水导激光加工光源选型与材料蚀除研究

水导激光加工系统中光源的输出参数对其加工能力有极为重要的影响.为进一步拓宽水导激光加工的应用领域,针对光源选型问题,建立了激光与水相互作用的物理模型.利用龙格库塔方法对不同脉宽和波长的激光辐照下水中焦点区域自由电子密度的演变过程进行数值模拟计算,探究了多光子电离、雪崩电离、电子扩散以及电子重组等物理进程对自由电子密度的影响,明确了不同激光参数下水的理论击穿阈值,并进行相应的实验验证.在此基础上选取合适的激光光源进行水导激光刻划304不锈钢的实验.结果表明,合适的激光光源可以在提升激光与水射流耦合效率、降低耦合损耗的同时,抑制加工过程中形成的热缺陷,实现高质量的水导激光加工.      

N-doped porous graphene for carbon dioxide separation： a molecular dynamics study

Using molecular dynamics simulations, it is shown that N-doped porous graphene membrane can efficiently separate CO2 from the CO2/CH4 mixture. The effects of pore rim modifications, N-doping sites, initial gas pressure, and feed gas compositions on CO2 separation performance of N-doped porous graphene membrane are also examined. It is found that gas permeability increases with increasing initial gas pressure or the feed gas percentages. Pore rim modifications with nitrogen atoms （pyridinic N） can significantly improve the selectivity of CO2 over CH4 owing to the enhanced electrostatic interactions compared to the unmodi- fied one, and the all-N-modified pore-16 shows the highest CO2 selectivity over CH4 （- 29）. Doping N atoms on the graphene sheets （quaternary N） has little effect on the CO2 selectivity. Our study demonstrates that the N-doped porous graphene is an excellent candidate for CO2 separation, which may be beneficial for the realization of a low carbon society.     

基于平动点轨道的绳系卫星编队重构仿真

针对位于日地系统共线平动点附近三维周期轨道上的旋转绳系卫星编队,利用数值仿真研究其重构阶段的动力学稳定性问题。编队系统为一个母卫星和n个子卫星通过长度可变系绳连接的轮辐状结构,基于Hill限制性三体问题建立姿态与轨道耦合的动力学模型,分别针对留位以及包含展开和回收的编队重构阶段,利用非线性数值仿真研究其姿态稳定性。研究表明系统留位姿态稳定,展开不稳定,回收稳定,较小的母卫星轨道高度及绳长变化速度更有利于姿态稳定。     

非线性机电换能器混沌系统的分数阶控制及其电路仿真

通过数值分析计算一类自激机电换能器耦合系统的分叉、最大Lyapunov指数等混沌特性,并运用分数阶稳定性理论及Gershgorin圆定理证明并构造两个反馈控制器.采用所提方法,运用Multisim软件对机电控制系统进行电路实验仿真验证.实验结果表明:所设计的分数阶控制器对机电换能器的混沌控制是有效的,同时,电路设计具有可行性和可实现性.     

一类带B-D反应项的食物链模型正解的稳定性和惟一性

研究了一类带Beddington-DeAngelis反应项的食物链模型正解的稳定性和惟一性。 给出了正解的先验估计以及正解存在的充分和必要条件, 并讨论了正解稳定性和惟一性的充分条件。最后运用数值模拟对理论分析进行了验证和补充。     

壁判据检验激波/层流边界层干扰流动的数值计算

针对二维激波/层流边界层干扰流动数值计算结果的可信度问题,根据高智研究员提出的壁判据对数值计算结果进行了分析和可信度评估.对于二维可压流动,在壁面附近,已经证明壁判据与NS方程解析解相吻合,数值计算结果也表明达到了网格无关性,而利用Opencfd算出的数值解却发现:随着网格的逐渐加密,切向动量壁判据和能量壁判据吻和得越来越好,而法向动量壁判据仍然有较小的差距,但并不影响流场的结果,其原因是壁面压力边界条件选取不当.数值计算结果表明,壁判据可以作为含壁面流动的一种CFD计算结果可信度评估的工具,具体的评估标准仍需进一步研究.     

三维多组分可压缩驱动问题的迎风差分格式

提出三维多组分驱动问题的二阶迎风差分格式，并应用变分形式、能量方法、微分方程先验估计的理论和技巧，得到了最佳阶l^2误差估计。     

近海结构管状焊接接头的疲劳可靠性分析

应用线性累积损伤准则与线弹性断裂力学方法,对近海结构管状焊接接头疲劳失效概率进行了分析与计算。文中还给出了对应于不同可靠度下的最大容许应力幅值。     

Conformational constraints on side chains in protein residues increase their information content

Like all other complex biological systems, proteins exhibit properties not seen in free amino acids (i.e., emergent properties). The present investigation arose from the deduction that proteins should offer a good model to approach the reverse phenomenon, namely top-down constraints experienced by protein residues compared to free amino acids. The crystalline structure of profilin Ib, a contractile protein of Acanthamoeba castellanii, was chosen as the object of study and submitted to 2-ns molecular dynamics simulation. The results revealed strong conformational constraints on the side chain of residues compared to the respective free amino acids. A Shannon entropy (SE) analysis of the conformational behavior of the side chains showed in most cases a strong decrease in the SE of the 1 and 2 dihedral angles compared to free amino acids. This is equivalent to stating that conformational constraints on the side chain of residues increase their information content and hence recognition specificity compared to free amino acids. In other words, the vastly increased information content of a protein relative to its free monomers is embedded not only in the tertiary structure of the backbone, but also in the conformational behavior of the side chains. The postulated implication is that both backbone and side chains, by virtue of being conformationally constrained, contribute to the recognition specificity of the protein toward other macromolecules and ligands.Received 13 July 2003; received after revision 18 August 2003; accepted 4 September 2003     

利用Monte Carlo算法对薄膜生长过程的计算机模拟

用Monte Carlo方法以Cu为例对薄膜生长过程进行计算机模拟．不仅对原子的吸附、迁移及脱附3种过程采用更为合理的模型，还考虑这些过程发生时对近邻原子的连带效应．在合理选择原子间相互作用势计算方法的基础上．改进了原子迁移激活能的计算方法．计算了表征薄膜生长表面形貌的表面粗糙度和表征薄膜内部晶格完整性的相对密度．结果表明，在一定的原子入射率下，表面粗糙度和相对密度的变化存在一个临界温度．随着衬底温度的升高．表面粗糙度减小，膜的相对密度增大．当达到临界温度时，粗糙度随衬底温度的升高开始增大，而相对密度趋于饱和．临界温度随原子入射率的增大而增大，不同温度下原子入射率对粗糙度的影响不同，在较低温度时粗糙度随入射率的增加而增加，在较高温度时粗糙度随入射率增大而减小．同时发现．随入射率的增大或薄膜厚度的增加，相对密度均逐渐减小。