了高铁客运需求的系统动力学模型.经过对既有历史数据的验证分析,证明系统动力学模型的有效性,且预测精度优于传统方法.根据经济人口及出行要素设定了三种增长情景,预测发现,中国未来不同情境发展下的高铁客运需求将持续上升,高铁客运周转量2024年突破1万亿人公里,高铁出行量2026年突破30亿人次.基于以上结论,提出了中国高铁建设、票价及服务方面的建议.     

综合化学实验设计:单/双核铜配合物的温度控制合成、表征及转化

化学类专业本科生在理论课学习中，对反应的热力学产物和动力学产物有了一定的理论认识，但目前鲜有实验能够使其直观体会2种产物在制备时的差异．本实验以氯化铜和邻氨基苯甲酰胺为原料，水和乙醇为溶剂，通过仅改变反应温度，分别在60 ℃水浴加热和冰水浴冷却条件下得到了红色的热力学产物二(μ-氯)·二[氯·(邻氨基苯甲酰胺)合铜(Ⅱ)] ( 1 )和黄绿色的动力学产物二氯·二(邻氨基苯甲酰胺)合铜(Ⅱ) ( 2 )，产率分别为80.4%和76.4%．采用络合滴定法和仪器分析方法对产物进行了表征测试，结果表明在不同温度下可制备2种不同组成、结构和性质的热力学和动力学产物，且在加热条件下，配合物 2 可以转化为配合物 1 ．本设计为化学类相关专业本科生综合实验教学提供了一个成功案例，可加深学生对结构与性能的科学关联以及构效关系的认识和理解．      

面向非合作目标的柔性捕获器设计与动力学建模

为更好地实现对动态非合作目标的捕获,设计开发了一种多臂式柔性捕获器.这种捕获器的原理类似海葵等生物捕猎的方式,不依赖单个柔性臂的精准夹持而是靠多根臂所构成的臂群实现聚拢、挤压等动作,以完成对目标物体的捕获.基于能量守恒和动量守恒原理对非合作目标物体与柔性臂的碰撞问题进行分析,给出了发生碰撞后柔性臂与目标物体各自的运动参数.为进一步分析柔性臂的动态变形过程,采用多个线性关节和扭转关节的组合对单根柔性臂进行描述,并基于牛顿法对各离散关节进行受力分析,建立了柔性臂的动力学模型.将柔性臂整个变形过程离散为多个微小时间段运动的集合,通过动力学分析得到当前时刻的动力学参量,经过一个微小时间内的运动后即可得到下一时刻各质点的位置,迭代进行上述步骤便得到了柔性臂的动态变形过程.而后,通过实验确定单臂动力学模型的最优参数,并将参数优化后的动力学模型在不同加载情况下与单臂样机进行对比,验证了动力学模型的准确性.最后,在单臂动力学模型的基础上建立包括多根柔性臂的捕获器三维模型,进行非合作目标捕获的仿真与样机实验.结果表明:所设计的臂群式柔性捕获器能够很好地完成动态非合作目标捕获任务,所建立的捕获器三维仿真模...     

新型变形轮腿式移动机器人的运动学分析及设计

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、军事侦察、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.兼具良好的机动性及越障性是移动机器人快速适应非结构化复杂环境的首要性能指标,结合轮式行进机构强机动性与腿式行进机构优越障性的变形轮腿式移动机器人受到普遍青睐.然而,现有变形轮腿式移动机器人在设计与优化方面仍存在变形形式过于复杂、设计方法缺乏理论依据等不足.针对上述问题,提出一种结构紧凑、操作简便的新型轮腿变换结构,借助电磁离合器分离运动的原理,通过改变轮-腿变形动力输入促使轮与腿相对运动,以曲柄滑块机构触发轮-腿结构径向扩展,完成由轮式变形为腿式的过程.定义变形过程中曲柄滑块机构的压力角为机动性指标、变形前后结构的展开比为越障性指标,进而开展变形结构的尺度综合,优化结果表明新型变形轮腿式移动机器人的展开比为1.92,可越过高度为150 mm的障碍物.基于优化后的尺度参数,建立变形轮腿式移动机器人越障过程的动力学模型,确定驱动电机参数,设计并制造物理样机.最终开展软件仿真与实验研究,仿真结果与理论分析结果一致,表明优化设计方法与动力学建模方法的有效性,实验结果证明所设计的变形轮腿式机器人具有...     

分布式声传感器井中背景噪声统计特性分析

分布式声传感器技术(DAS: Distributed Acoustic Sensor)是一种新近提出的高精度勘探数据采集方法,受制于复杂背景噪声的影响,DAS记录处理水平有待进一步提高.针对上述问题,采用基于替代序列的时间序列平稳性检验方法和Lilliefors检验法对DAS记录中复杂背景噪声的平稳性和高斯性进行研究.用以分析的实际地震数据是按照勘探工业要求采集的井中DAS记录.研究结果表明,DAS背景噪声是非平稳、非高斯随机过程且噪声特性随记录时长发生变化.相关研究成果实现了针对DAS背景噪声特性的可靠认知,对提高DAS记录处理水平具有重要参考价值.     

航空发动机两级燃油泵振动特性的影响因素

为了解承受离心、油液扭矩载荷的燃油泵装配体结构振动特性及影响因素,选取某航空发动机两级燃油泵转动部件为分析对象,基于通用有限元软件平台建立两级燃油泵转动部件装配体结构、单个低压级叶轮的三维有限元模型.根据两级燃油泵在最大起飞工作状态下的工作参数,计算出其转动部件受到的离心、油液扭矩载荷,再利用有限元软件计算了转动部件装配体结构、单个低压级叶轮在无外载荷作用下的、只有离心载荷作用的、只有油液扭矩载荷作用的、离心和油液扭矩载荷同时作用的自振频率和振型.通过对计算结果的对比分析,发现了离心载荷、油液扭矩载荷、构造(转动部件装配体或单个零件)因素对两级燃油泵转动部件频率、振型的影响规律,对其他与油液有相互作用的旋转部件振动特性的计算和分析具有重要指导意义.     

基于系统动力学的区块链技术扩散机制研究

区块链技术凭借其去中心化、去信任化及不可篡改等优势,一经提出便引起了学术界和业界的广泛关注。然而区块链技术发展中也遇到了如政府监管难、行业标准化不完善及违规违法行为频发等挑战。社会各界对于区块链技术发展前景各执己见,政府提出的各类扶植与管制政策对区块链技术发展的影响及其程度尚不明确。基于此,对区块链这一典型的共性技术扩散与演化趋势进行模拟研究。首先,结合Bass技术创新扩散模型的理论基础和区块链的特点筛选了影响区块链技术扩散的因素;其次,构建了区块链技术扩散的系统动力学模型,在参数估计的基础上对三种不同政策组合下区块链技术扩散机制进行模拟,分析了不同政策环境下区块链技术发展趋势;最后,依据模拟结果提出了引导区块链技术发展的政策建议。