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蛋白质纳米孔内电渗现象的数值模拟

实验技术与管理 2024年第10期41卷 125-130页

作者：张琳陈思航冯竞慧李明伦吉林大学招标与采购管理中心吉林长春130012 马萨诸塞大学阿默斯特分校化学工程系美国马萨诸塞州阿默斯特01003 长春职业技术学院机电学院吉林长春130022 马萨诸塞大学阿默斯特分校聚合物科学与工程系美国马萨诸塞州阿默斯特01003

电渗现象是在外加电场下,电解质溶液通过带电多孔介质或毛细管时的液体运动。电渗现象提供了一种高效、可控的液体输运方式,广泛应用于微流控、生物医学检测、化学分析、土壤修复和水处理领域,尤其是高通量基因测序。电渗现象受电场强... 详细信息

电渗现象是在外加电场下,电解质溶液通过带电多孔介质或毛细管时的液体运动。电渗现象提供了一种高效、可控的液体输运方式,广泛应用于微流控、生物医学检测、化学分析、土壤修复和水处理领域,尤其是高通量基因测序。电渗现象受电场强度、液体黏度、电导率和介质孔隙结构影响,系统研究纳米限域内电渗流的物理性质对优化其应用非常重要。由于纳米级研究的挑战,实验上测量电渗流性质较为困难,理论和数值模拟成为研究电渗现象的有效方法。该研究通过数值模拟探究了蛋白质纳米孔内电渗流(EOF)的物理性质,尤其是在不同电场强度和溶液盐浓度条件下的行为。采用Poisson-Nernst-Planck和Navier-Stokes方程组耦合模型,结合有限元方法,详细分析了电解质溶液中离子的分布和流体流动。研究发现,电渗流速度和电场强度的分布在纳米孔中极不均匀,且受到外加电势和溶液盐浓度的显著影响。在高盐浓度环境下,电渗流速度显著增加,尤其是在孔的中心区域。此外,电场强度的梯度显著影响了电渗流速度的分布,揭示了通过调控电场控制电渗流的可能性。该研究为深入理解纳米孔内的电动特性提供了视角,并指出了其在分子分离和生物医学检测中的应用潜力。

关键词：电渗纳米孔数值模拟

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智能网联汽车多目标预测优化换道决策方法

同济大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 1109-1117页

作者：程硕夏新 NAKANO Kimihiko 东京大学生产技术研究所东京153-0041日本加州大学洛杉矶分校土木与环境工程系洛杉矶90095美国

换道决策是智能网联汽车的核心难题之一,其面临着高动态、复杂交通场景下需要综合考虑行驶安全及效率等目标的巨大挑战。提出一种多目标预测优化的换道决策方法,主要包括动力学矩阵建模及多目标预测优化问题解算。基于智能网联汽车的通... 详细信息

换道决策是智能网联汽车的核心难题之一,其面临着高动态、复杂交通场景下需要综合考虑行驶安全及效率等目标的巨大挑战。提出一种多目标预测优化的换道决策方法,主要包括动力学矩阵建模及多目标预测优化问题解算。基于智能网联汽车的通讯大数据信息构建交通流矩阵模型,然后分别设计表征车辆换道安全、行驶效率的动力学模型,通过多目标综合预测优化方法,求解条件约束下预测优化问题从而优化出最优换道决策指令。结果表明,所提出的预测优化换道方法较其他方法提高了智能汽车的行驶安全性和效率。

关键词：智能网联汽车换道决策多目标优化预测优化

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页岩油气开采对地下水污染研究现状与动向

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 796-804页

作者：邹佳婕代朝猛韩跃鸣胡佳俊张亚雷刘曙光周烺同济大学土木工程学院上海200092 上海大学生命科学学院上海200444 同济大学环境科学与工程学院上海200092 德克萨斯大学奥斯汀分校土木、建筑和环境工程系奥斯汀TX 78712

页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中... 详细信息

页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中的主要污染源;进而讨论了页岩油气开采中主要的地下水污染物,分别是有机污染物、重金属和放射性物质,同时阐述了其带来的地下水污染长期性、隐蔽性和差异性的特点;最后,从技术改进和废料处理等方面对页岩油气开采对地下水污染的防治手段进行了展望。

关键词：页岩油页岩气地下水污染水力压裂水平钻井

波浪入射角度对圆端形桥墩模型水槽试验阻塞效应影响

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中国公路学报 2024年第1期37卷 81-90页

作者：魏凯邢少一秦竟熙杨雄欣西南交通大学土木工程学院四川成都610031 加州大学洛杉矶分校土木与环境工程系加利福尼亚洛杉矶CA 90024 上海市政工程设计有限公司上海200000

模型水槽试验是开展桥梁墩柱结构波浪作用研究的常用手段之一,当桥墩模型尺寸较大时,阻塞效应对桥墩模型波浪作用的影响不可忽略。桥墩常用的圆端形截面非中心对称,其波浪荷载受波浪入射角度影响大,但波浪入射角度对模型试验阻塞效应的... 详细信息

模型水槽试验是开展桥梁墩柱结构波浪作用研究的常用手段之一,当桥墩模型尺寸较大时,阻塞效应对桥墩模型波浪作用的影响不可忽略。桥墩常用的圆端形截面非中心对称,其波浪荷载受波浪入射角度影响大,但波浪入射角度对模型试验阻塞效应的影响尚未完全清楚。因此,开展了不同尺度、不同波浪入射角度下圆端形桥墩波浪荷载水槽试验,分析了波浪入射角度对阻塞效应的影响;建立了基于雷诺时均(RANS)方程和k-ε湍流模型的三维数值波浪水槽,采用质量源造波,揭示了不同阻塞比下波浪力的变化规律,探明了不同波浪入射角度下的临界阻塞比;考虑不同波浪入射角度的影响,提出了阻塞效应影响下的圆端形桥墩模型波浪力修正方法,并结合数值模拟验证了方法的合理性。研究结果表明:①阻塞效应会增大圆端形桥墩受到的正向波浪力;②波浪入射角度会对圆端形桥墩的阻塞效应产生影响,从而导致不同波浪入射角度下的临界阻塞比不同,但临界水槽宽度为6倍桥墩阻水宽度时便可有效避免阻塞效应的产生;③以正向波浪力峰值为研究对象求得了修正系数,并提出了圆端形桥墩在任意波浪入射角度下受阻塞效应影响的波浪力修正公式,且修正效果较好。相关研究成果对跨海桥梁波浪作用水槽试验、波浪荷载计算等具有参考价值。

关键词：桥梁工程圆端形桥墩水槽试验波浪作用阻塞效应波浪入射角度修正公式

基于热重–质谱量化分析的矿渣解离–沉淀–自然碳化过程

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硅酸盐学报 2024年第11期 3554-3564页

作者：张哲朱效宏吕昭秋栾明昱杨凯重庆大学材料科学与工程学院加州大学伯克利分校土木与环境工程学院

水泥水化后所得到的是多相复合产物，仅采用热重法难以对重叠部分产物实现精准定量。采用热重–质谱联合技术对不同储存湿度条件、不同解离温度条件下的矿渣解离–沉淀–自然碳化过程进行研究，并对矿渣混凝土主要水化非晶产物C-（A）-... 详细信息

水泥水化后所得到的是多相复合产物，仅采用热重法难以对重叠部分产物实现精准定量。采用热重–质谱联合技术对不同储存湿度条件、不同解离温度条件下的矿渣解离–沉淀–自然碳化过程进行研究，并对矿渣混凝土主要水化非晶产物C-（A）-S-H凝胶、碳化晶体产物CaCO3等进行量化分析。结果表明：热重–质谱联用技术能准确剥离在热重分析时所得出的样品重叠峰(如C-（A）-S-H凝胶失水峰、不同晶型CaCO3分解峰等)，可有效降低样品在热重定量分析时所造成的物相重叠损失。

关键词：矿渣碳化分析热重分析质谱量化分析

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网联车借道公交专用道的路权优化及动态控制策略

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交通运输系统工程与信息 2024年

作者：李浩然袁振洲岳睿朱闯田宗忠李林珈北京交通大学交通运输学院北京交通大学系统科学学院内华达大学里诺分校土木与环境工程系中交公路规划设计院有限公司

为研究网联车辆借道城市公交专用道中所存在的车道利用率低、高交通需求下效果差等问题，提出了一种新型借道公交专用道的动态控制逻辑与方法，不仅确保了公交优先，且可动态实时识别公交专用道中的剩余资源并提升其时空资源利用效率。... 详细信息

为研究网联车辆借道城市公交专用道中所存在的车道利用率低、高交通需求下效果差等问题，提出了一种新型借道公交专用道的动态控制逻辑与方法，不仅确保了公交优先，且可动态实时识别公交专用道中的剩余资源并提升其时空资源利用效率。定义了公交专用道剩余时空资源识别方法，并基于车辆运动学特性和车辆驾驶类型，设计了包含右转车辆的车辆行程时间计算方法。根据预设的借道规则识别可借道车辆备选集并构建了路权分配优化模型，允许部分获得路权的网联人工车辆/自动车辆使用公交专用道，使公交专用道中的剩余时空资源得到有效利用。以济南市某道路为例，利用SUMO进行仿真实验予以验证。结果表明，在交通需求、公交到达间隔、右转车辆比例等参数与实际道路完全一致的仿真实验中，相比于实际道路的传统公交专用道使用方法，以及既有文献中提出的“公交专用道间歇动态优先”方法，本文所提出的方法在优化目标上均有明显的改进：相比实际和文献的控制方法，非右转车辆延误分别降低了30%与16%，右转车辆延误分别降低了24%与26%，且能确保公交优先通行。同时参数敏感性分析显示，在不同交通需求、右转车辆比例、网联渗透率及公交到达间隔下，本文方法展现出更优的适用性。

关键词：智能交通公交优先交通仿真公交专用道借道网联车辆

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考虑多车影响的智能网联车跟驰模型

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1285-1292页

作者：蒲云徐银刘海旭谭一帆西南交通大学交通运输与物流学院成都610031 西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室成都611756 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室成都610031 威斯康星大学麦迪逊分校土木与环境工程系威斯康星州麦迪逊53706

为研究智能网联车(CAV)对交通流的影响,基于智能驾驶人模型(IDM),考虑后车和多前车速度差的影响,构建CAV智能驾驶跟驰模型,推导了CAV跟驰模型的临界稳定性条件。然后以考虑1辆后车和5辆前车速度差的CAV跟驰模型设计数值仿真实验。结果表... 详细信息

为研究智能网联车(CAV)对交通流的影响,基于智能驾驶人模型(IDM),考虑后车和多前车速度差的影响,构建CAV智能驾驶跟驰模型,推导了CAV跟驰模型的临界稳定性条件。然后以考虑1辆后车和5辆前车速度差的CAV跟驰模型设计数值仿真实验。结果表明:交通流稳定性随考虑后车影响的权重比例变化而变化,即只有当后视权重比例在恰当范围内时才可提高交通流稳定性;考虑后车影响和多前车速度差还可削弱由时延导致的交通流不稳定性。同时,新模型控制下的车辆加速度变化更平稳,更有助于提高交通流稳定性和交通流安全性。

关键词：交通工程跟驰模型智能网联车交通流稳定性安全性评价

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基于XGBoost模型的路段交通流量短时预测

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武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2024年第1期48卷 25-30,36页

作者：蒋源陈小鸿胡松华成都市规划设计研究院成都610041 同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 马里兰大学帕克分校土木环境工程系马里兰州20742

文中利用上海杨浦区雷达设备采集的城市道路流量数据,基于XGBoost模型对路段流量进行预测.考虑城市道路交通流量的复杂性与随机性,选用包括整体特征、时间相关特征、空间相关特征等31个特征变量,并通过格网搜索对模型主要参数进行调整.... 详细信息

文中利用上海杨浦区雷达设备采集的城市道路流量数据,基于XGBoost模型对路段流量进行预测.考虑城市道路交通流量的复杂性与随机性,选用包括整体特征、时间相关特征、空间相关特征等31个特征变量,并通过格网搜索对模型主要参数进行调整.结果显示:在不同时间粒度上,XGBoost模型的RMSE精度皆优于其余五个对比模型,且在效率上也具有优势.以5 min为时间粒度时,RMSE值为14.22,MAPE值为0.153,耗时23.84 s.此外,XGBoost具有较高可解释性.通过对不同特征变量的组合预测及特征变量重要度分析发现,以时间粒度为单元,1、2、3阶滞后流量及彼此间的差值可明显提高模型预测精度,随时间粒度增大,流周期性增强,随机性减弱.

关键词：路段流量短时预测机器学习 XGBoost模型

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益智酮乙纳米乳液的制备工艺优化及其稳定性

湖南农业大学学报（自然科学版） 2024年第4期50卷 119-128页

作者：谢文杰范伟郭时印覃静萍杨志远肖航唐忠海湖南农业大学食品科学技术学院湖南长沙410128 湖南省菜籽油营养健康与深度开发工程技术研究中心湖南长沙410128 长沙环境保护职业技术学院环境资源学院湖南长沙410004 马萨诸塞大学阿莫斯特分校食品科学系美国马萨塞诸州阿莫斯特01003

以大豆卵磷脂为乳化剂,菜籽油为油相,制备一种稳定纳米乳液体系包埋益智酮乙。通过单因素试验、响应面试验优化纳米乳液制备条件,运用纳米粒度仪、激光共聚焦显微镜和傅里叶红外光谱仪等测量乳液的粒径、多分散系数(PDI)、Zeta电位、包... 详细信息

以大豆卵磷脂为乳化剂,菜籽油为油相,制备一种稳定纳米乳液体系包埋益智酮乙。通过单因素试验、响应面试验优化纳米乳液制备条件,运用纳米粒度仪、激光共聚焦显微镜和傅里叶红外光谱仪等测量乳液的粒径、多分散系数(PDI)、Zeta电位、包封率、稳定性、光谱特性等。结果表明:在最佳制备工艺参数(大豆卵磷脂质量浓度18.4g/L、均质压强172.35MPa、均质次数7次和益智酮乙质量浓度7 mg/mL)下,益智酮乙纳米乳液平均粒径为(175.37±4.33)nm,PDI为0.13±0.02,包封率为(91.00±0.03)%;益智酮乙包埋量不影响乳液的粒径和PDI,包埋7 mg/mL益智酮乙的纳米乳液包封率最高;益智酮乙纳米乳液的微观结构为球状,乳液颗粒分布均匀,于4℃贮藏28d时,乳液的粒径、PDI和包封率均无明显变化,乳液系统稳定,添加NaCl浓度≤30 mmol/L时,乳液能维持较为稳定的状态,NaCl浓度≥50 mmol/L时,随着NaCl浓度的升高,乳液的粒径和PDI显著升高,Zeta电位绝对值显著降低,乳液稳定性下降;菜籽油、大豆卵磷脂和益智酮乙之间没有形成共价键,也未发生化学相互作用。

关键词：益智酮乙纳米乳液高压微射流均质包封率