Parallel Optimization of the Crystal-KMC on Tianhe-2

The Kinetic Monte Carlo(KMC) is one of the commonly used methods for simulating radiation damage of materials. Our team develops a parallel KMC software named Crystal-KMC, which supports the Embedded Atom Method(EAM) potential energy and utilizes the Message Passing Interface(MPI) technology to simulate the vacancy transition of the Copper(Cu) element under neutron radiation. To make better use of the computing power of modern supercomputers, we develop the parallel efficiency optimization model for the Crystal-KMC on Tianhe-2, to achieve a larger simulation of the damage process of materials under irradiation environment. Firstly, we analyze the performance bottleneck of the Crystal-KMC software and use the MIC offload statement to implement the operation of key modules of the software on the MIC coprocessor. We use Open MP to develop parallel optimization for the Crystal-KMC, combined with existing MPI inter-process communication optimization, finally achieving hybrid parallel optimization. The experimental results show that in the single-node CPU and MIC collaborative parallel mode, the speedup of the calculation hotspot reaches 30.1, and the speedup of the overall software reaches 7.43.     

船闸一次过闸平均吨位计算模型

为研究内河船闸通过能力,对其关键参量一次过闸平均吨位的计算方法进行改进,建立了基于船舶吨位与面积关系的一次过闸平均吨位计算模型.结合实测资料,对模型的船舶吨位与面积关系以及闸室利用率进行了分析.船舶吨位与面积关系可采用线性、二次多项式等函数进行回归分析得到,闸室利用率可采用其年平均值,一般在0.5~0.7之间.验证表明:该模型结构简单,能够得到令人满意的结果;较之规范(JTJ305—2001)推荐的方法,回避了过闸设计船型的选取及其组合等不确定性因素,能够动态地反映船舶大型化和标准化趋势的影响,根据实际或预测的船舶平均吨位即可连续计算一次过闸平均吨位,为船闸通过能力计算提供了新思路.     

碳纳米管的本征微波吸收特性研究

从碳纳米管电磁参数和微波吸收特性的实验结果出发,分析探讨了碳纳米管的本征微波吸收机理,并得出结论:界面极化吸收、多重反射和散射以及螺旋型碳纳米管的手性微波吸收是碳纳米管的主要本征微波吸收机理.碳纳米管的结构缺陷能增强极化效应,从而增加介电损耗;碳纳米管所具有的小尺寸效应、表面效应(比表面积大)、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等有利于其微波吸收.碳纳米管的电容率值远大于磁导率值,碳纳米管是一种介电损耗型吸波介质.     

Er3+掺杂LiFePO4正极材料的制备与性能

采用固相法合成了Er3+掺杂的试样,利用X射线衍射分析、四探针、电化学阻抗谱和充放电性能测试,探讨了掺杂位置及掺杂量对材料的晶体结构、电子电导率和电化学性能的影响.结果表明:铁位掺杂效果优于锂位掺杂,少于摩尔分数为3%的Er3+掺杂并未改变材料的晶体结构,但改善了材料的微观结构,电子电导率提高了4个数量级,1℃倍率下放电容量为103.47 mAh/g,比未掺杂试样提高了22.28%,Er3+掺杂改善了材料的比容量、循环性能及倍率性能.     

应用变量变换法讨论2维正态分布的性质

运用通常方法讨论2维正态分布的性质时,计算较为繁琐。以变量变换法为工具,给出一个独立性定理,以变量变换法和该独立性定理为基础,讨论2维正态分布的边际分布、协方差、独立性,可以看到该方法显著地减少了计算量。     

柑桔SOD对冷冻条件的反应

４种经低温锻炼的柑桔愈伤组织在系列冰冻温度下,抗寒性较强的山金柑愈伤组织ＳＯＤ活性上升后回落到对照水平以下,其余３种（抗寒力较弱）则无峰值出现,ＣＡＴ活性亦以山金柑变化最为显著。细胞ＭＤＡ含量的累积与品种抗冻力发展同步。经ＳＯＤ抑制剂（ＤＤＣ,二乙基二硫代氨基甲酸钠）和外源自由基清除剂的初步试验表明：ＳＯＤ与柑桔的抗寒性密切相关。     

轧制工艺对TA15钛合金板微观组织及拉伸力学性能的影响

对比研究了采用包套轧制工艺及普通冷轧工艺制备的TA15 钛合金薄板的纵、横向微观组织及室温和高温拉伸力学性能。研究表明：两种工艺获得的钛合金板纵、横向微观组织的物相、尺寸、体积占比相似,纵向维氏硬度较横向的高。热轧工艺与冷轧工艺制备的钛合金板相比,力学性能更加优异、力学性能纵横向差异小、综合性能更好、室温屈服强度更高,呈现出“横向大于纵向、热轧大于冷轧”的对比特征。热轧工艺可弱化织构的方向,使成品钛合金板呈现出“强度高、屈强比大、纵横差小”的拉伸力学性能特性。     

基于低场核磁共振技术的致密砂岩气藏防水锁作用机理研究

致密砂岩气藏孔隙度、渗透率较低,微观孔喉尺度细小,在生产及压裂过程中极易产生水锁伤害。为开展致密储层防水锁作用机理研究,本文将常规岩心自吸实验、防水锁剂抑制水锁伤害实验与低场核磁共振技术相结合,从微观角度揭示致密砂岩储层微纳米级孔喉中的防水锁作用机理,为致密砂岩气藏防水锁相关研究提供理论依据。研究结果显示,加入防水锁添加剂后,流体表面张力下降,接触角增大,自吸速率变慢,渗透率有一定程度恢复;在此基础上,通过核磁共振T2谱从微观角度评价缓慢自吸阶段液体在不同孔喉尺度范围内的液相水锁滞留现象,其中加入防水锁添加剂后在自吸20h时在较小孔喉处自吸液相平均占比为38.61%,整体孔喉平均液相占比为35.79%。而在未加入防水锁试剂的样品中在自吸20h时在较小孔喉处液相占比为67.48%,整体孔喉占比为54.52%;通过防水锁剂抑制水锁伤害实验得出,加入防水锁剂后渗透率恢复程度在15.38%～20.19%,整体液相滞留占比平均下降幅度在10.73%。研究发现防水锁剂有效地降低了较小孔候处液相滞留占比,降低流体表面张力以及增大岩心疏水性能,揭示了致密砂岩气藏防水锁作用机理,为致密砂岩气藏降低水锁伤害程度、提高返排效率,为实现高效开发提供理论支撑。     

基于区块链的车联网群智感知位置隐私保护方法

针对车联网群智感知位置隐私泄露和用户参与任务公平性的问题,提出了一种基于区块链的车联网群智感知位置隐私保护方法(location privacy protection method based on blockchain and crowdsensing, LPPMBC)。将分布式的区块链引入车联网群智感知位置隐私保护方法中,消除第三方服务平台对参与用户数据的控制;通过保序加密和Geohash编码相结合,为参与工人提供多级别的位置隐私保护,确保参与工人位置隐私的保密性;通过Haversine公式进行感知位置验证,防止工人通过非感知区域数据获得非法奖励,保障感知数据的质量。仿真结果表明,LPPMBC能够更好地权衡感知数据质量与工人隐私保护关系,保障用户参与任务的公平性, 提高用户参与任务的积极性。     

基于抗炎和促红细胞生成作用的九味补血口服液改善血虚证小鼠造血功能的机制研究

为探讨九味补血口服液改善血虚证小鼠造血功能的作用及机制,采用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS/MS)技术鉴定九味补血口服液中的化学成分;利用蛋白互作和网络分析手段筛选九味补血口服液治疗贫血的关键网络靶点,并对关键网络靶点进行基因本体(GO)分析、京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析;同时采用分子对接技术将潜在活性成分与关键网络靶点对接,评估活性分子与靶点的结合能力。在动物实验中,采用环磷酰胺建立小鼠血虚模型,设立对照组和模型组,复方阿胶浆口服液组(30 mL/kg)及九味补血口服液高、中、低剂量组(10.0、5.0、2.5 mL/kg),每天灌胃给药1次,连续32 d。检测全血中红细胞(RBC)、血红蛋白(HGB)和红细胞压积(HCT)水平,并利用qRT-PCR法和免疫印迹法对关键靶点及通路在血虚证小鼠肾脏的表达进行验证。结果显示,在91种鉴定的九味补血口服液化学成分中,满足口服生物利用度(OB)≥30%和药物相似性(DL)≥0.18的条件,且具有相应靶点的潜在活性成分共计15个。分析九味补血口服液成分-血虚疾病靶点网络,获得九味补血口服液治疗贫血的关键靶点15个,主要富集于核因子-κB (NF-κB)信号通路(NF-κB signaling pathway)、代谢通路(Metabolic pathway)、缺氧诱导因子-1(HIF-1)信号通路(HIF-1 signaling pathway)、Toll样受体信号(Toll-like receptor signaling pathway)通路等。分子对接结果显示,甘草苷、橙皮素与Toll样受体4(TLR4)具有强烈的结合能力。动物实验结果显示,与对照组相比,血虚证小鼠RBC、HGB和HCT水平明显降低,TLR4/NF-κB p65介导的炎性信号增强,缺氧诱导因子-1α (HIF-1α)/促红细胞生成素(Erythropoietin,EPO)介导的促红细胞生成信号受抑制(P<0.05或P<0.01)。与模型组相比,九味补血口服液各剂量组可显著升高血虚证小鼠RBC、HGB和HCT水平,不同程度地逆转TLR4、NF-κB p65变化,并上调HIF-1α、EPO mRNA或蛋白的表达水平(P<0.05或P<0.01)。因此,九味补血口服液可以改善血虚证小鼠的贫血状态,其机制可能与促进肾脏中HIF-1α/EPO介导的促红细胞生成作用、减少TLR4/NF-κB p65介导的肾脏炎症反应相关。