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非恒定流下桩群绕流局部冲刷试验

水运工程 2024年第7期 75-83页

作者：王多银唐选海穆军帅段伦良李国洋杜文力吴穗庆重庆交通大学河海学院重庆400074 国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074 安徽省建筑工程质量监督检测站有限公司安徽合肥230031

水流经过桩群时,桩前会出现下降水流和马蹄形漩涡,显著增加水流的挟沙能力与输移能力。本文基于非恒定流桩群绕流局部冲刷水槽试验,研究非恒定流下桩群绕流的局部冲刷分布以及最大冲刷深度;通过计算流体力学软件Flow 3D对水槽试验进行... 详细信息

水流经过桩群时,桩前会出现下降水流和马蹄形漩涡,显著增加水流的挟沙能力与输移能力。本文基于非恒定流桩群绕流局部冲刷水槽试验,研究非恒定流下桩群绕流的局部冲刷分布以及最大冲刷深度;通过计算流体力学软件Flow 3D对水槽试验进行模拟计算仿真,研究非恒定流下桩群绕流局部冲刷发展过程。研究表明:上游单桩的冲刷范围为桩前2D(桩径)至桩后1D,桩外侧2.5D至桩内侧1D;下游单桩的冲刷范围为桩前1D至桩后1D,桩外侧1.5D至桩内侧1D,且桩群各个区域的横向冲刷断面也有差异;最大冲刷深度和冲刷体积随时间呈对数形式增加,直至达到冲刷平衡状态,且20%的时间局部冲刷可完成冲刷平衡时的50%,50%的时间可达到冲刷平衡的80%。

关键词：非恒定流桩群绕流局部冲刷数学模拟

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非恒定流下桩群绕流及局部冲刷特性研究

非恒定流下桩群绕流及局部冲刷特性研究

作者：穆军帅重庆交通大学

学位级别：硕士

圆柱绕流现象广泛存在于自然界当中。水流经过桩群时,桩前出现壅水,产生下降水流,桩基底部出现的马蹄形漩涡,绕流现象大大加强了水流挟沙的能力。桩前的下降水流不断掏刷桩基沙床,冲蚀桩基结构,不断将泥沙运输至下游区域,这种冲淤变化... 详细信息

圆柱绕流现象广泛存在于自然界当中。水流经过桩群时,桩前出现壅水,产生下降水流,桩基底部出现的马蹄形漩涡,绕流现象大大加强了水流挟沙的能力。桩前的下降水流不断掏刷桩基沙床,冲蚀桩基结构,不断将泥沙运输至下游区域,这种冲淤变化对桩基的稳定性产生了一定的影响,在实际工程会造成维护费用大规模增加,甚至使整个工程报废。为了研究桩群绕流特性以及局部冲刷发展,本文基于长江上游洪水特征和重庆主城港区高桩码头桩群尺寸特征,开展了非恒定流下间距比L/D=3.5时方形布置的四圆柱桩群绕流水槽试验和数值模拟,研究了非恒定流下桩群绕流的底部流场(z=1cm)时均流速分布、紊动强度分布、流场变化以及局部冲刷的发展过程,有关研究内容如下:1、通过水槽试验发现,横向时均流速u、纵向时均流速v大小变化与流量变化相关,纵向时均流速v均为正值;横向时均流速u在左右岸对称测点上大小一致。桩群前区域(1.5D～3.5D)存在左右振荡的水体,桩前区域同一个断面上纵向时均流速v在左右岸分布上存在明显差异,横向时均流速u较小。桩群区域中纵向时均流速v在桩群四桩心连线内较小,桩群四桩心连线外流速较大,且同一测点流速大小对流量变化不明显;在桩群四桩心连线内,横向时均流速u受桩群绕流作用增强,出现了明显的增大现象。桩群后区域(1.5D～7.5D)各断面测点纵向时均流速v在同一时刻下分布一致,横向时均流速u逐渐趋于0。2、通过水槽试验发现,纵向流速相对紊动强度N、横向流速紊动强度σ仅与流量大小有关,与流量所处的上升阶段与下降阶段无关。桩群绕流对桩群绕流区域内断面上测点紊动强度影响较大,桩群区域绕流会加剧纵向和横向流速的紊动强度,在桩群后区域后水体会逐渐恢复平稳。3、通过数值模拟研究发现,上游桩前存在马蹄形漩涡区域,范围约0.5D,上游桩桩后与下游桩桩前存在流速趋于0的区域;下游桩后2D范围内,存在小流速区域;上下游桩外侧范围内,都形成了流速较大的圆形区域,上游桩外范围约为0.5D,下游桩外范围约为2D,且下游桩的形成的圆形区域流速大小明显大于上游桩。4、通过水槽试验发现,上游单桩的冲刷坑范围为:桩前2D至桩后1D,桩外侧2.5D至桩内侧1D。下游桩单桩的冲刷坑范围为:桩前1D至桩后1D,桩外侧1.5D至桩内侧1D。桩群前区域深度相差不大,横向断面地形呈“U”型分布。桩群区域横向断面地形呈“W”型分布。桩群后区域桩后出现沙脊,横向断面地形呈“M”型分布。5、通过数值模拟研究发现,非恒定流桩群绕流局部冲刷下,最大冲刷深度和冲刷体积随时间呈对数形式增加,直至达到冲刷平衡状态,20%的时间局部冲刷可完成冲刷平衡时的50%,50%的时间可达到冲刷平衡的80%。

关键词：非恒定流桩群绕流底部流场局部冲刷冲刷占比

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非恒定流下圆柱绕流特性试验研究

非恒定流下圆柱绕流特性试验研究

线粒体融合蛋白1、线粒体融合蛋白2与心肌细胞生理机能关系的研究进展

作者：穆军帅王多银叶茂胜段伦良重庆交通大学河海学院重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心水利水运工程教育部重点实验室中交第二航务工程勘察设计院有限公司

非恒定流下的圆柱绕流现象广泛存在于自然界中,绕流产生的尾涡会对结构的疲劳破坏、水流挟沙能力等产生较大影响。为研究非恒定流下圆柱绕流特性,开展了一系列水槽试验,采用多普勒流速仪(ADV)测量了圆柱周围的水流速度,分析了圆柱绕流... 详细信息

非恒定流下的圆柱绕流现象广泛存在于自然界中,绕流产生的尾涡会对结构的疲劳破坏、水流挟沙能力等产生较大影响。为研究非恒定流下圆柱绕流特性,开展了一系列水槽试验,采用多普勒流速仪(ADV)测量了圆柱周围的水流速度,分析了圆柱绕流水位、流速、流速相对紊动强度等分布特点。研究表明:圆柱附近水位变化同非恒定流周期内流量变化呈正相关,柱侧跌水较柱后更为明显;非恒定流下柱前与桩侧水流流速历时曲线形状吻合,但主流方向与切线方向流速历时曲线呈现相反趋势;受圆柱绕流的影响,桩后断面相对紊动强度较大,断面中心处相对紊动强度远大于两侧;随着周期内流量增大,桩前、桩后流速相对紊动强度出现多个峰值;非恒定流下单桩桩后较远距离流速相对紊动强度与无障碍物流动分布类似;边界对水流紊动强度影响较大,后续的水槽试验要考虑边界效应影响。

关键词：非恒定流圆柱绕流流场分布相对紊动强度

来源： cnki会议评论

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中国胸心血管外科临床杂志 2013年第4期20卷 457-462页

作者：李献帅穆军升首都医科大学附属北京安贞医院心外科北京100029

线粒体融合蛋白1(mitochondrial fusion protein 1,Mfn 1)和线粒体融合蛋白2(Mfn2)的主要功能最初被认为只在于调控线粒体外膜的融合,但是近几年对这两个蛋白进行的大量研究表明,它们参与了细胞内许多重要生理过程,包括增殖、凋亡、坏... 详细信息

线粒体融合蛋白1(mitochondrial fusion protein 1,Mfn 1)和线粒体融合蛋白2(Mfn2)的主要功能最初被认为只在于调控线粒体外膜的融合,但是近几年对这两个蛋白进行的大量研究表明,它们参与了细胞内许多重要生理过程,包括增殖、凋亡、坏死以及呼吸功能和氧化代谢的调控等。对于特定对象心肌细胞而言,Mfn1和Mfn2蛋白对心肌细胞的影响也表现在许多方面,但是目前均未研究透彻,甚至出现相对矛盾的研究结论。而这两个蛋白对心肌细胞生长发育和生理机能都有着重要的影响,研究透彻Mfn1和Mfn2在心肌细胞各个生理过程中的作用以及作用机制,对心肌细胞各种生理机制的体外研究以及体内心肌组织工程移植技术的发展都有着重要意义。本文主要对近年来Mfn1和Mfn2蛋白对心肌细胞各个生理机能影响的研究进展进行综述。

关键词：线粒体融合蛋白线粒体心肌细胞生理机能

维生素C-悬滴法诱导小鼠胚胎干细胞分化为心肌细胞

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中华实验外科杂志 2014年第8期31卷 1665-1667页

作者：穆军升李献帅袁树民张健群伯平首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科北京100029 中科院动物研究所生物膜与膜生物工程国家重点实验室

目的利用维生素C作为诱导因子,采用悬滴法形成拟胚体,体外诱导小鼠胚胎干细胞分化为心肌细胞并检测其分化效率,同时确定这种诱导方法的最佳维生素C浓度.方法复苏小鼠胚胎干细胞,传代培养后,消化离心后重悬细胞,用悬滴法形成拟胚体,用... 详细信息

目的利用维生素C作为诱导因子,采用悬滴法形成拟胚体,体外诱导小鼠胚胎干细胞分化为心肌细胞并检测其分化效率,同时确定这种诱导方法的最佳维生素C浓度.方法复苏小鼠胚胎干细胞,传代培养后,消化离心后重悬细胞,用悬滴法形成拟胚体,用含1×10-3、1×10-4、1×10-5、1×10-6 mol/L 4种不同浓度维生素C的分化培养基对其进行诱导分化,以不添加任何诱导剂作为对照组,观察各组小鼠出现跳动拟胚体的数量,并计算分化效率;免疫荧光染色检测心肌细胞特异标志物肌钙蛋白T（cTnT）;膜片钳实验检测心肌细胞自发性动作电位.结果大量的自发跳动心肌细胞在诱导分化后12d左右开始出现.维生素C诱导小鼠胚胎干细胞分化为心肌细胞的最佳浓度为1×10-4 mol/L,其分化出现跳动拟胚体的百分比为81.25％,显著高于不加诱导剂的对照组（12.50％）;跳动心肌细胞cTnT染色阳性;跳动心肌细胞检测到自发性动作电位.结论最佳的维生素C浓度（1×10-4mol/L）能够明显提高体外悬滴法诱导小鼠胚胎干细胞分化为心肌细胞的效率.

关键词：维生素C 小鼠胚胎干细胞分化心肌细胞悬滴法

人和小鼠胚胎干细胞定向诱导分化为心肌细胞的比较

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中华胸心血管外科杂志 2013年第11期29卷 679-682,689页

作者：李献帅袁树民穆军升张健群伯平北京市心肺血管疾病研究所首都医科大学附属北京安贞医院心外科 100029 中科院动物研究所生物膜与膜生物工程国家重点实验室

目的对比研究人和小鼠胚胎干细胞体外定向诱导分化为心肌细胞的方法、效率以及抗缺氧凋亡刺激的能力，为体外胚胎干细胞诱导分化为心肌细胞提供基础实验依据。方法按照加或不加诱导剂分为4组：人胚胎干细胞（hESC）加诱导剂组、hESC不... 详细信息

目的对比研究人和小鼠胚胎干细胞体外定向诱导分化为心肌细胞的方法、效率以及抗缺氧凋亡刺激的能力，为体外胚胎干细胞诱导分化为心肌细胞提供基础实验依据。方法按照加或不加诱导剂分为4组：人胚胎干细胞（hESC）加诱导剂组、hESC不加诱导剂组、小鼠胚胎干细胞（mESC）加诱导剂组、mESC不加诱导剂组。hESC分别通过不加诱导剂的悬浮法和加诱导剂的直接贴壁法诱导分化为心肌细胞；mESC分别通过加和不加诱导剂的悬滴法诱导分化为心肌细胞。免疫荧光染色检测心肌细胞特异标志物心肌肌钙蛋白T（cTnT）；显微镜下计数比较4组诱导分化细胞出现跳动心肌细胞的时间、百分比和跳动频率；跳动心肌细胞经24h缺氧刺激后，用凋亡试剂盒检测心肌细胞凋亡比例。结果hESC不加诱导剂组分化出现自发跳动心肌细胞的平均时间为（13．9±0．9）天，百分比20．8％，平均跳动频率（63．8±5．6）次／min；hESC加诱导剂组分化出现自发跳动心肌细胞的平均时间为（13．0±1．1）天，百分比66．7％，平均跳动频率（63．0±7．0）次／min；mESC不加诱导剂组分化出现自发跳动心肌细胞的平均时间为（14．3±1．0）天，百分比12．5％，平均跳动频率（80．2±3．9）次／min；mESC加诱导剂组分化出现自发跳动心肌细胞的平均时间为（12．2±1．2）天，百分比81．3％，平均跳动频率为（79．9±7．7）次／min。各组跳动心肌细胞cTnT染色阳性，缺氧24h后检测到不同的凋亡比例。结论4组均能成功诱导胚胎干细胞分化为心肌细胞，其中hESC加诱导剂的直接贴壁法诱导成功在国内尚属首次。两种细胞系加诱导剂均比不加诱导剂分化效率明显提高；mESC诱导成心肌细胞更简单快速，效率更高；在无其他保护因子存在的情况下，hESC诱导的心肌细胞抗缺氧凋亡刺激能力更强，体外维持跳动的时间也更长。

关键词：胚胎干细胞人类小鼠细胞分化肌细胞,心脏

心肌细胞分化过程中的生物能学与线粒体生物学的研究进展

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心血管病学进展 2013年第5期34卷 621-625页

作者：李献帅穆军升首都医科大学附属北京安贞医院心外科十病房北京100029

心脏对其生理机能有着非常精确的调控,一旦其生物能学遭到干扰和破坏,就会表现出非常严重的心脏疾病,如先天性心脏病、各类心肌病等(许多先天性心脏病的出现就归因于胚胎发育过程中这些生理机能通路成熟的过程遭到了干扰和破坏)。心脏... 详细信息

心脏对其生理机能有着非常精确的调控,一旦其生物能学遭到干扰和破坏,就会表现出非常严重的心脏疾病,如先天性心脏病、各类心肌病等(许多先天性心脏病的出现就归因于胚胎发育过程中这些生理机能通路成熟的过程遭到了干扰和破坏)。心脏生理机能的发育早在胎儿出生前,心肌细胞第一次搏动时就已经开始,直到出生后仍继续发育成熟。而在心肌细胞分化成熟以及心脏形态形成的过程中,心肌的生物能学改变以及线粒体生物学的改变是与心肌的结构功能改变同时发生的。尽管目前,研究者们还没有对心脏发生发展过程中的生物能学和线粒体生物学改变研究透彻,但不可否认,生物能学和线粒体生物学的发育成熟应被视为正常心肌分化成熟过程中的重要组成部分。现主要对心肌细胞分化成熟和心脏形态形成过程中同时出现的生物能学改变和线粒体生物学改变进行综述。

关键词：心肌细胞分化生物学线粒体心脏发育

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心肌组织工程细胞外基质的研究进展

中国胸心血管外科临床杂志 2012年第5期19卷 555-558页

作者：李献帅穆军升首都医科大学附属北京安贞医院心外科北京100029

心肌组织工程技术的问世良好地解决了心肌梗死后组织细胞移植过程中出现的一系列问题,同时也建立为选择更好材料及更好移植手段的技术平台。但无论是动物实验研究还是最近的临床试验都表明,目前细胞移植手段仍存在不少缺陷,主要在于优... 详细信息

心肌组织工程技术的问世良好地解决了心肌梗死后组织细胞移植过程中出现的一系列问题,同时也建立为选择更好材料及更好移植手段的技术平台。但无论是动物实验研究还是最近的临床试验都表明,目前细胞移植手段仍存在不少缺陷,主要在于优良种子细胞的缺乏以及移植后细胞的低生存率和低分化率。在这种背景下,作为心肌组织工程支架材料的细胞外基质(extracellular matrix,ECM)越来越受到人们的关注和重视,成为近些年来医学研究的前沿和热点。而ECM也不再仅仅被理解为一种支架材料或是一种组织,而是能为细胞提供必要信号、影响细胞内增殖、分化和代谢重要途径的关键角色。ECM相关模型大致可分为以下几类:天然生物支架材料、人工合成高分子支架材料以及物理和生物学特性更加平衡的复合支架材料。我们对近几年心肌组织工程领域ECM方面的研究进展及ECM的材料进行综述。

关键词：心肌组织工程细胞外基质生物支架材料合成支架材料复合支架材料

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直接贴壁法诱导人胚胎干细胞分化为心肌细胞

中国胸心血管外科临床杂志 2013年第5期20卷 564-569页

作者：穆军升李献帅袁树民张健群伯平首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科北京100029 中科院动物研究所生物膜与膜生物工程国家重点实验室北京100101

目的利用直接贴壁法体外诱导人胚胎干细胞分化为心肌细胞,并检测其分化效率。方法人胚胎干细胞以1×105个/cm2的细胞密度传代到铺备有基质胶的培养皿中培养,用带8 ng/ml碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的条件培养基培养6 d后,更换为RPMI 1... 详细信息

目的利用直接贴壁法体外诱导人胚胎干细胞分化为心肌细胞,并检测其分化效率。方法人胚胎干细胞以1×105个/cm2的细胞密度传代到铺备有基质胶的培养皿中培养,用带8 ng/ml碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的条件培养基培养6 d后,更换为RPMI 1640-B27培养基,同时加入100 ng/ml的人重组activin A处理24 h,接着再加入10 ng/ml的人重组骨形态发生蛋白4(BMP4)处理4 d,之后更换为不带诱导因子的RPMI 1640-B27培养基,每隔2～3 d换1次培养基,持续2～3周。在光学显微镜下观察记录出现跳动心肌细胞的时间和跳动频率,并计算跳动克隆百分比,24孔板一组,共记录4组96孔;用免疫荧光染色法检测心肌细胞特异标志物心肌肌钙蛋白T(cTnT);膜片钳实验检测心肌细胞自发性动作电位;跳动心肌细胞经过24 h缺氧刺激后,用凋亡试剂盒检测心肌细胞凋亡比例。结果大量的自发跳动心肌细胞在诱导分化13 d左右开始出现。分化出现自发跳动心肌细胞的时间为(13.0±1.1)d,百分比为66.7%,跳动频率为(63.0±7.0)次/分;跳动心肌细胞cTnT染色阳性;跳动心肌细胞检测到自发性动作电位;跳动心肌细胞缺氧24 h后检测到凋亡比率为8.0%±0.5%。结论国内首次利用直接贴壁法在体外诱导人胚胎干细胞分化为心肌细胞,分化效率达到66.7%,分化时间13 d左右。

关键词：人胚胎干细胞分化心肌细胞贴壁法