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对流扩散方程的绝对稳定高阶中心差分格式

力学学报 2010年第5期42卷 811-817页

作者：高智中国科学院力学研究所北京100190

将作者提出的数值摄动算法改进为区分离散单元内上游和下游并分别对通量进行高精度重构的双重数值摄动算法,与原(单重)摄动算法相比,双重摄动算法既提高了格式精度又明显扩大了格式的稳定域范围.利用双重摄动算法,即分别利用上游和下游... 详细信息

将作者提出的数值摄动算法改进为区分离散单元内上游和下游并分别对通量进行高精度重构的双重数值摄动算法,与原(单重)摄动算法相比,双重摄动算法既提高了格式精度又明显扩大了格式的稳定域范围.利用双重摄动算法,即分别利用上游和下游基点变量的摄动重构将高阶流体力学关系及迎风机制耦合进二阶中心格式之中,由此构建了对流扩散方程的对网格Reynolds数的任意值均稳定(绝对稳定)高精度(四阶和八阶精度)三基点中心TVD差分格式,通过解析分析以及3个算例计算证实了构建格式的优良性能;3个算例包括一维线性、非线性(Burgers方程)和二维变系数对流扩散方程.数值计算表明:构建的格式在粗网格下不振荡,构建格式在粗网格时的最大误差L_∞和均方误差L_2与二阶中心格式在细网格时的相应误差一致,对线性方程,构建格式在细网格下可达到L_2精度阶.

关键词：计算流体力学数值摄动算法有限差分方法对流扩散方程

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强粘性层流理论及在粘性流计算中的应用

空气动力学学报 2001年第4期19卷 420-426页

作者：高智中国科学院力学研究所LHD实验室北京100080

对高雷诺数流动计算 ,为了解决部分粘性项甚至全部惯性粘性项落入误差与流动物理尺度的关系问题 ,本文提出强粘性流动理论。强粘性流中至少有一个粘性项与惯性项同量阶 ,理论包含了物理尺度各向相同极限、经典边界层和多层边界层理论为... 详细信息

对高雷诺数流动计算 ,为了解决部分粘性项甚至全部惯性粘性项落入误差与流动物理尺度的关系问题 ,本文提出强粘性流动理论。强粘性流中至少有一个粘性项与惯性项同量阶 ,理论包含了物理尺度各向相同极限、经典边界层和多层边界层理论为其特例 ,给出了从经典边界层向物理尺度各向相同极限演化的尺度规律和粘性惯性诸项变化的量阶关系 ,阐明了粘性与惯性力强相互作用将在剪切层的法向以及流向同时“激发”小尺度结构。对粘性流计算 ,利用强粘性剪切流尺度律重新标度NS格式的修正微分方程 ,给出临界网格尺度与流动物理尺度和差分格式精度的关系 ,得到部分粘性项落入误差和计算结果为非物理数值粘性解的二个判据。并以流场中的边界层、驻点和分离点邻域计算为例说明理论的应用 ,对强粘性剪切流计算。

关键词：高雷诺数流动强粘性层流理论计算流体力学 Navier-Stokes方程组网格尺度

西藏墨脱藓类植物多样性及其生活型组成初步研究

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高原农业 2025年第1期9卷 16-24,F0002页

作者：马和平司孟鑫王彪陈利高智远吴亚轩范冰冰西藏农牧学院高原生态研究所西藏高原森林生态教育部重点实验室西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究站西藏自治区高寒植被生态安全重点实验室西藏林芝860000

墨脱因其特殊的生物地理位置和巨大的海拔高差使得该地区拥有丰富的植物种类,其独特的自然地理和独特的气候条件为苔藓植物的分布孕育了多种多样的生境,形成了不同种类的苔藓植物群落。为研究该区藓类植物具有怎样的多样性和生活型,采... 详细信息

墨脱因其特殊的生物地理位置和巨大的海拔高差使得该地区拥有丰富的植物种类,其独特的自然地理和独特的气候条件为苔藓植物的分布孕育了多种多样的生境,形成了不同种类的苔藓植物群落。为研究该区藓类植物具有怎样的多样性和生活型,采取线路采集和普采的方式,对墨脱的藓类植物进行了野外调查。结果表明:(1)墨脱共有藓类植物42科175属420种(含变种、亚种),该区藓类植物有12个优势科,15个优势属。藓类植物物种的多样性与该区特殊的生境密切相关。(2)该区藓类植物共有7个生活型,其中,土石生群落共有藓类植物235种,占该区藓类植物总数的55.9%;石生群落共有藓类植物196种,占该区藓类植物总数的46.7%;土生群落共有藓类植物112种,占该区藓类植物总数的26.7%;树附生群落共有藓类植物68种,占该区藓类植物总数的16.2%。(3)该区藓类植物的生活型不同,土石生群落中平铺型最多,其次是丛集型,扇型最少;石生群落和土生群落中均是以平铺型为主,其次是丛集型,垫状型最少;树附生群落藓类则以悬垂型为主,其次是丛集型,而扇型最少。总体分析,墨脱的藓类植物的生活型以平型为优势,说明了该地区良好的水分状况,环境湿润。

关键词：藓类植物物种多样性生态群落生活型墨脱

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用物理黏性构建高阶不振荡对流扩散差分格式

力学学报 2012年第3期44卷 505-512页

作者：高智中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190

利用数值摄动算法,通过扩散格式数值摄动重构把对流扩散方程的2阶中心差分格式(2-CDS)重构为高精度高分辨率格式,解析分析和模型方程计算证实了新格式的高精度不振荡性质.新格式是把物理黏性使流动光滑化的扩散运动规律引入2-CDS中的结... 详细信息

利用数值摄动算法,通过扩散格式数值摄动重构把对流扩散方程的2阶中心差分格式(2-CDS)重构为高精度高分辨率格式,解析分析和模型方程计算证实了新格式的高精度不振荡性质.新格式是把物理黏性使流动光滑化的扩散运动规律引入2-CDS中的结果.该法显然与构建高级离散格式的常见方法不同.证实:数值摄动重构中引入扩散运动规律的结果格式与引入对流运动规律(下游不影响上游的规律)的结果格式一致,说明对离散方程的数值摄动运算,在维持原格式结构形式不动的条件下,不仅能提高格式精度和稳健性,且可揭示对流离散运动规律与扩散离散运动规律之间的内在关联;同时证实,文中提出和使用的上、下游分裂方法是构建高精度不振荡离散格式的一个有效方法.

关键词：计算流体力学数值摄动算法高精度不振荡差分格式对流扩散方程

Navier-Stokes(NS)方程组差分计算中的物理和网格尺度效应及NS方程组的简化

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空气动力学学报 2001年第1期19卷 1-7页

作者：高智申义庆中国科学院力学研究所

对于高Re数流动计算 ,在通常二阶精度NS差分格式和网格数条件下 ,存在某些粘性项落入修正微分方程截断误差项的问题。这类NS方程组计算实际是计算某种简化NS方程组 ,而且重复计算误差物理粘性项既浪费机时和内存 ,误差积累又会对数值解... 详细信息

对于高Re数流动计算 ,在通常二阶精度NS差分格式和网格数条件下 ,存在某些粘性项落入修正微分方程截断误差项的问题。这类NS方程组计算实际是计算某种简化NS方程组 ,而且重复计算误差物理粘性项既浪费机时和内存 ,误差积累又会对数值解产生不可预测的影响。避免上述缺陷的办法一个是提高NS差分格式的精度 ,另一个是丢掉可能落入截断误差项的物理粘性项 ,把NS方程组简化为广义NS方程组。广义NS计算避免了误差物理粘性项误差积累对数值解的不可知影响 ,又可节省内存和机时 ,对高Re数流体工程计算很有好处。利用广义NS方程组计算超声速绕前向和后向台阶流动的结果表明

关键词：计算流体力学 Navier-Stokes 广义N-S方程组网格尺度效应

壁判据用于计算流体力学(CFD)可信度评估

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空气动力学学报 2008年第3期26卷 378-383,393页

作者：高智中国科学院力学研究所北京100080

本文把作者提出的近壁干扰剪切流动(ISF)全域理论与流体运动方程组及流体在壁面上无滑移条件相结合导出一组壁面判据。壁判据为计算流体力学(CFD)仿真的可信度评估提供了基于流体理论的一条直接验证途径。对不可压缩流动的十一个熟知的N... 详细信息

本文把作者提出的近壁干扰剪切流动(ISF)全域理论与流体运动方程组及流体在壁面上无滑移条件相结合导出一组壁面判据。壁判据为计算流体力学(CFD)仿真的可信度评估提供了基于流体理论的一条直接验证途径。对不可压缩流动的十一个熟知的NS方程组精确解,包括二维驻点和斜入射再附点流,二维分离点和背风驻点流,轴对称驻点和背风驻点流,旋转圆盘附近的三维Von Karman流、收缩和扩张渠道流和非定常斜入射三维驻点流;以及经典边界层及其无粘外流和相似性边界层及其粘外流的NS方程组解,提出可用于验证近壁流动计算的几个壁相关函数。证实它们准确满足所有壁判据;说明壁判据可用来检验NS方程组数值解近壁计算结果的计算精度并验证其可信度。

关键词：计算流体力学(CFD) CFD仿真的可信度干扰剪切流动理论壁面判据

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双曲守恒型方程的二阶摄动有限差分格式

空气动力学学报 2003年第3期21卷 342-350页

作者：申义庆高智杨顶辉清华大学数学科学系北京100084 中国科学院力学研究所LHD实验室北京100080

对双曲守恒型方程,将其一阶迎风格式空间差商的常系数摄动展开为时间步长和空间步长的幂级数,通过确定幂级数系数而获得二阶精度的摄动有限差分(PFD)格式。进而从双曲守恒型方程的通量分裂型一阶迎风格式出发,通过类似的摄动展开方法,... 详细信息

对双曲守恒型方程,将其一阶迎风格式空间差商的常系数摄动展开为时间步长和空间步长的幂级数,通过确定幂级数系数而获得二阶精度的摄动有限差分(PFD)格式。进而从双曲守恒型方程的通量分裂型一阶迎风格式出发,通过类似的摄动展开方法,获得空间精度为二阶的通量分裂形式的摄动有限差分(FPFD)格式。这两类格式保留了一阶守恒迎风格式的简洁结构形式,使用三节点即可达到二阶精度,又避免了三点二阶格式的非物理数值振荡。并将这两类格式推广应用到双曲守恒型方程组,最后通过模型方程和一维激波管流动的数值算例验证了格式的高精度、高分辨率性质。

关键词：双曲守恒型方程计算液体力学无振荡格式摄动有限差分格式二阶精度

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Hopx报告基因小鼠谱系示踪乳腺干细胞

中国组织工程研究 2025年第13期29卷 2720-2727页

作者：石建云李文静彭映贾振华张书锦谭露露原一桐杜若琛山西医科大学细胞生理学教育部重点实验室内分泌代谢病山西省重点实验室山西医科大学生理学系山西省太原市030001 山西医科大学细胞生理学教育部重点实验室山西医科大学动物中心山西省太原市030001

背景:乳腺干细胞对于乳腺组织的发育和稳态维持十分重要。乳腺癌的发生与乳腺干细胞有着紧密联系。最新研究表明,Hopx作为形态发生和细胞分化的重要转录调节因子已被证实在神经、肠道、毛囊等多种成体干细胞中表达,然而其在乳腺中的作... 详细信息

背景:乳腺干细胞对于乳腺组织的发育和稳态维持十分重要。乳腺癌的发生与乳腺干细胞有着紧密联系。最新研究表明,Hopx作为形态发生和细胞分化的重要转录调节因子已被证实在神经、肠道、毛囊等多种成体干细胞中表达,然而其在乳腺中的作用至今尚未见报道。目的:探究Hopx是否可以作为乳腺干细胞的特异性标志物。方法:①选取8周龄雌性Hopx-LacZ转基因小鼠,利用β-半乳糖苷酶染色检测Hopx在乳腺组织中的本底表达情况。②选取4周龄、6周龄、8周龄及妊娠14.5 d的雌性野生型小鼠,分别进行乳腺全组织洋红染色及K14、K8免疫荧光染色。③选取8周龄与妊娠17.5 d的雌性Hopx-CreERT2;Rosa26LacZ转基因小鼠,进行乳腺β-半乳糖苷酶染色。④选取4周龄雌性Hopx-CreERT2;Rosa26LacZ转基因小鼠,通过腹腔注射他莫昔芬(隔天注射1次,注射3次)来激活Cre/loxp系统,注射后4周进行乳腺β-半乳糖苷酶染色;选取8周龄雌性Hopx-CreERT2;Rosa26LacZ转基因小鼠,通过腹腔注射他莫昔芬(隔天注射1次,注射3次)来激活Cre/loxp系统,末次注射后4,10周进行乳腺β-半乳糖苷酶染色。⑤选取8周龄雌性Hopx-CreERT2;Rosa26LacZ转基因小鼠,通过腹腔注射他莫昔芬(隔天注射1次,注射3次)来激活Cre/loxp系统,注射后2周使Hopx-CreERT2;Rosa26LacZ转基因小鼠怀孕,对第1次妊娠17.5 d、第3次妊娠17.5 d的小鼠乳腺组织进行β-半乳糖苷酶染色。结果与结论:①β-半乳糖苷酶染色结果显示,8周龄Hopx-LacZ转基因小鼠的乳腺导管内确实含有Hopx阳性细胞且位于基底上皮,数量较少。②乳腺全组织染色及免疫荧光染色结果显示,野生型小鼠的乳腺在青春期、成熟期及妊娠期等不同发育阶段具有各自相应时期依赖性的特征,并且经历了一系列复杂的上皮重塑过程。③β-半乳糖苷酶染色结果显示,与8周龄雌性Hopx-CreERT2;Rosa26LacZ转基因小鼠相比,妊娠17.5 d的Hopx-CreERT2;Rosa26LacZ转基因小鼠乳腺导管内Hopx标记阳性细胞增多。④β-半乳糖苷酶染色结果显示,4,8周龄雌性Hopx-CreERT2;Rosa26LacZ转基因小鼠他莫昔芬注射后的乳腺Hopx标记阳性细胞位于基底上皮,数量较少。⑤β-半乳糖苷酶染色结果显示,第1次妊娠17.5 d、第3次妊娠17.5 d的小鼠乳腺内的Hopx标记阳性细胞位于腺泡周围的基底上皮,数量较多,并且第3次妊娠17.5 d的Hopx标记阳性细胞数量更多。⑥结果表明,Hopx报告基因标记的细胞为休眠乳腺干细胞,负责妊娠期间乳腺的生长,对腺泡形成有贡献。

关键词： Hopx 乳腺干细胞谱系追踪妊娠期腺泡形成

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非平衡气流与化学激光的增益饱和效应

物理学报 1993年第3期42卷 407-416页

作者：范安辅高智四川大学光电科学与技术系成都610064 中国科学院力学研究所北京100080

提出气流与化学激光的“对流-非平衡交叉弛豫”的理论。对于气流介质的湍流和层流混合两类流动模型,分别导出了增益系数和饱和增益谱的表示式;得到了一些新的饱和规律;非饱和增益和饱和增益均与流向距离有关。具有Doppler加宽的饱和放... 详细信息

提出气流与化学激光的“对流-非平衡交叉弛豫”的理论。对于气流介质的湍流和层流混合两类流动模型,分别导出了增益系数和饱和增益谱的表示式;得到了一些新的饱和规律;非饱和增益和饱和增益均与流向距离有关。具有Doppler加宽的饱和放大器的增益线形,呈现非均匀和均匀加宽并存的“反常”现象。本理论与实验结果相符合。

关键词：化学激光器气流增益饱和效应