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基于神经网络的粒子输运问题高效计算方法

物理学报 2024年第7期73卷 114-123页

作者：马锐垚王鑫李树勇珩上官丹骅北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现... 详细信息

蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现源分布可变,几何、材料和目标计数不变的中子输运问题的快速准确求解.首先,为高效生成用于神经网络训练的数据,利用重要性原理实现在同样模拟次数基础上有效扩充训练数据集容量,在一定程度上克服了使用蒙特卡罗计算获取训练数据耗时长的缺点.进而,基于目标计数是源分布与重要性函数乘积积分的事实,设计了利用神经网络实现快速输运计算的策略.该网络的输入是中子源项,输出是目标计数,在几何、材料和目标计数固定的情况下,该神经网络可重复使用,根据新的源项快速准确得到目标计数.本文所提出方法的原理和框架同样适用于其他种类粒子的同类型输运问题.基于若干基准模型的验证表明,训练得到的神经网络能在不到1 s的时间内得到目标计数,且与蒙特卡罗大样本模拟得到基准结果的平均相对偏差均低于5%.

关键词：蒙特卡罗方法神经网络粒子输运重要性原理

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点探测器敏感性关联抽样计算方法

原子能科学技术 2024年第3期58卷 638-644页

作者：李瑞付元光邓力许海波中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为避免点探测器敏感性计算中随机统计涨落的影响,研究了在蒙特卡罗关联抽样算法框架下,点探测器敏感性的计算方法。在算法中考虑了输运过程偏倚以及存在次级粒子的情况,给出了输运扰动权乘子与计数扰动权乘子的更新方案。针对点探测器... 详细信息

为避免点探测器敏感性计算中随机统计涨落的影响,研究了在蒙特卡罗关联抽样算法框架下,点探测器敏感性的计算方法。在算法中考虑了输运过程偏倚以及存在次级粒子的情况,给出了输运扰动权乘子与计数扰动权乘子的更新方案。针对点探测器敏感性中次级粒子的模拟特点,引入了单因素扰动系统,并基于粒子扩展属性实现了对单因素扰动系统微扰的模拟,从而避免了对次级粒子历史进行回溯。利用脉冲球形实验装置,测试了散射截面扰动下点探测器的敏感性计算功能,并与微分算符方法的计算结果进行了比较,以验证其计算精度。利用NUREG/CR-6115屏蔽基准题测试了权重技巧下算法的适用性。测试表明,算法与微分算符方法计算精度相当,并适用于屏蔽问题点探测器敏感性模拟。

关键词：点探测器敏感性关联抽样蒙特卡罗

应急监测用多组分挥发性有机物气体标准物质研制

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中国测试 2024年第6期50卷 70-78页

作者：余楠李鹏辉张鹏辉蒋昌怀刘季业袁娇阳杨嘉伟四川中测标物科技有限公司四川成都610052

介绍了瓶装1μmol/mol氮中52组分挥发性有机物气体标准物质的研制过程。所选52种目标组分满足中国环境标准HJ 1223—2021《环境空气挥发性有机物的应急测定便携式气相色谱-质谱法》中所规定的环境空气中有害挥发性有机物的监测需求,建... 详细信息

介绍了瓶装1μmol/mol氮中52组分挥发性有机物气体标准物质的研制过程。所选52种目标组分满足中国环境标准HJ 1223—2021《环境空气挥发性有机物的应急测定便携式气相色谱-质谱法》中所规定的环境空气中有害挥发性有机物的监测需求,建立质谱选择离子扫描(SIM)的分析方法。通过气瓶筛选实验,选取配备硅烷化阀门的特殊气瓶作为充装容器,使用GC-MS研究目标化合物的均匀性及长期稳定性。结果表明:该气体标准物质分析平衡时间短,大幅提高分析效率,1年内稳定性良好,满足现场应急测定需求。同时,严格按照GB/T 5274.1—2018中给出的不确定度计算公式评定研制标物的不确定度,其相对扩展不确定度为U=5%(k=2)。

关键词：挥发性有机物环境空气监测硅烷化重量法不确定度

基于器官保留的局部进展期结直肠癌新辅助治疗研究进展

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中华胃肠外科杂志 2024年第4期27卷 416-423页

作者：吴泽华程怡胡华斌张剑威邓艳红中山大学附属第六医院肿瘤内科、广州市黄埔区中六生物医学创新研究院广州1510655

局部进展期结直肠癌新辅助治疗在过去20年已取得较大进步,但仍存在不良反应、器官功能障碍及远期转移控制不理想等局限性。而近年来,随着手术技术的提高和肿瘤分子分型研究的进一步发展,如何进一步提高局部控制率,减少远处转移率,甚至... 详细信息

局部进展期结直肠癌新辅助治疗在过去20年已取得较大进步,但仍存在不良反应、器官功能障碍及远期转移控制不理想等局限性。而近年来,随着手术技术的提高和肿瘤分子分型研究的进一步发展,如何进一步提高局部控制率,减少远处转移率,甚至根据临床缓解情况免除手术、保留器官是当前患者的需求所在和研究目标。随着分子分型研究的进展,结直肠癌根据微卫星状态和错配修复基因不同,有不同的治疗策略。对于微卫星不稳定局部进展期结直肠癌而言,与传统放化疗相比,免疫检查点抑制剂治疗在提高临床完全缓解率的同时,还可明显降低不良反应发生率、改善器官功能。对于微卫星稳定型局部进展期结肠癌而言,新辅助治疗目前仍处于探索阶段,标准治疗模式仍是手术结合围手术期化疗。对于微卫星稳定型局部进展期直肠癌,一方面通过加强新辅助治疗提高完全缓解率,提高器官保留率,另一方面通过选择性去放疗,保存器官功能,提高生活质量。本文针对基于器官保留策略的局部进展期结直肠癌新辅助治疗策略进行综述。

关键词：结直肠肿瘤,局部进展期微卫星稳定新辅助治疗临床完全缓解器官保留

一种面向舰船结构毁伤的大变形流固耦合数值计算方法

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计算力学学报 2024年第2期41卷 335-343页

作者：王杰王景焘黄超伍洋刘娜张磐中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

水下爆炸导致舰船结构毁伤是一个复杂的非线性大变形流固耦合过程,高精度的流固耦合计算是获得高置信模拟结果的关键。基于浸没边界思想,本文提出一种面向大变形壳理论的流固耦合数值方法,可精确刻画流固耦合界面并高效求解流固界面约... 详细信息

水下爆炸导致舰船结构毁伤是一个复杂的非线性大变形流固耦合过程,高精度的流固耦合计算是获得高置信模拟结果的关键。基于浸没边界思想,本文提出一种面向大变形壳理论的流固耦合数值方法,可精确刻画流固耦合界面并高效求解流固界面约束方程。基于该方法,本文提出了完整的适用于水下爆炸舰船结构毁伤的大变形流固耦合数值计算方案,并基于大规模并行编程框架,研发形成适用于舰船结构毁伤的流固耦合大规模并行计算软件。与泰勒平板理论解和水下爆炸结构冲击响应实验数据等进行对比表明,本文方法可有效模拟大变形流固耦合工程问题,具备较高数值求解精度。在此基础上,完成了水下爆炸整船结构毁伤过程大规模数值模拟。该方法可有效应用于舰船毁伤等级评估,应用前景广阔。

关键词：大变形流固耦合浸没边界法舰船结构毁伤并行编程框架

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基于领域分析的结构线性静力软件串并行一致化方法

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计算机科学 2024年

作者：唐德泓杨浩文龙飞徐正秋四川中锐信息技术有限公司中物院高性能数值模拟软件中心北京应用物理与计算数学研究所

并行CAE软件的计算结果串并行一致性是其计算结果可信的必要条件。然而，软件研发时常引入串并行不一致缺陷，其形式众多，现象相互耦合，散布于海量代码中，成为实现CAE软件串并行一致性的挑战。本文以结构线性静力软件的串并行一致性... 详细信息

并行CAE软件的计算结果串并行一致性是其计算结果可信的必要条件。然而，软件研发时常引入串并行不一致缺陷，其形式众多，现象相互耦合，散布于海量代码中，成为实现CAE软件串并行一致性的挑战。本文以结构线性静力软件的串并行一致性需求为切入点，针对现有的“专家知识法”与“缺陷定位法”应用于CAE软件串并行一致化时存在的粒度粗、准度差、成本高与缺乏系统性问题，引入领域分析方法，并与专家知识和数据流状态比对结合，提出了一种适用于结构线性静力的串并行一致化方法，实现了结构线性静力软件串并行不一致缺陷的细粒度、高准度与低成本系统性识别与修复。基于前述方法形成相关工具，并将方法与工具应用于SSTA的串并行一致化，识别并修复其中8处串并行不一致缺陷，使其通过90余真实模型的串并行一致考核，并实现串并行结果严格一致；同时，该方法与工具还将串并行不一致缺陷定位耗时由平均大于两人天降低至数人时。

关键词：串并行一致化结构线性静力软件串行代码并行化领域分析缺陷定位

高碳钢弹片疲劳断裂失效分析及热处理工艺改进

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金属热处理 2024年第6期49卷 295-300页

作者：王亚蒙徐志文郜晋锋许金玲广东领益智造股份有限公司

应用于某无线耳机充电器的高碳钢弹片在疲劳试验中出现开裂，通过对弹片进行断口、显微组织观察和硬度检测，结合其热处理工艺和疲劳试验工况进行综合分析，确定了弹片的断裂模式及产生原因。结果表明，断裂模式为低应力疲劳断裂，产生... 详细信息

应用于某无线耳机充电器的高碳钢弹片在疲劳试验中出现开裂，通过对弹片进行断口、显微组织观察和硬度检测，结合其热处理工艺和疲劳试验工况进行综合分析，确定了弹片的断裂模式及产生原因。结果表明，断裂模式为低应力疲劳断裂，产生原因是弹片经等温淬火和回火后组织内有大量的未溶碳化物，在耐久测试中，弹性臂的圆弧过渡区产生应力集中引发裂纹萌生和扩展，进而导致断裂。结合实际生产条件，对热处理工艺进行了改进设计，取得了良好的效果。最佳热处理工艺为：碳势0.75%下830℃×20 min淬火+305℃×35 min盐浴等温淬火+305℃×90 min回火。经改进工艺处理后的弹片，维氏硬度为584 HV0.2,耐久试验测试寿命均超过9×10～4次。

关键词： 1074钢弹片疲劳断裂热处理显微组织硬度

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论建筑设计中低碳材料的应用与评价

居舍 2024年第12期 116-118页

作者：张奉堂中匠民大国际工程设计有限公司

为应对气候变化带来的挑战，本文深入研究了建筑设计中低碳材料的应用与评价，提出了基于生命周期评估、碳足迹计算及经济输入输出分析的评价方法，旨在为建筑专业人员提供低碳材料选择与应用的参考。

关键词：低碳材料建筑设计应用与评价

庚酰化乙二醇壳聚糖温敏性水凝胶的制备及其药物缓释

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2674-2682页

作者：韩晓杰李征征天津科技大学化工与材料学院天津300457 沂水县第四中学临沂276405 复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

为了制备一种物理交联的温敏性水凝胶,本文选择水溶性乙二醇壳聚糖(GC)作为基体,通过庚酸酐与GC分子链上的氨基进行酰化反应实现改性,合成了具有不同庚酰度(DS)的庚酰化乙二醇壳聚糖(HAGC)。庚酸酐与GC分子链上氨基的进料摩尔比在0.2~0... 详细信息

为了制备一种物理交联的温敏性水凝胶,本文选择水溶性乙二醇壳聚糖(GC)作为基体,通过庚酸酐与GC分子链上的氨基进行酰化反应实现改性,合成了具有不同庚酰度(DS)的庚酰化乙二醇壳聚糖(HAGC)。庚酸酐与GC分子链上氨基的进料摩尔比在0.2~0.25之间,DS介于26.4%~31.5%。通过在GC骨架上引入疏水性庚酰基团,提高GC在有机溶剂中的溶解度和体外生物降解性,而且还引入了温敏性溶胶-凝胶转变性质。HAGC通过分子间相互作用(氢键和亲疏水相互作用)发生物理交联,响应环境温度变化而发生溶胶-凝胶相变,通过改变HAGC的DS和溶液浓度,可有效调节HAGC水凝胶的溶胶-凝胶转变温度处于25~37℃之间。HAGC水凝胶具有三维多孔结构,随着DS增加,HAGC水凝胶的交联密度增大、溶胀比降低、药物释放速率减慢。HAGC水凝胶对吉西他滨具有缓释作用,药物释放时间可达5天,药物释放率达到70%~91%。HAGC水凝胶以其优良的温敏性能,在药物注射载体领域具有重要的应用价值。

关键词：乙二醇壳聚糖庚酰化温敏性水凝胶溶胶-凝胶转变药物缓释