超分辨率荧光显微技术——解析2014年诺贝尔化学奖

 2014 年诺贝尔化学奖授予Eric Betzig,Stefan W. Hell 和William E. Moerner3 位科学家,以表彰他们在超分辨率荧光显微成像技术方面的重大贡献。本文从显微镜分辨率的起因入手,对超分辨荧光显微技术进行了深入阐述。此外,对光学显微技术的发展前景进行展望。     

突扩断面流道压力损失分析

突扩断面流道是各类液压元件的基本结构形式,流体流经突扩断面流道时将产生压力损失,现有设计资料往往将这类压力损失视为与雷诺数(Re)无关的常值。采用理论分析方法,将流体流经突扩断面的总压力损失系数分解为近似理论值、与突扩断面对上游流速扰动对应的压力损失系数、与上游流道实际壁面摩擦对应的压力损失系数、与下游流道实际壁面摩擦对应的压力损失系数以及与突扩断面两侧压差对应的压力损失系数等5个组成部分;采用CFD模拟方法,研究了Re对总压力损失系数的影响规律。结果表明,存在临界雷诺数Re_(cr),当实际Re低于Re_(cr)时,总压力损失系数不再是一常值而随Re反比变化;在低Re时,与突扩断面两侧压差对应的压力损失系数是总压力损失系数的主要成分;而在高Re时,近似理论值及与下游流道实际壁面摩擦对应的压力损失系数是总压力损失系数的主要成分。提出的理论分析方法及数值模拟结果可为各类液压元件中过液孔道的结构优化奠定有益基础。     

基于支持度的改进证据合成方法

针对Dempster方法在合成高度冲突的证据时结果与直观结论相悖的问题,提出了一种基于支持度的改进证据合成方法。首先根据证据之间的相似性程度判断是否存在证据冲突,对于总数在3条以上且存在冲突的证据组合,应用各证据的支持矩阵,通过其最大特征值对应的特征向量导出各证据的支持度系数,由此对基本概率分配（basic probability assignation, BPA）函数进行转化,再采用Dempster方法进行合成。仿真计算结果表明,该方法能有效处理冲突证据组合,克服了一票否决问题,相对于其它几种典型改进算法具有更快的识别速度,能进一步减小识别结果的不确定性,并保留了Dempster方法满足交换律、结合律的良好特性。     

长时井下压力监测数据流动过程识别方法研究

利用长时井下压力计监测井下生产在提高油藏和油井管理方面正发挥着越来越重要的作用。在长时井下压
力监测数据的解释过程中,准确地确定流动变化过程起始时间至关重要,但由于其庞大的数据量而使得手工划分和处
理这些数据不切实际。基于小波模极值理论和噪声鲁棒微分算法,利用模拟的井下压力数据对比研究了长时井下压
力监测数据中流动变化过程（突变点）的识别方法。结果表明：小波模极值方法的误识别率相对较高,对噪声比较敏
感,在采用该方法之前必须对数据进行降噪处理;而基于噪声鲁棒微分算法的二阶导数识别方法可以准确、有效地识
别出流动变化过程,并且对噪声具有稳健性,可以在不对信号进行降噪处理的情况下识别流动过程。研究结果为自动
处理长时井下监测数据提供了一种新的手段。     

油藏特征模型的建立及其应用

针对油藏概念模型和实际模型存在的不足,提出了一个能够反映油藏主要地质特征、井网特征、生产特征、渗
流特征和剩余油分布特征的新模型油藏特征模型,给出了建立油藏特征模型的详细思路和具体步骤。油藏特征
模型建模相对简单,反映油藏地质特征和开发特征的程度介于概念模型和实际模型之间,但能够反映油藏的主要渗流
特征和剩余油分布特征,在此基础上,可以开展油藏开发机理和具体的注水技术措施研究。同时,该油藏特征模型的
建立也提供了一种新的建模思路,扩展了目前油藏模型的类型。最后,以孔二北油田为例详细介绍了建立油藏特征模
型的具体过程,并提出了建立在此油藏特征模型基础上的优化周期注水技术措施。     

近30年中国东部气温对土地覆被变化的敏感性

利用1979?2010年中国东部295个气象站点近30年逐年各月的月平均气温数据, 分析气象站站点周围3 km土地覆被变化和相应气温变化, 研究中国东部地表土地覆被变化对站点气温变化的影响。结果表明: 近30年研究区域内草地锐减, 城市剧烈扩张, 林地显著增加; 站点气温年平均变化率在-0.2~0.9℃/10a之间, 区域气温年平均变化率为0.38℃/10a; 不同土地覆被上的气象站点气温变化率明显不同, 按城市、农田、草地、林地的顺序依次减小; 区域气温变化是多种覆被共同作用的结果; 土地覆被变化并非局地气温上升的唯一原因, 却深刻地影响着局地年气温变化率。     

适于标记核酸适配子胶体金的制备及性能

为了获得适于标记寡核苷酸适配子的胶体金,对制备工艺条件进行了优化:20 mL 0.1 g/L氯金酸溶液中添加10 g/L柠檬酸三钠500 μL,pH=3.0,初始沸腾时间小于4 min,加入还原剂后反应时间为6 min.通过紫外可见光谱扫描和透射电镜对其性能进行鉴定,获得了分散均匀、直径15～20 nm的胶体金颗粒,可准确标记核酸适配子,且将胶体金标记的链霉素适配子与半抗原小分子链霉素进行反应,可对链霉素进行定性和半定量检测,满足利用胶体金标记适配子检测靶物质的需要.     

Mg/Al水滑石对铜绿微囊藻的去除性能

 目前用于除藻的黏土矿物表面带负电荷,需通过改性提高黏土矿物的除藻能力,而改性材料会导致成本增加、产生二次污染等,因此研究了直接用表面带正电荷的黏土矿物进行除藻的可行性。通过共沉淀法制备Mg/Al 水滑石,并用其进行去除铜绿微囊藻的实验研究,探究了吸附剂用量、搅拌时间、铜绿微囊藻初始浓度以及pH 值对Mg/Al 水滑石去除铜绿微囊藻的影响。结果表明,吸附剂用量为1 g/L、搅拌1.5 h、pH=6~11 是Mg/Al 水滑石除藻的最佳条件;Mg/Al 水滑石对质量浓度为0.5~3.0 mg/L的铜绿微囊藻具有较高的去除率。     

多相机图像拼接算法的改进

为了加快图像拼接中特征检测的速率,避免图像中非重合区域对特征检测点与匹配的干扰,通过重合区域预估计算和图像的掩模处理的方法,研究了只针对重合区域的改进检测算法。为了降低由于多图拼接造成的累积误差,通过使用中间图像为基准的多图拼接的思路,研究了改进多图拼接算法并定义了平移矩阵并给出了平移量的计算公式。为了使融合效果更好,通过传统的加权线性融合算法,研究了分区域加权线性融合。结果表明:加快了特征检测速率,降低了特征点之间的误匹配率,优化了由于多图拼接带来的累积误差,提高了图像融合品质。可见上述提到的对多相机图像拼接的系列算法的改进在效果、速率上都有所改进。     

气浮探头气膜流场的有限元数值模拟

建立了气膜流场中气体流动的数学模型,在提出了一系列假设条件的前提下,得到了气膜间隙中气体流动的控制方程,即简化的纳维尔-斯托克斯方程及边界条件;采用有限元法对气膜流场进行了有效的数值模拟计算,初步实现了根据外负载的要求来确定气浮探头装置的性能参数.