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基于交织点改进弹簧-质点模型的纬编针织物动态变形模拟

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纺织学报 2024年第1期45卷 99-105页

作者：常辰玉王雨薇原旭阳刘锋卢致文太原理工大学轻纺工程学院山西晋中030600 安徽省天助纺织科技集团股份有限公司安徽阜阳236000

为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度... 详细信息

为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度更高的变形模型,然后以交织点为桥梁关联结构模型和变形模型,通过NURBS曲线反算原理绘制线圈中心线路径,采用力学求解方法不断更新织物形态变化,使用计算机工具展现了关联模型的动态模拟过程,并举例展示了不同织物组织的变形模拟效果。模拟效果表明,建立的三维结构模型具有合理性与真实性,改进的弹簧-质点模型具有极高的适配性,基于交织点关联两者为后续模拟提供了支撑,采用NURBS曲线并通过力学求解等方法实现纬编针织物的三维动态模拟具有可行性。

关键词：交织点线圈结构模型弹簧-质点模型 NURBS曲线动态变形模拟动力学求解纬编针织物

CdSe/ZnS量子点和量子点-受体分子复合物的超快动力学研究

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 56-61页

作者：白西林彭越张雪东葛晶山西师范大学物理与信息工程学院山西太原030031 山西省光谱测量与分析重点实验室山西太原030031

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中... 详细信息

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中的理想材料,例如在量子点敏化太阳能电池中,Ⅰ型核/壳量子点太阳能电池器件表现出更高的稳定性和转换效率。然而,界面电荷转移和电荷复合过程如何影响器件性能一直是大家关注的焦点,相关方面认知的匮乏阻碍了量子点光伏器件的进一步发展。为了对电荷转移(CT)和复合过程有更加清晰的认识,通过利用飞秒时间分辨瞬态吸收(TA)光谱和量子化学计算相结合的方法,对Ⅰ型CdSe/ZnS核/壳量子点和三种量子点-电子受体分子(如1-氯蒽醌(1-CAQ)、蒽醌(AQ)和甲基紫(MV^(2+)))复合物的载流子动力学进行了全面而细致的研究。通过光谱分析表明,QD-MV^(2+)复合物发生了最快的电子转移(ET)和俄歇复合(AR)过程,并且ET速率与AR速率呈正相关关系。此外,根据Marcus ET理论和密度泛函理论计算,证明了电子受体的带隙和给受体之间的能级差作为驱动力是共同影响ET速率的关键因素。该研究为电子受体的选择提供了新的见解,对光伏器件的改进设计具有重要的指导意义。

关键词：量子点瞬态吸收光谱密度泛函理论电子转移

攻角对临近空间飞行器侧喷射流红外辐射特性影响数值模拟

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 83-93页

作者：吕蓉牛青林王晓冰中北大学机电工程学院山西太原030051 散射辐射全国重点实验室上海200438

临近空间飞行器侧喷射流干扰效应对目标红外辐射特性规律影响受到广泛关注。文中以典型锥柱裙飞行器为研究对象,预测飞行器典型飞行工况(20 km@5 Ma)不同攻角下的绕流场、侧喷流和壁面温度,结合窄谱带模型处理高温气体辐射物性参数,采... 详细信息

临近空间飞行器侧喷射流干扰效应对目标红外辐射特性规律影响受到广泛关注。文中以典型锥柱裙飞行器为研究对象,预测飞行器典型飞行工况(20 km@5 Ma)不同攻角下的绕流场、侧喷流和壁面温度,结合窄谱带模型处理高温气体辐射物性参数,采用视在光线法求解辐射传输方程,分析攻角对侧喷流的复燃及目标在不同谱带和不同观测角度下红外辐射特性的影响。结果表明:随着攻角由负转正射流复燃程度降低,α=10°较α=-10°偏低176%;侧喷流在2.7μm和4.3μm两个特征峰值波段辐射显著,其他波段内目标辐射主要来源于本体;目标辐射强度在俯视观测角度下随攻角由负转正而减小,在侧视观测角度下攻角出现引起辐射强度降低,α=±10°较α=0°偏低6.8%。该研究可为临近空间飞行器侧喷射流相关的目标特性识别提供理论参考。

关键词：临近空间飞行器侧喷射流喷流干扰效应红外辐射攻角

基于自适应噪声完全集合经验模态分解与BiLSTM-Transformer的锂离子电池剩余使用寿命预测

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电力系统保护与控制 2024年第15期52卷 167-177页

作者：刘斌吉春霖曹丽君武欣雅段云凤太原科技大学应用科学学院山西太原030024 太原科技大学计算机科学与技术学院山西太原030024 太原科技大学经济与管理学院山西太原030024

锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)是使用者十分关心的问题,其涉及电池的更换时间和安全。针对锂离子电池的电容量非线性变化趋势,提出了一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解与双向长短期记忆网络-Transformer的... 详细信息

锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)是使用者十分关心的问题,其涉及电池的更换时间和安全。针对锂离子电池的电容量非线性变化趋势,提出了一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解与双向长短期记忆网络-Transformer的锂离子电池剩余使用寿命预测方法。首先,利用自适应噪声完全集合经验模态分解方法对锂离子电池电容量数据进行分解。其次,使用串联的双向长短期记忆神经网络和Transformer网络对分解后得到的残差序列和本征模态分量序列进行建模预测。最后,将预测的若干本征模态分量序列和残差序列进行求和,并对求和之后的最终预测数据与原始数据进行RUL预测。采用NASA公开的电池数据集对所提方法进行验证,结果表明,所提方法的平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分比误差和绝对误差控制分别控制在0.0173、0.0231、1.2084%和3个循环周期以内,能够有效地提高锂离子电池RUL的预测精度。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命预测 Transformer网络双向长短期记忆网络完全集合经验模态分解

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助推段火箭发动机喷焰红外辐射特性数值计算

兵工学报 2024年第7期45卷 2228-2239页

作者：张腾牛青林柳云峰高文强董士奎中北大学机电工程学院山西太原030051 内蒙古航天红峡化工有限公司内蒙古呼和浩特010076 哈尔滨工业大学工信部空天热物理重点实验室黑龙江哈尔滨150001

助推段火箭发动机尾喷焰具有显著的红外辐射特性,成为天基红外预警系统重点关注的对象。以三组元固体发动机为研究对象,建立连续流域和过渡流域的尾喷焰反应流场计算模型,采用两级助推段质心弹道法确定飞行弹道,通过反向寻优法完备发动... 详细信息

助推段火箭发动机尾喷焰具有显著的红外辐射特性,成为天基红外预警系统重点关注的对象。以三组元固体发动机为研究对象,建立连续流域和过渡流域的尾喷焰反应流场计算模型,采用两级助推段质心弹道法确定飞行弹道,通过反向寻优法完备发动机型谱参数,基于等效单喷管法简化流场计算,基于窄谱带法和视在光线法计算尾喷焰的红外辐射特性。研究结果表明:复燃效应使得尾喷焰红外辐射光谱强度升高约20倍,谱带积分强度升高约10倍;尾喷焰红外光谱存在2.7μm和4.3μm的特征峰值;低空流域的光谱强度较高,且不同谱带内积分强度随高度的升高呈现出波动规律和暗区现象;助推段尾喷焰辐射强度差值高达3个量级,尤其在4.3μm较为明显。所得成果可为火箭在助推段的探测和识别提供一定的理论参考。

关键词：火箭发动机三组元推进剂助推段尾喷焰红外辐射

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儿童先天性心脏病 TBX20基因突变T262M的功能探讨

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中华小儿外科杂志 2024年第2期45卷 148-155页

作者：孙祺李青马新平文云红刘彩霞山西医科大学儿科医学系太原030001 山西省儿童医院心胸外科太原030025

目的对先天性心脏病(congenial heart disease,CHD)新发现的TBX20基因错义突变c.785C>T(T262M)进行功能研究,进一步探寻T262M与CHD发生机制之间的相关性。方法①应用生物信息在线软件PolyPhen2和Mutation Taster对基因突变T262M的致病... 详细信息

目的对先天性心脏病(congenial heart disease,CHD)新发现的TBX20基因错义突变c.785C>T(T262M)进行功能研究,进一步探寻T262M与CHD发生机制之间的相关性。方法①应用生物信息在线软件PolyPhen2和Mutation Taster对基因突变T262M的致病性进行预测分析。②采用同源建模技术分别构建野生型TBX20及突变型TBX20-T262M的蛋白质结构模型,对所构建的突变型和野生型蛋白质三维结构进行比对分析,预测突变后蛋白质空间构象的变化及影响。③通过分子模拟对接技术预测分析突变型T262M与野生型TBX20相比较的功能变化。④采用实时荧光定量聚合酶链反应技术检测野生型及突变型TBX20 mRNA的表达情况。⑤采用双荧光素酶报告基因检测T262M对下游靶基因ANF启动子活性的影响。结果①PolyPhen2和Mutation Taster软件预测结果均为T262M具有致病性,蛋白质功能可能受到影响。②同源建模显示T262M造成侧链氢键丢失,导致蛋白质构象发生改变。③分子模拟对接显示突变型T262M与NKX2.5、GATA4之间的结合力较野生型TBX20提高。④实时荧光定量聚合酶链反应结果显示无论单独转染TBX20表达质粒还是共转染GATA4、NKX2.5情况下,突变型T262M的mRNA表达量均明显高于野生型TBX20,差异具有统计学意义(P0.05)。结论新发现的TBX20基因错义突变T262M有致病性,导致蛋白质空间构象发生改变,与NKX2.5和GATA4结合力提高,可能通过上调mRNA表达参与CHD的发生。

关键词：心脏病错义突变同源建模 TBX20基因致病性

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考虑环境改变的部件核密度剩余寿命预测

振动与冲击 2024年第8期43卷 145-154页

作者：赵彬李佳娟石慧任谦力康辉太原科技大学电子信息工程学院太原030024

针对风机关键部件运行过程中剩余寿命预测精度受环境变化影响的问题,提出一种考虑环境冲击影响的核密度估计剩余寿命预测模型。首先采用自适应核密度的非参数估计方法对部件的连续自然退化过程建模;其次假设恶劣环境对部件的影响为部件... 详细信息

针对风机关键部件运行过程中剩余寿命预测精度受环境变化影响的问题,提出一种考虑环境冲击影响的核密度估计剩余寿命预测模型。首先采用自适应核密度的非参数估计方法对部件的连续自然退化过程建模;其次假设恶劣环境对部件的影响为部件受到的随机冲击,在考虑改变运行环境条件下建立其部件所受冲击与连续退化随机相关的剩余寿命预测模型,并分析其可靠性,最后通过风电机组退化数据及齿轮箱磨损实测数据进行了试验分析,验证了所提模型的准确性和有效性。

关键词：核密度估计环境改变随机相关剩余寿命预测

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发动机尾喷焰复燃化学反应模型评价与重构

红外与激光工程 2024年第7期53卷 86-100页

作者：马杰王晓冰王红丽牛青林董士奎中北大学机电工程学院山西太原030051 散射辐射全国重点实验室上海200438 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051 哈尔滨工业大学工信部空天热物理重点实验室黑龙江哈尔滨150001

复燃效应的准确预估对于精细描述尾喷焰反应流场参数和提高尾喷焰红外辐射计算精度至关重要。文中以固体火箭发动机为研究对象,建立尾喷焰复燃有限速率化学反应模型,结合流体计算动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法和尾喷焰... 详细信息

复燃效应的准确预估对于精细描述尾喷焰反应流场参数和提高尾喷焰红外辐射计算精度至关重要。文中以固体火箭发动机为研究对象,建立尾喷焰复燃有限速率化学反应模型,结合流体计算动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法和尾喷焰红外辐射计算模型,评估不同化学反应动力模型在尾喷焰流场参数和红外光谱辐射计算方面的精度,基于各化学反应速率曲线与试验数据重构适用于尾喷焰CO/H_(2)反应体系的10步气相化学反应动力模型,并验证和校核复燃化学反应模型可靠性。结果表明:不同化学反应模型计算所得的尾喷焰流场结构差异微弱,轴向温度峰值最高相差200 K左右,差异主要发生在复燃区域;化学反应动力模型对不稳定产物CO影响最为显著,CO_(2)分布差异主要发生在高含量区域,最大差异达到近50%,且低含量组分的差异高达两三个量级;在2.7μm和4.3μm典型波段内,不同化学反应工况下的尾喷焰光谱辐射峰值强度差异达到近40%;基于反应速率试验数据构建的9组分10步反应的CO/H_2反应体系的尾喷焰辐射计算值与BEM-II试验数据的差异低于6%。该研究可为准确预测火箭发动机尾喷焰反应流场的红外辐射特性提供高保真化学反应动力模型。

关键词：尾喷焰复燃效应化学反应红外辐射火箭发动机

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氟取代对香豆素分子超快动力学过程的影响

光谱学与光谱分析 2024年第11期 3128-3135页

作者：葛晶李智彪薛丙乾白西林山西师范大学物理与信息工程学院山西省光谱测量与分析重点实验室

设计具有高亮度、高光稳定性和环境友好型的荧光染料，是当前备受关注的前沿领域。研究发现，荧光染料的发光效率受到扭转分子内电荷转移(TICT)的影响。因此，有效地抑制TICT过程对于荧光标记物和探针的研究与开发具有至关重要的意义。... 详细信息

设计具有高亮度、高光稳定性和环境友好型的荧光染料，是当前备受关注的前沿领域。研究发现，荧光染料的发光效率受到扭转分子内电荷转移(TICT)的影响。因此，有效地抑制TICT过程对于荧光标记物和探针的研究与开发具有至关重要的意义。香豆素及其衍生物，尤其是具有高荧光产率和长荧光寿命的7-氨基香豆素染料，一直以来都广泛应用于不同体系中，作为荧光探针的重要组成部分。然而，以往的研究主要集中在探究不同溶剂对香豆素染料分子激发态动力学过程的影响，而忽略了染料分子结构对TICT过程的重要作用。采用了飞秒时间分辨瞬态吸收(TA)光谱和密度泛函理论(DFT)计算相结合的方法，深入研究香豆素染料C460和C481在不同溶剂中的激发态动力学。研究结果揭示，在具有高强供氢能力的高极性甲醇溶剂中，C481才显著发生TICT过程。此外，量子化学计算结果表明，氟取代效应会降低分子内扭转势垒，导致非辐射失活效应加速，从而引发更为明显的荧光猝灭现象。这一研究不仅有助于优化荧光染料性能时选择合适的溶剂，还可为荧光染料分子结构的设计提供重要的指导，具有深远的研究价值。

关键词：瞬态吸收光谱扭转分子内电荷转移密度泛函理论