用玻耳兹曼方程研究基于分子马达的细胞内物质转运

活细胞内存在基于分子马达的微粒主动运动而引起的物质转运.文中利用玻耳兹曼方程,采用弛豫近似法,求得一级近似下,活细胞内基于分子马达的微粒主动运动的速度分布函数,将理论结果与实验结果比较,符合较好.进而对基于分子马达的物质转运规律作出了统一的数学物理描述.     

巧导玻耳兹曼方程

玻耳兹曼方程给熵函数以明确的统计意义,它指出,某个宏观状态的熵等于玻耳兹曼常量κ乘以相应微观状态数的对数。它把宏观物理量与微观性质有机地联系起来了。探究其导出过程,对于更深层次地理解玻耳兹曼方程具有十分重要的意义。     

基于玻耳兹曼原理的图像分割算法

针对图像分割算法中存在的难以自动处理和范化能力差等问题，基于热力学的玻耳原理和Metropolis准则，设计了一种新颖的图像分割算法．该算法在无需预先设定阈值的情况下，可高速地获得单像素、连续轮廓边界的分割图像，并通过调节温度系数，实现图像由概略到细节的分割，因此避免了过分割现象．该算法的分割时间随温度系数的减小而增加，而温度系数的减小造成分割类数增多所导致的像素点重复计算问题，可通过并行计算来改进．由对比实验证明，该算法在快速性、自动处理程度和范化能力性能指标上，明显优于常用的K聚类和可控竞争惩罚学习等图像分割算法．     

玻耳兹曼熵的演变过程

熵概念自克劳修斯1865年提出以来被赋予多种解释,其中玻耳兹曼的统计解释有广泛影响。玻耳兹曼熵关系式被人们熟知,但玻耳兹曼熵概念探究历程没有得到重视。通过梳理玻耳兹曼在不同时期发表的论文,解读其逐步推进熵概念的研究过程,从最初力学原理解释热力学第二定律再到推广麦克斯韦速度分布律;1868年提出量子化观念,进一步统计解释热力学第二定律和熵关系式。其中经历的几个重大突破是不断创新的过程,对当今科学创新仍有借鉴作用。     

基于格子玻耳兹曼的等离子射流场数值模拟

采用格子玻耳兹曼(LB)方法建立了等离子射流温度场和速度场的计算模型，与传统数值方法相比，LB方法具有直观的物理背景．用正六边形7-bit网格划分计算区域，通过选取适当的两套平衡分布函数和采用Chapman-Enskog展开及多尺度技术导出了等离子射流场的宏观方程，并将计算结果与已有文献的实验结果进行了比较，验证了计算模型的有效性；计算结果表明，减小紊流粘度可以提高射流的能量密度和有效长度．     

玻耳兹曼分布律的推导

应用吉布斯正则系综导出了玻耳兹曼分布律 .     

不可压缩流的晶格玻耳兹曼模型的讨论

从分析研究“计算流体动力学”(CFD)的有关实验数据出发，讨论不可压缩流的晶格玻耳兹曼模型．内容包括：不可压缩流的Navier-Stokes方程、稳定流(Poiseuille流)、不稳定流(Womersley流)．     

由线性化Boltzmann方程的解得到二粒子Boltzmann方程的色散关系

二粒子Boltzmann方程是Boltzmann方程之后的又一个重要的气体动力学方程.利用线性化Boltzmann方程的解构造出二粒子Boltzmann方程的解,并在此基础上找出了二粒子Boltzmann方程的色散关系.     

An analytical solution to Boltzmann equation of dilute granular flow with homotopy analysis method

The homotopy analysis method （HAM）, as a new mathematical tool, has been employed to solve many nonlinear problems. As a fundamental equation in non-equilibrium statistical mechanics, the Boltzmann integro-differential equation （BE） describing the movement of particles is of strong nonlinearity. In this work, HAM is preliminarily applied to dilute granular flow which is relatively simple. By choosing the Maxwell velocity distribution function as the initial solution, the concrete expression of the first-order approximate solution to BE with collision term being the BGK model is given. Furthermore it is consistent with the solution using Chapman-Enskog method but does not rely on little parameters.     

低浓度固液两相流Boltzmann方程的同伦分析方法解

同伦分析方法（Homotopy analysis method,HAM）是求解强非线性问题的有力手段.针对两相流动理学理论中的非线性微分积分方程——Boltzmann方程,本文采用HAM方法选取Maxwell速度分布函数作为初始猜测解,求解得到了低浓度固液两相流的BGK模型Boltzmann方程的一阶近似解,与传统的Chapman-Enskog方法得到的一阶近似解表达式的结构一致,显示了HAM方法求解Boltzmann方程的有效性,为一般Boltzmann方程的HAM方法求解奠定了基础.     

基于Boltzmann模型方程的平板Couette流计算

将基于Boltzmann模型方程的气体运动论统一算法推广应用于Couette槽道流计算,发展可用于槽道流问题的气体运动论边界条件数学模型及数值处理方法,研究建立模拟不同Knudsen数二维低速槽道流动问题的气体运动论数值算法,通过将近连续流到高稀薄区Couette剪切流计算结果与基于微观分子统计模拟的类DSMC值、基于宏观流体力学滑移Navier-Stokes解和线化Boltzmann近似解比较分析,显示出该文发展的介观Boltzmann简化速度分布函数方程数值算法对不同尺度槽道流问题具有很强的模拟能力。     

基于分子马达的活细胞内微粒逃离势阱的运动概率

用Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程研究了在活细胞内作拟布郎运动的微粒在分子马达驱动下跳离势阱的运动概率,进而得到ＡＴＰ分子的水解反应概率、马达蛋白分子的反应概率以及确定与活细胞内微粒膜连接的马达蛋白分子数和ＡＴＰ分子数的统计表达式。     

混合气体Boltzmann方程组的两组解的平均作为二粒子混合气体BBGGKY方程组列的解

Boltzmann方程的两个解的平均作为二粒子BBGGKY方程组列的解,将这个想法推广到混合气体上去,并且借助于求和不变量及其守恒方程,得到混合气体宏观运动方程组的零级及一级近似方程.     

跃层式住宅客厅亮度设计法研究

以视亮度理论为基础,研究跃层式住宅客厅亮度质量指标及其在空间分布的合理状态,提出适宜采用的亮度设计方法,使客厅光环境更能满足满足人们生理和心理上的需求.     

低浓度固液两相流颗粒相本构关系的动理学分析

固液两相流的动理学理论认为固体颗粒相可用Boltzmann方程描述。从流场中的颗粒受力分析出发 ,应用动理学的 Chapman- Enskog法 ,探讨了低浓度固液两相流下的 Boltzmann方程的二阶近似解和颗粒相本构关系。结果表明 ,尽管颗粒所受相间力与两相脉动速度有关 ,但在两相脉动速度近乎无关的极限条件下 ,颗粒速度分布函数和颗粒相本构关系与快速颗粒流的相同。这样的极限条件在含粗重颗粒的两相流中可以近似实现     

Development of the CAS-IBB single-particle microbeam for localized irradiation of living cells

A single-particle microbeam facility has been constructed at the Key Laboratory of Ion Beam Bioengineering (LIBB), Chinese Academy of Sciences (CAS). The system was designed to deliver a defined numbers of hydrogen ions, produced by a van de Graaff accelerator, in an energy range of 2.0-3.0 MeV, into an area smaller than that of the nucleus of an individual living cell. The beam is collimated by a borosilicate glass capillary that forms the beam-line exit. An integrated computer program recognizes the cells and locates them one by one over the microbeam exit for irradiation. We present technical details of the CAS-LIBB microbeam facility, particularly on the collimator, hardware, control program, as well as cell irradiation protocols available. Various factors contributing to the targeting and positioning precision are discussed along with accuracy measurement results.