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曲面边界黏性绕流的湍流模型改进方法研究

力学学报 2024年第1期56卷 58-69页

作者：唐聃戴绍仕谷慧群 Bassam A.Younis 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 加利福尼亚大学戴维斯分校美国加利福尼亚州戴维斯95616

多尺度旋涡现象广泛地存在于工程领域的湍流中.研究湍流的重要方法是大涡模拟,但大涡模拟中的过度耗散问题是曲面边界、多尺度旋涡模拟所面临的主要困难.为了克服过度耗散的缺陷,使大曲率曲面边界的多尺度涡流脉动特性预报更准确,文章... 详细信息

多尺度旋涡现象广泛地存在于工程领域的湍流中.研究湍流的重要方法是大涡模拟,但大涡模拟中的过度耗散问题是曲面边界、多尺度旋涡模拟所面临的主要困难.为了克服过度耗散的缺陷,使大曲率曲面边界的多尺度涡流脉动特性预报更准确,文章采用正则化变分多尺度模型(RVM)改进了壁面自适应涡黏模型(WALE)中的亚格子模型,并采用C++语言在Open FOAM开源平台实现了计算代码编译.文章以经典圆柱黏性绕流作为曲面边界黏性绕流的代表,讨论了改进的大涡模型(MWALE)中滤波算子对亚临界雷诺数(Re=4.0×10^(4))波算子阶数(n)敏感.四阶滤波算子(n=2)能准确地预报圆柱壁面的平均涡量及尾流瞬时涡量分布、再循环旋涡长度和速度剖面,而二阶滤波算子(n=1)无法准确地预测分离区和尾流区内脉动速度剖面,因此在强压力梯度区四阶滤波算子预测的压力分布、脉动升阻力与实验结果吻合的更好,能更准确地捕捉到多尺度旋涡结构.

关键词：多尺度涡流改进的大涡模型滤波算子圆柱绕流

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远海低频电磁信号波导信道的试验研究

振动与冲击 2024年第16期43卷 159-165页

作者：刁逸帆余白石余亮蒋伟康上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 汉江国家实验室武汉430000

轴频电场可作为新型物理场特征实现对远海水下目标的有效探测,但海水中电磁波衰减太快,极大地影响了电场探测范围。为实现远海目标探测,设计了深海波导信道的验证方案,开展试验研究,测量分析了深海波导信道的波速。提出了Vold-Kalman谐... 详细信息

轴频电场可作为新型物理场特征实现对远海水下目标的有效探测,但海水中电磁波衰减太快,极大地影响了电场探测范围。为实现远海目标探测,设计了深海波导信道的验证方案,开展试验研究,测量分析了深海波导信道的波速。提出了Vold-Kalman谐波提取算法以解决复杂干扰导致目标信号提取时相位特征丢失问题。在湖泊和海洋试验中应用Vold-Kalman谐波提取算法成功验证了深海轴频电场波导信道存在的合理性与有效性,这一发现将轴频电场低频目标探测距离由3 km扩大到20 km,提高了远海目标探测的能力。

关键词：轴频电场远场探测信号提取深海波导

整合设计策略下的工程化类器官与类器官芯片技术

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合成生物学 2024年

作者：胡可儿王汉奇黄儒麒张灿阳邢新会马少华清华-伯克利深圳学院深圳湾实验室清华大学深圳国际研究生院工业生物催化教育部重点实验室

类器官和类器官芯片技术是一种由干细胞或特定类型的细胞在体外培养而成的模拟真实器官功能和微环境的三维组织结构，帮助研究者更准确地研究生物过程、疾病机制，为体外疾病模型的建立、药物筛选和个性化医疗提供了新的可能性。然而，... 详细信息

类器官和类器官芯片技术是一种由干细胞或特定类型的细胞在体外培养而成的模拟真实器官功能和微环境的三维组织结构，帮助研究者更准确地研究生物过程、疾病机制，为体外疾病模型的建立、药物筛选和个性化医疗提供了新的可能性。然而，当前类器官模型的构建还存在无法全面、准确模拟体内生物过程的诸多问题。为应对这一挑战，本文将讨论利用基于工程化原理的整合设计策略，指导类器官与类器官芯片技术的进一步优化，并通过将器官发育和疾病发展中的生物要素与跨学科工程方法建立合理的系统性联系，实现类器官的在时间维度和空间维度上高度模拟体内器官自组织过程、结构与形态构建、生物功能获取的目标。进一步，利用整合高维数据集的数字孪生类器官系统，实现对类器官与类器官芯片的大数据管理、分析、追踪，将有助于更准确的疾病分析、指导预测、提出提前干预方案，推动精准医疗向“治未病”时代的进步。

关键词：类器官类器官芯片整合设计策略跨学科数字化类器官

浓度依赖的掺铕硅酸钇晶体的光学和自旋非均匀展宽

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物理学报 2024年第10期73卷 30-36页

作者：梁澎军朱天翔肖懿鑫王奕洋韩永建周宗权李传锋中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室合肥230026 合肥国家实验室合肥230088

可移动量子存储器是实现长距离量子通信的一种可行方案,该方案需要量子存储介质拥有小时量级的存储寿命.同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体是实现这一应用的重要候选材料,但其较宽的非均匀展宽对其光存储效率和自旋存储寿命都... 详细信息

可移动量子存储器是实现长距离量子通信的一种可行方案,该方案需要量子存储介质拥有小时量级的存储寿命.同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体是实现这一应用的重要候选材料,但其较宽的非均匀展宽对其光存储效率和自旋存储寿命都构成了显著限制.本文自主生长了不同掺杂浓度的同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体,讨论了影响非均匀展宽的机制和未来进一步控制非均匀展宽的方法,为超长寿命可移动量子存储器的实现奠定了基础.

关键词：稀土掺杂晶体量子存储光学非均匀展宽自旋非均匀展宽

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基于思辨的话语性设计思维模式探索与实践

包装工程 2024年

作者：王蕾陈泊霖刘松郭文静佛山大学广州国家实验室

目的研究围绕思辨设计视阈下的设计创新展开研究，通过话语性设计这一枢纽实现思辨设计与产品创新的耦合，构建基于思辨的话语性设计思维模式，为思辨设计补充方法依据。方法研究使用模型构建与实践论证的方法。首先，研究基于思辨设计... 详细信息

目的研究围绕思辨设计视阈下的设计创新展开研究，通过话语性设计这一枢纽实现思辨设计与产品创新的耦合，构建基于思辨的话语性设计思维模式，为思辨设计补充方法依据。方法研究使用模型构建与实践论证的方法。首先，研究基于思辨设计的对话性及对话性设计鼓励对话的属性构建两者联系；其次，融合未来思维和确认式设计思维提出基于思辨的话语性设计思维模式并对其进行阐释；最后，通过设计实践论证该思维模型的可行性。结果基于思辨的对话性设计思维模型通过映射场景的搭建实现核心对话问题的转换，再通过感知性场景使用户置身其中，实现与设计师的对话。结论研究探索了确认式设计和思辨设计之外的新设计思维模式，一方面有效削弱了思辨设计的精英主义，通过具身体验将思辨论题向用户进行渗透，提升了思辨论题传播的有效性与传播广度。另一方面该思维模式有利于设计师寻找商业为导向的设计方法之外的替代方案，促进设计师与用户之间关系的创新。

关键词：思辨设计话语性设计映射场景感知性场景

生物大分子的量子计算模拟:并行量子计算的初步探索

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科学通报 2024年第15期69卷 1967-1969页

作者：商红慧范逸刘杰杨金龙中国科学技术大学精准智能化学重点实验室合肥230026 中国科学技术大学合肥国家实验室合肥230088

量子计算是一项新兴的变革性的加速计算方法.它利用量子力学原理来进行新颖的计算,使得量子计算机的处理能力随着比特数的增加而呈指数级上升,这为经典计算机所无法解决的难题(比如量子计算化学)提供了有效的解决方案,可以实现对真实量... 详细信息

量子计算是一项新兴的变革性的加速计算方法.它利用量子力学原理来进行新颖的计算,使得量子计算机的处理能力随着比特数的增加而呈指数级上升,这为经典计算机所无法解决的难题(比如量子计算化学)提供了有效的解决方案,可以实现对真实量子体系的直接模拟.

关键词：量子力学原理量子计算量子体系生物大分子直接模拟加速计算变革性比特数

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省间电力现货交易优化设计与定价机制

电力系统自动化 2024年第4期48卷 76-85页

作者：刘昊郭烨孙宏斌清华-伯克利深圳学院清华大学深圳国际研究生院电力规划设计总院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 清华大学电机工程与应用电子技术系

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下，受新能源地理分布与随机性影响，以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前，中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段，需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。基于... 详细信息

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下，受新能源地理分布与随机性影响，以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前，中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段，需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。基于上述背景，设计了一种不依赖于跨区域投标者的省间电力现货交易方法。首先，提出了基于报价区的市场出清模型，采用分区边际定价的方法计算每个报价区的结算价格；然后，基于等效双边配对方法,按潮流贡献计算得到各区域间交易所需承担的输电费用；最后，采用算例验证了所提方法的有效性。与已有方法相比，所提方法在不依赖于跨区域投标者的前提下完成了跨区跨省电力交易，充分利用了输电线路容量，且市场出清过程中保护了各区域内部网架信息隐私。

关键词：省间电力现货交易市场出清结算方法输电费用定价机制

磁化水复合保氮剂对堆肥过程中氮素损失和微生物群落的影响

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农业工程学报 2024年第12期40卷 202-212页

作者：段曼莉徐洪波覃振伦吴双陈浩楠王全九周蓓蓓西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

为了研究不同保氮剂对快速堆肥过程中氮素损失及微生物群落的影响,该研究以牛粪和秸秆为原料,进行了25 d的好氧堆肥试验。试验中设置了磁化水(T1)、磁化水复合生物炭(T2)、磁化水复合硫酸亚铁(T3)、磁化水复合巨大芽孢杆菌(T4),不添加... 详细信息

为了研究不同保氮剂对快速堆肥过程中氮素损失及微生物群落的影响,该研究以牛粪和秸秆为原料,进行了25 d的好氧堆肥试验。试验中设置了磁化水(T1)、磁化水复合生物炭(T2)、磁化水复合硫酸亚铁(T3)、磁化水复合巨大芽孢杆菌(T4),不添加磁化水和保氮剂作为对照组(CK)。试验结果表明:与对照组相比,T1、T2、T3、T4均延长了堆肥的高温期,分别延长了4、5、2、4 d。T1、T2、T4的最高温较CK分别提高了3.5、8、0.5℃。从温度上来看,T1未进行二次腐熟,缩短了堆肥周期;各处理组的总氮含量较堆肥初始时提高了14.04%、18.89%、37.56%、36.27%、28.47%,总氨气排放量分别为8.12、4.37、6.60、7.32、3.95 g/d。与对照组相比,T1、T2、T3、T4均提高了堆肥的总氮含量,降低了总氨气排放量。T2总氮含量高于其他处理,T1总氨气排放量低于其他处理;与CK相比,T2促进了氮循环基因gdhA的绝对丰度,抑制了拟杆菌门的相对丰度,促进了氮素循环、堆肥进程。与CK相比T3促进了固氮基因nifH、氮循环基因gdhA的绝对丰度,促进了变形菌门的相对丰度,有利于氮素的循环;此外,结构方程显示,T2与NH_(3)排放量呈显著负效应,NH_(3)排放量与总氮损失TN_(loss)呈显著正效应,解释了生物炭通过吸附NH_(3),减少氮素损失。T3与pH值呈显著负效应,pH值与NH_(3)排放量呈显著正效应,NH_(3)排放量与TN_(loss)呈显著正效应,FeSO4的加入降低了堆体的pH值,减少氨气的排放,进而减少氮素损失;综合堆肥过程中的温度、总氮含量、总氨气排放量、氮功能基因的绝对丰度、微生物的相对丰度以及结构方程模型分析,磁化水复合生物炭在快速堆肥过程中表现出最佳的保氮效果和理想的腐熟程度。

关键词：磁化水生物炭硫酸亚铁巨大芽孢杆菌好氧堆肥氮损失

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降速方式对混流泵压力脉动特性的影响

农业工程学报 2024年第12期40卷 86-95页

作者：卢金玲王阳代俊航朱国俊宣奕帆王李科西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

混流泵在降速过程中的内部流动特性变化对其性能和稳定性有重要影响。针对这一问题,该研究探究了混流泵在降速过程中内部流动的复杂性,尤其关注不同降速方式对泵内压力脉动特性的影响。通过构建多通道测试系统,收集了混流泵在不同降速... 详细信息

混流泵在降速过程中的内部流动特性变化对其性能和稳定性有重要影响。针对这一问题,该研究探究了混流泵在降速过程中内部流动的复杂性,尤其关注不同降速方式对泵内压力脉动特性的影响。通过构建多通道测试系统,收集了混流泵在不同降速方式下的外特性参数信号和泵内压力脉动信号。并采用非稳态信号处理技术,从时域、频域和时频三方面探究不同降速方式对叶轮出口和导叶内部的压力脉动特性的影响以及二者之间的相关性。结果表明,泵内压力脉动的峰值和样本熵的变化趋势与不同降速方式的幂指数呈正相关关系;在整个降速过程中叶轮出口压力脉动对导叶内压力脉动起主导作用;叶轮出口和导叶内部压力脉动之间的相干频率主要集中于80~120 Hz之间;在不同降速过程中叶轮出口和导叶内部的压力脉动之间强相关区域的频带范围保持不变,但是强相关区域在整个降速过程频带范围中的占比有所变化;对于具有固定初始转速和目标转速的降速过程,降速方式的改变不会影响叶轮出口和导叶内压力脉动的相干频率。研究结论可为揭示混流泵瞬态运行特性及提高混流泵降速运行中的稳定性提供参考。

关键词：混流泵信号处理相关性分析传递熵压力脉动

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