流-固-电多物理场耦合模型的红细胞流变学研究

红细胞(red blood cell, RBC)受到流体应力发生机械形变的研究越发成熟,但在结合电场、声场、光场或热力场等多物理场的研究依旧不足.通过COMSOL有限元软件建立了流-固-电(流场、固体场和电场)的3场物理耦合模型,对球形和正常RBC 2种不同形状的RBC分别进行迁移模拟研究.与流-固耦合模型相比,发现电场形成的电渗流使细胞运动迁移时,球形细胞受到的von Mises应力高于正常细胞.电渗流效应形成180μm/s的流速导致RBC变为卷曲“C”形姿态,因形状差异,球形和正常RBC在遇到针尖障碍物时的旋转方向不同.针对本文提出的多物理场耦合模型,两种细胞运动轨迹的差异显示了电渗流对不同形状细胞实施空间分离的可行性.     

非均匀电场中带电粒子的运动特征

本文以均匀带电球体、均匀带电圆盘、均匀带电圆环所产生的非均匀电场为例,分析了带电粒子在这些非均匀电场中的运动特征.分析方法的要点是,依据带电粒子在非均匀电场中的受力情况建立动力学方程,解析地导出带电粒子的运动学方程(多数是以隐函数形式呈现的运动学方程),运用现代数学工具mathematica描绘出带电粒子运动的x-t和v-x图像,以此为基础分析带电粒子在非均匀电场中的运动特征.     

氢负离子在非均匀电场中的光剥离

在闭合轨道理论的基础上对氢负离子在非均匀电场中的光剥离进行了研究,推导给出了体系的光剥离截面的计算公式,并且对体系的光剥离截面进行了计算和分析.研究表明,除了氢负离子在均匀电场中的闭合轨道外,在非均匀电场中会产生一些额外的闭合轨道.与氢负离子在均匀电场中的光剥离截面相比较,体系中的光剥离截面的振荡情况更加复杂,表现出一个多周期振荡结构.为了清晰的表明这个系统中氢负离子的光剥离截面振荡和剥离电子的闭合轨道的关系,对这个体系的光剥离截面做了傅里叶变换.经过傅里叶变换,得到了一系列峰,其中每一个峰都对应着一个闭合轨道.     

劣质绝缘子电场正问题优化算法分析

针对劣化绝缘子的电场法检测中绝缘子电场计算精度低的问题,提出基于遗传算法优化的模拟电荷法进行高压静电场计算,给出了优化方法原理、可行性分析,建立了绝缘子电场计算目标函数及优化模型,并进行了绝缘子串周围电场的计算分析.分析结果表明,将绝缘子串周围检测点电位作为目标函数,应用遗传算法优化模拟电荷的电荷量,可更好地对目标函数进行全局寻优,提高了模拟电荷法的寻优速度、绝缘子串周围电场的计算精度以及绝缘子串中劣质绝缘子诊断的准确度.     

静电场对介电性粒子沉积影响

利用非均匀电场力控制气-固两相分散系中的悬浮介电性微细粒子聚集形态,分析和探讨了静电场对介电性粒子沉积的影响.首先,经实验研究得到了介电粒子链形成的两个必要条件:有偶极子和非均匀梯度场的存在.然后,利用Al2O3粉体材料制备了纤维网状多孔陶瓷膜.分散在气体中的粒子在非均匀电场的作用下形成粒子链聚集体,沉积在基材表面,形成三维网状结构的多孔性附着层,经烧结,使附着层陶瓷化,增加力学强度,在基材表面得到纤维网状结构多孔陶瓷膜.     

外电场下扫描隧道显微镜铱针尖电子结构的理论研究

本文利用离散变分-局域自旋密度泛函方法,对外电场作用下的扫描隧道显微镜(简称STM)铱针尖电子结构进行了研究,并对同一针尖在不同的极性偏压下,可以获得不同分辨率的STM图象的实验事实进行了初步解释.     

介电粒子所受DEP力模型及相关参数分析

本文应用经典电磁场理论给出介电粒子在非均匀电场中的受力模型,在均匀电场和感应电场叠加原理的基础上,推导出了介电粒子在非均匀电场中的受力公式,进而推出在随时间呈正弦变化的电场和有损耗的媒介中粒子的受力公式．本文结论对运用介电泳理论实现粒子的定位、捕捉、输送、分类等操作具有重要意义．     

具有隔模带的闭式螺旋线微波加热器

本文提出了一种具有隔模带的闭式螺旋线微波加热器,很好地解决了闭式螺旋线内,高频电场沿角向分布的非均匀性.这种加热器,可以应用于橡胶微波硫化及其他微波加热中.本文还用场分析法,对这种加热器进行了探讨,论证了电场角向分布均匀性的改善;推导了色散方程并给出了场分布的计算公式.     

光诱导LiNbO3:Fe晶体光孤子串的形成

用条形光束辐照具有光子晶格结构的自散焦LiNbO3Fe晶体,在适当条件下,辐照在光子晶格上的条形光束会产生光孤子串,而且无需施加外电场.实验结果显示,影响光孤子串形成的因素有光束宽度、晶格周期和晶格折射率变化量等.对光孤子串现象产生的原因进行了理论分析,所得结论与实验结果符合的较好.     

神经纤维对外加均匀电场刺激的响应

为了研究外加均匀电场对神经纤维的影响，基于电缆模型，以有限长度的有髓鞘神经纤维为研究对象，通过理论推导，分析了均匀电场刺激下细胞相对跨膜电位的变化机理，得出了细胞相对跨膜电位与细胞轴向不同位置的定量关系．仿真结果证明了理论分析的正确性，证明神经纤维中各点对均匀电场的响应不同，其结论与前人实验结果吻合．     

电场中微粒形态发生的生物学意义

电场可产生机械力。悬浮在电场中的生物微粒会沿看场的方向排列而形成项链状聚合,在生物学意义上构成组织形成体。     

GTEM室频域校准系统及其不确定度评定

研究了脉冲电场的频域校准方法并对其不确定度进行了评定,针对脉冲电场的校准需求,以三维脉冲传感器为例,建立了一套基于GTEM室的频域校准系统,通过仿真和实验,对GTEM室产生标准电场的不确定度以及传感器和标准电场之间相互影响的不确定度进行了分析,通过不确定度合成,得出了在置信概率>95%时,校准的总不确定度为4.45%.在此基础上对三维脉冲电场进行了频域校准,校准结果表明,传感器在10 MHz~1 GHz内有着比较平坦的幅频响应.本文的研究对于分析电场传感器的频域校准有一定的参考意义.      

电场作用下海马锥体神经元等效应建模

为解决电磁刺激治疗癫痫神经疾病的有效性和安全性等问题,建立了容易引起癫痫发作的海马CA3区锥体神经元在外电场刺激下的等效应模型,并通过Matlab 数值仿真,分别研究了其在直流和交流外电场作用下的动力学特性。仿真结果表明,神经元的放电频率受到直流电场强度的调制,特别对电场的方向比较敏感。当电场为负向时,电场强度的变化对神经元的动力学特性影响明显,当电场为正向时,影响不明显;在交流电场刺激下,神经元的动力学特性改变具有外部电场频率依赖性,不同频率刺激下神经元会出现周期簇放电、同步放电、周期峰放电和混沌放电等状态。据此可指导医生制定更为有效安全的神经疾病电磁刺激治理方案。     

利用天然电场选频法研究断层接触带

天然电场选频法在地下水勘探中应用效果较好,但目前对该方法理论研究甚少.主要从理论与实践两方面研究垂直断层上天然电场选频法的异常特征.根据经典的大地电磁测深法理论,从麦克斯韦方程组和边界条件出发,推导谐变大地电磁场中垂直断层上方,地面水平电场的解析计算式;然后对理论模型的各个参数进行假定,计算获得地表主剖面上水平电场强度分量曲线;最后将理论模型上的模拟计算结果与实测曲线进行对比分析.根据对比分析可知,二者曲线形态相似、特征相同,由此推断选频法的异常主要是由天然感应二次电场所致.     

一种用于模糊判断矩阵排序的χ~2方法

根据决策者给出关于决策方案的一类模糊判断矩阵,提出了一种方案排序的χ2方法·首先,给出了关于模糊判断矩阵及其完全一致性的概念;然后,建立了一个关于求解方案排序值的最优化模型,并讨论了求解优化模型的理论依据和算法,采用该方法可以直接得到每个方案的参考排序值,并使方案的排序结果最大程度地反映了决策者的偏好;最后给出了一个算例     

交流电场下神经元适应性的两种放电机制对比分析

研究了两种神经元模型放电频率适应性的机制，对比分析了不同机制之间的差异，基于线性积分放电(LIF)神经元模型，建立了在交流外电场作用下LIFAC和LIFDT两种改进的LIF适应性模型.通过分析不同机制模型的初始和稳态放电频率曲线，发现LIFAC机制的放电频率曲线向高输入方向水平右移，且保持斜率不变，LIFDT机制的放电频率曲线呈发散状，斜率递减.在固定频率的交流外电场作用下，稳态放电频率曲线呈线性.另外通过对噪声下放电峰峰间期的相关性和变异性分析，进一步阐明外电场对不同机制适应性的影响.     

超晶格中直流和双模交流电场的整流效应

以弛豫时间近似下的玻尔兹曼方程为基础 ,详细研究了超晶格在外加直流和双模交流场中电子的输运行为 ,并计算了几种特定情况下超晶格中电流随频率和场强幅值的变化关系 ,我们发现超晶格在外加直流和双模交流电流电场时内部电流随频率的变化是稳定的 ,而电流随场强幅值的变化是振荡衰减的     

铁电体中电畴壁的经典行为

本文讨论铁电体中电畴壁在扰动力作用下的运动,指出在常力作用下畴壁有经典非牛顿粒子的行为.每一种铁电材料存在着与温度有关的本征频率,在周期性外电场作用下,畴壁作振动,但振幅不是常数,当外场频率接近本征频率时,振幅趋于稳定极大值,即发生共振,使电矩增加.     

射频击穿场强与CO_2激光器等效放电电阻的计算

根据气体放电理论，从高频下粒子平衡方程着手，导出气体放电击穿场强的表达式，并将放电等离子体模拟为具有电阻和电感的射频负载，从而导出放电等离子体等效电阻的表达式，以此计算出气体放电击穿场强和等效电阻的数值。     

高压脉冲静电破乳过程水滴的破碎临界电场参数

通过显微试验考察水滴在高压高频脉冲电场作用下的极化变形及失稳破碎过程,研究水滴破碎临界场强、占空比及电场频率的变化规律。结果表明:随占空比的增加,作用于水滴的电场能随之增大,同一脉冲周期内电场施加时间增长,水滴破碎临界场强减小;随电场强度的增加,水滴的极化变形效应愈加明显,水滴的变形弛豫时间缩短,破碎临界占空比减小,临界占空比最小值所对应的电场频率逐渐降低;电场强度一定时,随占空比的增大,水滴的破碎临界频率呈现先增大、后减小的趋势;电场强度、占空比及电场频率三者共同决定了水滴的极化弛豫状态、作用于水滴的电场能以及水滴的振荡频率,其交互作用对水滴的破碎具有重要影响。