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作者：党晓雪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

集成热电转换功能的热防护系统可将梯度热能转换为电能储存并利用,以减少机载电源系统的携带,可为未来高速飞行器的电能供给提供有效方案。可在一定程度上承受环境和利用环境,具有防隔热、承力和热电转换功能,结构效能高,是热防护系统... 详细信息

集成热电转换功能的热防护系统可将梯度热能转换为电能储存并利用,以减少机载电源系统的携带,可为未来高速飞行器的电能供给提供有效方案。可在一定程度上承受环境和利用环境,具有防隔热、承力和热电转换功能,结构效能高,是热防护系统未来发展的重要方向之一。本文针对此新型热防护系统开展设计与分析。本文首先针对单个Bi2Te3热电PN结进行数值模拟,明晰了热电转换过程中通过Seebeck效应与Peltier效应将热物理场与电物理场耦合,推导了热电转换控制方程及输出功率、转换效率表达式,重点分析了温差、结构尺寸、负载电阻等对其开路电压、输出功率、转换效率的影响。利用Bi2Te3温差发电片设计热电转换验证实验,对比了实验与模拟所得开路电压,结果表明热电转换数值模拟具有一定准确性。设计了热电嵌入式热防护系统,将热电功能结构贯通嵌入在热防护系统隔热框架中。根据其特征需求优选材料,其中热电功能结构的冷端利用相变材料进行温控。为进行整体系统性能分析,先通过数值模拟方法分析了相变材料等效热物性,并利用实验验证了等效热物性的正确性。为提高热电功能结构转换效率,充分利用热电材料性能,采用多级分段式结构设计热电PN结,选用了Ag Pb18Sb Te20、Pb Te、(Pb0.95Sn0.05Te)0.92(Pb S)0.08、Zn4Sb3、Bi2Te3等6种适用于不同温度下的高性能热电材料,以对称尺寸开展整体热电耦合分析,考察了结构的比功率、质量比功率等。针对热电嵌入式热防护系统开展结构效能优化分析,同时兼顾发电效果与整体重量两方面性能。结果表明,优化后的热电嵌入式热防护系统,其质量比功率得到了明显提高。设计了热电层合式热防护系统,将热电功能结构层合于隔热材料与相变材料之间,分析了不同隔热、相变材料厚度对于热电层合式热防护系统性能的影响,建立热电耦合、热力耦合性能分析方法并得到结构整体响应。综合当前的材料、工艺基础与试验能力,制备并加工热防护系统组合样件,采用燃气加热平台,完成典型环境下防隔热性能测试并考察热电性能,验证概念设计原理。对比了热电嵌入式与热电层合式热防护系统,前者质量比功率较后者高出两个数量级,具有更优热电性能。

关键词：热防护系统热电转换多功能结构设计实验验证

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基于分子模拟方法的甾体类化合物靶蛋白筛选研究

基于分子模拟方法的甾体类化合物靶蛋白筛选研究

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作者：党晓雪西北农林科技大学

学位级别：硕士

甾体是一类生物界中广泛存在的,参与调节生物体各种生命活动的化合物,具有广泛的应用价值。目前对甾体功能的研究已深入到分子层面,但仍有很多问题亟待解决,如甾体分子生物活性的分子机制,甾体药物的副作用与多效用等。要深入研究以上问... 详细信息

甾体是一类生物界中广泛存在的,参与调节生物体各种生命活动的化合物,具有广泛的应用价值。目前对甾体功能的研究已深入到分子层面,但仍有很多问题亟待解决,如甾体分子生物活性的分子机制,甾体药物的副作用与多效用等。要深入研究以上问题,急需确定甾体的活性靶标。通过传统的实验方法系统地筛选甾体靶标会耗费大量的时间和财力,利用分子模拟方法虚拟筛选出潜在的候选靶标可以降低寻靶的盲目性,缩小用于分子实验的候选蛋白范围,提高筛选效率。尽管目前已有一些在线小分子靶标预测工具,但由于精度低、周期长、假阳性高等原因,预测结果不能提供有价值的参考。为了更精确地预测甾体靶标,本研究构建了一种利用反向分子对接进行甾体靶标预测的特异性靶标库,并以两类甾体分子为例进行预测精度评估和靶标预测研究,主要结果如下:(1)构建了利用反向对接方法进行甾体靶标预测的特异性靶标库,可用于所有甾体分子靶标的虚拟筛选。分别利用配体相似性及生物学过程从DrugBank和KEGG甾体通路中搜集筛选得到潜在靶标晶体共3275个,并将晶体结构根据蛋白种类聚为196类,提高了预测结果排序的有效性。对蛋白库蛋白进行功能分析发现其主要为结合蛋白及催化作用的酶。对每一类蛋白的结构冗余性分析发现,其中60类蛋白包含的晶体数多于5个,这些冗余的晶体构象在后续反向对接预测中变相考虑了蛋白的柔性。(2)利用反向分子对接方法,从靶标库中预测甘氨胆酸的靶标,基于预测结果检验靶标库的覆盖度和预测精度。甘氨胆酸已知靶标有7个,其中4个有晶体结构的靶标能够被成功预测,且排序均位于前40位;3个靶标由于无晶体结构及同源序列,暂时无法预测。而在线预测工具idTarget仅预测出了其中两个靶标,且排序十分靠后(615;2583)。这一结果表明,本靶标库的靶标覆盖度及预测精度较好。其次,通过结合模式分析,发现甘氨胆酸与其中三个靶标(FXR,VDR,GT)在活性位点与原配体占据的空腔位置一致,且参与氢键形成的氨基酸残基相同。甘氨胆酸分子另一个靶标(PXR)的结合模式与原配体表现出差异,为了进一步确认这种结合模式的动态稳定性,动力学分析发现其均方根差(RMSD)稳定在2埃以内,说明结合过程中复合物构象较为稳定。(3)在利用本靶标库预测24-表油菜素的潜在靶标时,植物中的已知靶标BRI1-BAK复合物在预测结果中排序第一,再次说明预测结果较好。对于其他预测出的前10%的靶标,根据疾病相关性选出了5类蛋白做进一步的结合模式比较分析,并选择了结合力较强的两类蛋白(P450家族和G偶联受体蛋白)中的两个晶体(3swz,4jkv)做动力学模拟进行稳定性分析,发现复合物主链RMSD都稳定在2埃以内,说明复合物构象稳定。此外还发现SMO蛋白的跨膜区域在动态分析中比较保守,但膜两侧的蛋白片段稳定性不同。推测可能与小分子结合过程中的构象诱导变化相关,故SMO蛋白极有可能是24-表油菜素内酯的抗癌靶标。

关键词：甾体化合物反向分子对接靶标预测分子动力学模拟

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多孔C/C材料发汗冷却实验研究

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固体火箭技术 2015年第1期38卷 102-106页

作者：孟松鹤党晓雪丁小恒金华朱燕伟哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080

发汗冷却是解决高超声速飞行器关键部位热防护问题的有效方法,文章开展了以未完全致密化C/C材料作为多孔介质、水作为冷却剂的发汗冷却实验研究。设计并制备了发汗冷却平头实验模型,分别在热流密度1.1 MW/m2和1.45 MW/m2的氧-丙烷热结... 详细信息

发汗冷却是解决高超声速飞行器关键部位热防护问题的有效方法,文章开展了以未完全致密化C/C材料作为多孔介质、水作为冷却剂的发汗冷却实验研究。设计并制备了发汗冷却平头实验模型,分别在热流密度1.1 MW/m2和1.45 MW/m2的氧-丙烷热结构考核条件下,通过测量模型内外壁温度响应,评估其发汗冷却速率。实验结果表明,冷却剂的引入极大地降低了模型内外壁温度,外壁面冷却速率高达8.8℃/s以上,未出现明显烧蚀现象。内壁面温度均保持在水沸点100℃以下,达到了可重复使用、耐长时加热的热防护要求,进一步表明了发汗冷却的巨大应用潜力。

关键词：主动防热发汗冷却多孔介质实验表征

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