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声学覆盖层腔型结构优化设计研究

声学覆盖层腔型结构优化设计研究

作者：周帅龙华中科技大学

学位级别：硕士

潜艇凭借其特殊的隐蔽性和机动性,获得了世界各国海军的青睐,逐步成为国家捍卫领海主权的利器。受到声呐技术的低频化的驱动,积极推进潜艇声隐身性能的研究,对增强我国现役潜艇的攻击性、隐身性及寿命有着重要意义。具有周期性空腔排布... 详细信息

潜艇凭借其特殊的隐蔽性和机动性,获得了世界各国海军的青睐,逐步成为国家捍卫领海主权的利器。受到声呐技术的低频化的驱动,积极推进潜艇声隐身性能的研究,对增强我国现役潜艇的攻击性、隐身性及寿命有着重要意义。具有周期性空腔排布的声学覆盖层已经被广泛应用于水下航行器,以满足减小声辐射和降低结构自噪声的需求。故而设计出一系列满足某种特定工况的具有较高吸声或隔声性能的声学覆盖层具有十分重大的意义。本文以具有轴对称空腔结构的声学覆盖层为研究对象,采用理论分析和数值仿真的研究手段,对声学覆盖层吸声和隔声性能的优化以及吸声和隔声机理做了详尽研究。论文介绍了空腔结构声学覆盖层吸声系数和隔声量计算的传递矩阵理论和有限元仿真技术,使用两种方法计算了材料参数、腔体大小及位置等因素对覆盖层声学性能的影响规律,两种方法计算结果吻合较好,互相验证了两种方法的准确性。提出一种优化方法,建立了表征轴对称空腔结构空腔母线形状的插值函数,将声学优化问题转化为寻找组成母线各个点的最优位置问题,使用NelderMead算法对模型的腔体结构和材料参数进行优化,采用不同的加权策略成功地将吸声和隔声曲线峰值频率移动至目标位置,进而得到了低频声学性能较好的腔型结构。研究结果表明,腔型结构的优化对有效吸声和隔声频段的低频优化效果有限,耦合材料参数优化可以拓宽吸声和隔声范围,并且可以极大改善低频声学性能。由于水下声学覆盖层的特殊工作环境,本文基于移动网格技术预测了模型在1MPa和3MPa下的声学性能,并且将不同压力工况下的隔声量仿真结果与实验值进行对比,两者吻合较好。研究结果表明覆盖层的吸声性能受腔体变形的影响大于隔声性能,常压下隔声性能优越的模型在其他压力工况下仍能保持相对优越的隔声性能,但吸声性能在较大腔体形变下则变得不可预测。最后通过绘制峰值频率下的位移模式图,对覆盖层的吸声和隔声声学机理进行了分析。吸声系数较高的频率处覆盖层空腔内的共振较为剧烈,而隔声性能较好的频段内覆盖层表层的共振较为明显,这说明空腔共振耗散是良好吸声性能的基础,而声波入射域端面的反射和空腔的耗散是影响隔声量的大小的重要因素。

关键词：声学覆盖层传递矩阵腔型结构材料参数 Nelder-Mead算法

基于DNA-水杨醛类席夫碱荧光材料的制备及检测应用研究

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基于DNA-水杨醛类席夫碱荧光材料的制备及检测应用研究

作者：周帅龙温州大学

学位级别：硕士

人类的很多疾病与体内某种微量金属元素的缺失或平衡浓度的紊乱密切相关,比如糖尿病、白内障等疾病与锌离子的浓度直接相关。因此,对生物体中的不同金属离子实现特异性、高灵敏度检测具有重要意义。分子探针由于具有良好的选择性和较高... 详细信息

人类的很多疾病与体内某种微量金属元素的缺失或平衡浓度的紊乱密切相关,比如糖尿病、白内障等疾病与锌离子的浓度直接相关。因此,对生物体中的不同金属离子实现特异性、高灵敏度检测具有重要意义。分子探针由于具有良好的选择性和较高的灵敏度等优点而受到广泛关注,但是其合成步骤较复杂、检测体系大多为有机溶剂而限制了在生物体系内的应用。因此,设计开发新型的合成简便、高选择性、高灵敏度且具有生物相容性的分子探针就显得尤为必要。含有亚胺基团的席夫碱化合物由于具有合成简单、结构可调、配位能力强和丰富的光、电、磁等性质被广泛用于分子探针的合成。本论文的研究内容主要分为以下两个部分:1.以DNA为骨架材料,水杨醛为配位基团,构筑了具有良好生物相容性的DNA-水杨醛席夫碱超分子荧光探针（8P/9P）,并实现了其对Zn及酒石酸的特异性定量检测。探针对Zn的最低检测限为1.18×10 M。随后通过DNA互补自组装,我们合成了更高级结构的9P@DNA network,这为提高细胞对探针的跨膜吸收并实现细胞内Zn定量检测提供了可能。为了提高探针对Zn的检测灵敏度,我们又构筑了一种新型的电化学传感平台,对Zn浓度的响应达到10 f M。最后,我们结合此探针设计合成了9P and SH-DNA@Au NPs等新型DNA模板,并使之用于新型荧光铜纳米材料（Cu NPs）的合成研究。2.我们合成了一种Zr-卟啉MOFs材料（PCN-224）,通过DNA的配位作用合成了DNA@MOFs复合材料,并通过与纳米孔道结合实现了对目标DNA的特异性高灵敏检测。随后我们通过DNA精准互补、可控诱导成核生长,实现了MOFs的DNA多重性能表面功能化。后续,我们将在此基础上引入DNA-水杨醛席夫碱超分子荧光探针,致力于实现对癌细胞的靶向识别、标记与杀灭。

关键词： DNA 水杨醛类席夫碱锌离子铜纳米粒子 MOFs材料

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声学覆盖层的优化设计

噪声与振动控制 2021年第4期41卷 35-41,72页

作者：周帅龙陈理添刘小侠方智华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074

声学覆盖层的腔型结构和材料参数对其隔声性能有较大影响,使用优化算法对腔型结构和材料参数进行优化设计从而得到最优隔声模型。基于COMSOL软件建立声学覆盖层的二维轴对称模型计算其隔声量,通过实验测量验证仿真模型在常压和加压工况... 详细信息

声学覆盖层的腔型结构和材料参数对其隔声性能有较大影响,使用优化算法对腔型结构和材料参数进行优化设计从而得到最优隔声模型。基于COMSOL软件建立声学覆盖层的二维轴对称模型计算其隔声量,通过实验测量验证仿真模型在常压和加压工况下的准确性。建立一种表征空腔腔型结构的函数,使用优化算法通过改变腔型函数进而获得最优隔声结构,最后在优化腔型结构的基础上对隔声材料进行参数优化。结果表明,腔型结构的优化可以使覆盖层的隔声量曲线获得一个较高的峰值,在常压和加压工况下平均隔声量较传统腔型结构均有可观的提升,改变加权策略对隔声峰的影响不大;材料参数的优化使目标结构的平均隔声量再次得到提升,改变加权策略可以使其峰值频率移动。有关研究内容对覆盖层工程设计具有一定指导意义。

关键词：声学覆盖层腔型结构材料参数优化算法隔声量

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考虑声固耦合的充液管道消声器声学特性分析

噪声与振动控制 2021年第6期41卷 219-223页

作者：陈理添卿舒文周帅龙方智华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074

声固耦合效应是影响充液管道消声器声学性能的一个重要因素,使用有限元法研究充水管道消声器的声学特性,将消声器腔壁和穿孔管壁作为弹性板,考虑声固耦合效应的影响,计算简单膨胀腔水消声器、穿孔板与穿孔管水消声器的传递损失。进一步... 详细信息

声固耦合效应是影响充液管道消声器声学性能的一个重要因素,使用有限元法研究充水管道消声器的声学特性,将消声器腔壁和穿孔管壁作为弹性板,考虑声固耦合效应的影响,计算简单膨胀腔水消声器、穿孔板与穿孔管水消声器的传递损失。进一步研究弹性壁的壁厚和材质、穿孔板的结构参数对水消声器声学特性的影响规律,通过对比得到消声器弹性腔壁和弹性穿孔管壁对穿孔管水消声器声学特性的影响贡献度。

关键词：声学充液管道消声器声固耦合弹性壁穿孔板有限元分析

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基于DNA模板的荧光铜纳米粒子研究进展

辽宁化工 2022年第11期51卷 1602-1605页

作者：周帅龙温州大学浙江温州325035

荧光金属纳米粒子(FMNs)作为一种新型的金属纳米材料,具有优良的光致发光、良好的生物相容性等一系列独特的物理和化学性质。主要论述了以Cu^(2+)与DNA为原料合成荧光铜纳米粒子(CuNPs)的方法,以及其在生物传感方向的研究进展。

关键词： DNA 铜纳米粒子荧光

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结核病蛋白亚单位疫苗佐剂研究进展

中华微生物学和免疫学杂志 2024年第6期44卷 489-500页

作者：周帅牛红霞浙江中医药大学基础医学院病原生物与免疫学教研室杭州310053

结核病是由结核分枝杆菌感染引起的全球传染病,是导致人类死亡的十大主要原因之一。卡介苗(BCG)是目前唯一临床应用的结核病疫苗,但其对成人结核病的保护作用不明确。在结核病新型疫苗中,蛋白亚单位疫苗因其成分明确、安全性高的特点,... 详细信息

结核病是由结核分枝杆菌感染引起的全球传染病,是导致人类死亡的十大主要原因之一。卡介苗(BCG)是目前唯一临床应用的结核病疫苗,但其对成人结核病的保护作用不明确。在结核病新型疫苗中,蛋白亚单位疫苗因其成分明确、安全性高的特点,且具有强化BCG效应的优势,近年来备受关注。然而,亚单位结核病疫苗中的蛋白抗原所诱导的免疫应答较弱,通常需要佐剂辅助以增强其免疫效果。本综述旨在关注结核病疫苗新制剂中使用的各类佐剂(包括已进入临床试验阶段和尚处于临床前开发阶段的佐剂),对各类佐剂的优缺点及可应用性进行客观评价,并指出目前佐剂研究中存在的问题及未来的研究方向。

关键词：结核病亚单位疫苗佐剂中药佐剂

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超临界地热资源地球物理勘探研究进展

地球物理学进展 2024年

作者：曾昭发周帅李静吉林大学地球探测科学与技术学院

超临界地热能够提取常规增强型地热系统(EGS)十倍以上能量，成为新兴能源发展方向，虽然我国已成为中低温地热直接利用量最大的国家，但地下深部高温地热资源的勘探与开发水平还有待提高。本文通过国内外高温高压物理实验、数值模拟、... 详细信息

超临界地热能够提取常规增强型地热系统(EGS)十倍以上能量，成为新兴能源发展方向，虽然我国已成为中低温地热直接利用量最大的国家，但地下深部高温地热资源的勘探与开发水平还有待提高。本文通过国内外高温高压物理实验、数值模拟、地球物理探测与监测方法四个方面的研究进展对超临界情况下岩石-流体-气体三相介质的地球物理性质进行了总结和分析，对我国典型的高温地热区进行超临界地热资源勘探潜力评价初步讨论，基于地球物理综合探测结果预测了我国潜在的超临界深部地热资源勘探区，为我国超临界地热资源的商业化利用提供支持。

关键词：超临界地热资源地球物理勘探岩石地球物理高温高压研究进展

小球藻和牛粪微波催化共热解的特性研究和生物油组分分析

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小球藻和牛粪微波催化共热解的特性研究和生物油组分分析

作者：周帅广西大学

学位级别：硕士

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多孔介质中的铁磁流体模型及解耦算法研究

多孔介质中的铁磁流体模型及解耦算法研究

作者：周帅烟台大学

学位级别：硕士

本文建立了一种基于Cahn-Hilliard方程的两相多孔介质铁磁流体数学模型,同时建立了其能量定律.为了高效地求解非线性、耦合、鞍点结构的多孔介质铁磁流体系统,我们通过等价变换消除了磁化磁场与磁势之间的线性耦合,通过压力投影方法消... 详细信息

本文建立了一种基于Cahn-Hilliard方程的两相多孔介质铁磁流体数学模型,同时建立了其能量定律.为了高效地求解非线性、耦合、鞍点结构的多孔介质铁磁流体系统,我们通过等价变换消除了磁化磁场与磁势之间的线性耦合,通过压力投影方法消除了速度与压力的线性耦合.进一步,为了处理模型中的非线性耦合,我们发展了辅助标量法(SAV方法)和零能量法(ZEC方法)的一个统一框架.我们还巧妙地利用L2投影将间断有限元空间投影到连续有限元空间以此来处理计算过程中有效磁场在内部边界跳跃问题.综合上述方法,我们提出了线性、时间一阶/二阶精度、完全解耦、质量守恒和无条件能量稳定的格式.通过我们的格式可以将原来的复杂系统转化为几个独立的、易解决的椭圆问题.我们还进一步证明了格式的质量守恒、无条件能量稳定性和适定性.最后,通过几组数值算例(包括:收敛性实验、能量稳定性实验以及Saffman Taylor finger不稳定性实验)验证了本文所建立的数学模型以及格式的有效性、收敛性和稳定性.

关键词：两相多孔介质铁磁流体 SAV-ZEC统一框架解耦格式无条件稳定