虚拟仿真在能源动力类专业实验教学中的应用

以能源与动力工程专业本科教学专业核心课程中的重点内容—空化现象为例,介绍了江苏大学能源与动力工程学院在“新工科”背景下利用虚拟仿真平台进行能源与动力工程专业本科生实验教学改革的情况。课程基于虚拟仿真实验平台技术实现空化现象的可视化与控制,以泵为载体,使学生在理解空化现象的基础上,掌握泵的空化性能与运行特性;掌握空化实验平台的具体操作步骤,学习数据采集与分析方法。可以达到传授专业核心知识、解释复杂现象、启发专业思维的教学目的。

鄂尔多斯盆地神木–佳县区块深部煤层气地质特征及勘探开发潜力

我国深部(以下均指埋深大于2000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。与中浅部相比,深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性,急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部,目前尚处于深部煤层气勘探的起步阶段,深部煤层气富集特征及开发潜力等尚不明确。基于研究区近期实施的地震资料、300余口井的测井资料和4口取心井的参数资料等,系统分析煤储层基础地质特征,总结煤层气富集主控因素与富集规律,类比剖析研究区深部煤层气勘探开发潜力。研究区深8号煤的镜质体反射率介于0.7%~1.8%,大部分区域煤层演化已处于热解生气高峰,区域上煤层净煤厚度高达7~8 m,煤层发育稳定,构造相对简单、水动力封闭性较强、顶底板封盖条件较好,为煤层气大面积连续成藏提供了优越条件,其中佳县南区的煤层气资源条件最好。与鄂尔多斯盆地东部其他区块深部煤层相比,研究区煤层中游离气占比明显更高(15.21%~46.47%),煤层中吸附气主要受吸附压力封存控制,而游离气受毛管力封闭与浮力重力分异双重控制,两种封存机制共同决定了深部煤层含气量的垂向分带与平面分区,以佳县南部为例总结了吸附气吸附压力主控、游离气毛管压力封闭与重力分异耦合控制的典型深部煤层气富集模式。与临兴区块和大宁–吉县区块类比分析结果表明,神木–佳县区块具有较好的煤层气资源基础、储层改造条件和高产潜力,预示了此区块深部煤层气规模化开发的美好前景。此外,大宁–吉县区块深部属典型的高煤阶煤,而神木–佳县深部为中煤阶煤,因此,该研究认识进一步丰富完善了深部煤层气富集理论,对于全国深部煤层气勘探开发实践有重要指示意义。

高寒区披碱草属种质资源花序分支与种子产量的关系分析

披碱草属牧草生态适应性强,是青藏高原地区草地质量改善的主要种质资源。为探究披碱草属花序分支与未分支花序的种子产量差异及花序分支性状与种子产量的关系,本研究以来自青藏高原不同地区的75份披碱草属种质资源为试验材料,分析比较了发生分支和未发生分支的花序种子产量,同时对花序分支性状与种子产量进行相关性分析、主成分分析和通径分析。结果发现:花序分支种子产量均显著高于花序未发生分支的种子产量(P<0.05);分支穗种子重、总花序重、分支穗种子数、小穗数与种子产量关系密切,相关系数分别为:0.94,0.99,0.71和0.86。试验结果表明,在生产中可通过增加总花序重、分支穗种子数、主轴种子数来增加分支穗种子重,进而显著提高种子产量。披碱草属花序分支性状对种子产量影响较大,可为披碱草属牧草种质资源筛选利用和小麦族的育种提供帮助。

木质纤维生物质组分新型分离方法的研究进展

木质纤维生物质是地球上最丰富的可再生资源,被认为是最有希望的化石资源替代物。如何有效地将木质纤维原料转化生物材料、化学品和生物燃料等高值产品是科技工作者一直研究的热点课题。探索高效绿色的分离技术,将木质纤维生物质分解为易于转化的纤维素、半纤维素和木质素,是实现木质纤维资源高值化、多元化利用的关键。本文旨在介绍木质纤维生物质全组分分离工艺的研究进展,重点介绍4种新型的组分分离方法,包括有机溶剂法、离子液体法、低共熔溶剂法,以及“木质素优先”策略下催化分离法,探讨了上述新型分离方法的发展现状和产业化过程中面临的挑战,并展望了其未来发展的前景。

水射流空化对NiTi形状记忆合金显微组织和超弹性的影响

为了探究水射流空化对NiTi形状记忆合金的显微组织和性能的影响机制,采用水射流空化发生装置在自来水介质中对NiTi形状记忆合金进行不同时间的射流空化试验,并借助SEM,XRD,TEM、显微维氏硬度计、纳米压痕仪、激光共聚焦显微镜对样品的显微组织、物相和性能进行表征.结果表明:在射流空化20 min内,NiTi形状记忆合金表面显微硬度和超弹性均随射流时间的延长而增加;当射流时间为15 min时,NiTi形状记忆合金中出现大量位错,表面显微硬度HV达到最大值340.35(载荷约为0.245 N),与原样相比提高约34%;水射流空化对NiTi合金的影响层深度约为300μm;以纳米压痕能量恢复率来衡量合金的超弹性,在水射流空化15 min内,合金的弹性能量恢复率从38.25%提升至45.70%,表明水射流空化处理可有效提升试样的超弹性;NiTi形状记忆合金中显微硬度和超弹性的提升可归因于合金中的位错增殖.

基于数字麦克风阵列的声源定位系统研究

针对当前多麦克风定位阵列需要较大体积、信号采集流程较繁琐、效率较低、实时定位效果差的问题,设计了一个使用3个数字麦克风组成阵列进行声源定位系统;该系统利用3个麦克风的时域信息,采用广义互相关算法对达到时间延迟进行计算,通过阵元几何关系并利用阵元信号的时延,获得了在室内环境下较好的声源定位效果;系统硬件以MAXI-Bit为主控芯片,选用数字麦克风组成三元线阵采集声音数据,MCU采集麦克风信号并进行数据处理实现声源定位;最后,在LCD屏上实时显示声源的方位和距离;此外,为了更加直观地反映声源定位的准确度,还设计了舵机控制模块,舵机模块上固定激光灯指示声源,舵机转动角度随声源位置改变而实时改变;经测试,该系统最大误差为4.68%,且舵机上的激光灯可以随声源位置改变而实时指向声源;该系统可以应用在机械设备故障诊断、鸣笛抓拍等领域,从而提高生产效率。

南海神狐海域天然气水合物微观赋存特征的超分辨率CT图像识别

南海神狐海域是我国天然气水合物资源勘探开发的主要目标区之一,2017和2020年先后两次现场试验性开采证实了水合物资源的利用前景。目前,对该地区含水合物储层的精细评价还有待进一步提升,水合物在沉积物孔隙空间中的微观赋存形态是其中的重要影响因素。针对水合物微观赋存形态CT图像表征存在的分辨率不足的问题,建立了一种基于自监督学习的数字图像超分辨率重建算法,实现了CT扫描图像空间分辨率的2倍和4倍提升。在此基础上,对南海神狐海域含水合物沉积物孔隙结构演化规律和水合物微观赋存特征进行了形态表征。由于南海沉积物中存在大量有孔虫壳体,水合物主要占据有孔虫壳体内部空间并堵塞了空隙间的连通喉道,显著降低了沉积物的气、水渗透能力;然而,水合物未能全部占据整个孔隙空间,仍然会有少量的气体和水残留,气体则主要分布于水合物颗粒内部,而水则主要分布在水合物颗粒表面,上述实验结果对地震、测井等现场勘探数据解释具有一定的指导意义。

水介质复合消声器传递损失特性分析

为了降低水介质管路系统的低频噪声以及更加准确地预测水介质消声器传递损失,设计一种水介质复合消声器,使用结构声耦合数值模型分析消声器的声学特性。计算壁厚为150 mm的穿孔管消声器传递损失,并与刚性条件下的数值结果进行比较,验证方法的正确性;研究弹性腔壁与水介质的耦合作用以及不同结构参数的穿孔管和内插管对消声器传递损失的影响。数值研究表明:复合消声器的消声效果相较于传统的穿孔管消声器有较大提升;降低腔壁材料的弹性模量会使结构声耦合效应增强,低频消声性能得到提高;增加腔壁材料的阻尼系数,通过频率处的消声效果得到提高;减小腔壁壁厚有利于低频消声效果的提高,但不利于宽频范围的消声性能;复合消声器内加入内插管后,消声效果在较大频率范围内得到提升;改变穿孔管的结构参数,对低频消声效果影响不大。

天然气水合物微观测试技术与应用进展

天然气水合物作为一种重要的战略资源,其在沉积物中的动态聚散过程非常复杂,涉及的许多科学问题需要从微观层面来解答。微观测试技术可以在毫米、微米甚至纳米尺度上获取研究对象的状态、演化等特征信息,是天然气水合物基础研究的重要手段。本文系统回顾了基于X射线计算机层析扫描(X-CT)、X射线衍射(XRD)、固体核磁共振(NMR)、低场核磁共振(LFNMR)、拉曼光谱(RM)、扫描电子显微镜(SEM)和高压差示扫描量热(HPDSC)等技术建立的天然气水合物微观测试技术体系;重点介绍了各项技术的特点及进展,以及相关微观测试技术在含水合物沉积物微观结构量化表征、微观渗流特征等方面的应用成果与最新进展;提出了天然气水合物微观测试技术与应用的研究方向与趋势,旨在为天然气水合物的深入研究提供更多思路。

基于自动编码器降维的Cox神经网络扩展模型在肺腺癌组学数据中的应用

目的 在自动编码器对肺腺癌基因表达组学数据进行降维的基础上,构建Cox的神经网络扩展模型,从而对肺腺癌患者预后进行预测。方法 首先通过两种无监督学习方法:自动编码器和主成分分析分别对肺腺癌的基因表达数据进行降维,然后构建Cox-nnet模型,并与DeepSurv模型进行比较,从中选择预测性能较好的方法来识别肺腺癌的高低危患者。结果 在TCGA与GEO两个数据集中,基于自动编码器降维后的Cox-nnet模型均有较好的一致性指数与AUC值,且高低预后两组患者的生存率都具有统计学差异。结论 自动编码器比主成分分析更适用于基因表达数据的无监督降维,且经自动编码器降维后的Cox-nnet模型拥有较好的预测性能,可以明显地区分肺腺癌的高低危患者,为肺腺癌的预后研究提供科学依据。

高寒区披碱草属花序分支种质资源穗型特征分析

披碱草属牧草生态适应性强,是青藏高原地区草地改良的主要种质资源。为了研究高寒地区披碱草属种质资源花序分支穗型的多样性,本研究以来自青藏高原不同地区的76份披碱草属花序分支种质资源为对象,测量和分析了花序分支的24个表型性状。结果发现:(1)76份种质资源群体间变异大,24个性状多样性指数高,各表型性状多样性指数H′平均为5.19。(2)披碱草属花序分支仅有一级分支,发生的分支数均值为7.03个,分支率均值为33.90%,分支一般发生在主花序轴中下部,分支始点变异系数最大(98.14%)。(3)相关性分析发现,分支数与分支率、分支宽度、分支穗总长、花序总长均呈极显著正相关;分支率与分支宽度、分支终点均呈极显著正相关;分支穗总长与花序总长、分支穗种子数均呈极显著正相关。(4)主成分分析表明,前4个主成分贡献率达84%,第1主成分(36%)与花序分支的数量和长度密切相关,反映了分支特征相关的变异;第2主成分(30%)反映了种子重量和分布特征;第3主成分(12%)反映了分支发生的位点和总花序长度等变异特征;第4主成分(6%)反映了分支轴占花序长的比例和种子数质量密度等特征。(5)聚类分析表明,76份披碱草属花序分支种质资源可分为3类,包括少分支型、多分支型和均衡分支型;在此基础上通过亲缘关系分析,进一步分为9类种质,包括高位多支型、密支型、长支稀疏型、均衡分支型、重籽多产型、中等分支型、稀疏分支型、短支少产型、均匀稳产型。9种类型主要体现了分支特征和种子产量特征,为进一步筛选理想的花序分支穗型提供了基础。本研究的76份披碱草属花序分支种质资源多样性高,表型差异大,分支的发生改变了种子产量的格局,研究结果为改良高寒地区披碱草属牧草的种子产量提供了理论基础。

MG@ZIF7-MIP的制备及对水环境中双酚A的电化学传感检测

为了解决常规双酚A检测分析方法无选择性、需要标准样品、预处理过程复杂等缺陷,以磁性石墨烯(MG)为基底、ZnO作为Zn源在MG表面原位生长ZIF-7,合成了高效导电复合膜MG@ZIF-7;选择MG@ZIF-7为载体、内分泌干扰物双酚A(BPA)为模板分子、丙烯酰为功能单体、二乙烯基苯为交联剂,采用表面分子印迹技术成功制备了分子印迹杂化膜(MG@ZIF7-MIP),并通过TEM、XRD、XPS、FT-IR等测试手段对其进行了分析表征;构建了以MG@ZIF7-MIP修饰电极为工作电极的分子印迹电化学传感器,对水环境中内分泌干扰物BPA进行选择性检测。结果表明:MG@ZIF7-MIP修饰电极对BPA的线性响应范围为0.001~0.100μmol/L(R=0.9763),响应平衡时间为4 min,检测限为9.84 ng/L(S/N=3),建立了一种快速响应、实用性强、高灵敏检测双酚A的分析方法。

寒地老年患者维生素D含量与肌少症相关性研究

对寒地老年肌少症患者应用维生素D治疗的疗效进行分析,探究寒地老年患者维生素D含量与肌少症的相关性。方法 选取2023年1月-2024年1月间齐齐哈尔市第一医院老年医学科收治的40例年龄≥60岁的处于维生素D缺乏状态的寒地肌少症患者进行临床研究,并采用随机数表法将所有患者分为实验组(n=20)和对照组(n=20)。对照组患者给予中国老年人肌少症诊疗专家共识(2021)推荐的诊疗方案,包括改变不良生活习惯、积极治疗慢性基础疾病、进行营养风险筛查,适量补充蛋白质、抗阻训练,并同时联合有氧、拉伸和平衡运动。实验组在对照组的基础上给予维生素D补充治疗,每日口服维生素D800IU。本研究将通过比较实验组和对照组治疗前后的维生素D含量、四肢骨骼肌量、握力、活动能力测试、6m步速、起立-行走计时测试、Morse跌倒评估量表和出院后半年患者再住院率差异,验证寒地老年患者维生素D含量与肌少症的相关性。结果 两组患者治疗前的维生素D含量、四肢骨骼肌量、握力、简易体能状况量表(SPPB)分值、步速、起立-行走计时测试(TUG)结果、Morse跌倒评估量表(MorseFallScale)分值差异无统计学意义(P>0.05);实验组治疗6个月后维生素D水平、握力、简易体能状况量表分值、6m步速、起立-行走计时测试结果均高于对照组(P<0.05);而实验组的Morse跌倒评估量表分值低于对照组(P<0.05)。两组治疗前后四肢骨骼肌量差异无统计学意义(P>0.05)。结论 寒地老年患者维生素D含量与肌少症具有一定相关性,对维生素D缺乏状态的寒地老年肌少症患者进行维生素D补充治疗可以提高肌肉力量,更好地保护躯体功能,保证生存质量,是促进康复的有效手段。

游离同侧骨间背动脉多个穿支皮瓣修复多指皮肤缺损

目的探讨多手指皮肤缺损的修复方法。方法回顾性分析2019年9月—2022年6月陆军第80集团军医院全军创伤骨科研究所收治的2~3个手指皮肤缺损伤患者9例,男性6例,女性3例;年龄34~57岁,平均46.2岁;机械性损伤7例,重物挤压伤2例。全部患者Ⅰ期行清创负压封闭引流(VSD),Ⅱ期应用游离同侧骨间背动脉的多个穿支皮瓣分别修复多指创面,皮肤软组织缺损面积1.5 cm×3.0 cm~2.5 cm×6.5 cm,皮瓣切取面积2.0 cm×3.5 cm~3.0 cm×7.0 cm,皮瓣供区直接缝合,皮瓣皮神经与指神经残端或指背神经残端吻合重建感觉功能,观察皮瓣血运、外观、质地及静态两点辨别觉。根据中华医学会手外科学会上肢部分功能评定试用标准评定并按照英国医学研究会评定标准评估感觉恢复程度。结果9例皮瓣均未出现动脉危象,1例中指皮瓣第2天出现静脉危象并形成黑色结痂,退痂后外观无明显异常。患者均获9~12个月随访,平均11.3个月。皮瓣均愈合良好,供区直接缝合或植皮,仅遗留不明显瘢痕。皮瓣两点辨别觉为6.0~11.0 mm,平均8.7 mm。根据中华医学会手外科学会上肢部分功能评定试用标准,优8例,良1例;按照英国医学研究会评定标准,皮瓣感觉均恢复至S3+。结论游离同侧骨间背动脉多个穿支皮瓣具有易切取、血管较恒定、外形美观等优点,可同时修复多指皮肤缺损并恢复部分感觉功能,是治疗多手指皮肤缺损的有效方法。

结构加固技术在既有建筑改造工程的应用研究

在既有建筑改造中合理应用结构加固技术,可有效实现建筑结构稳定性提升、建筑使用周期延长。在分析既有建筑常见结构加固技术的基础上,研究既有建筑结构加固工程改造实施要点,结合工程实例,详细论述了结构加固技术在既有建筑改造工程的实际应用过程,根据建筑实际改造要求建立对应的改造措施方案,以达到建筑预计的改造目标。

季节性氮磷配施提升环湖寒生羊茅生产性能

为明确秋收后施肥对翌年环湖寒生羊茅生产性能的影响,本研究于2018-2019年以5龄环湖寒生羊茅为试验材料,对比秋季施肥和春季施肥下环湖寒生羊茅的饲草和种子生产性能及肥料利用效率。试验设置0(N_(0))和60(N_(60))kg·hm^(-2)2个施氮水平,0(P_(0))、60(P_(60))、75(P_(75))和90(P_(90))kg·hm^(-2)4个施磷水平,共计8个处理组合。测定株高、茎粗、生殖枝数、地上生物量和种子产量等农艺性状。结果表明:1)秋季和春季施氮肥均可提高环湖寒生羊茅地上生物量和种子产量,增幅分别在62.79%和12.58%以上。但秋季施肥具有刺激生殖枝数进而保持种子生产的优势,春季施肥有促进饲草生产的优势。秋季施氮较春季提升种子产量的增幅为37.38%~73.99%。春季施氮较秋季提升地上生物量的增幅为6.47%~51.19%。2)氮肥是促进5龄环湖寒生羊茅生产性能的主要肥料。施氮对株高、生殖枝数、地上生物量和种子产量的提升幅度分别为20.24%、19.10%、133.94%和89.66%。单施磷肥可降低株高和生殖枝数,降幅分别为3.12%和3.79%。由于氮肥和磷肥对种子生产的协同作用,种子产量较大值出现在N_(60)P_(75)水平,在秋季施肥时高达233.19 kg·hm^(-2)。3)对地上生物量和种子产量的肥料利用效率分析发现,磷肥的偏生产力和农学效率不存在施肥季节差异(P>0.05)。氮肥的偏生产力和农学效率对种子产量的影响表现为秋季施肥分别是春季施肥的1.37和2.74倍以上。在施肥量方面发现无论春季还是秋季施肥,在仅施氮处理有最大的肥料偏生产力和农学效率。在同一施氮水平,随施磷量增加肥料利用效率呈下降趋势。4)生殖枝数与种子产量间相关性系数均保持在0.809(P<0.01)以上,通过线性方程能较好拟合生殖枝数与种子产量、种子产量与地上生物量和株高与地上生物量之间的关系。综合地上生物量和种子产量的生产性能及肥料利用效率的表现,应重视氮肥对于生长年限较长的环湖寒生羊茅的利用。

青藏高原高寒区不同无芒雀麦种质资源种子产量评价

为青藏高原高寒地区筛选出适宜种植推广的无芒雀麦种用型资源,对已筛选出饲草产量高的14份无芒雀麦在青海省海北州西海镇分别从籽粒产量、营养成分和种子活力进行评价,为青藏高原饲草兼种用型无芒雀麦品种选育提供理论依据。结果表明:除B10外,其余材料2年间的种子产量均存在显著差异(P<0.05);B14的两年累计种子产量表现最高,为8314.99 kg/hm^(2)。从无芒雀麦各材料产量与产量性状相关性分析结果来看,单序籽粒数、有效分蘖、单序籽粒重和小穗宽与种子产量显著正相关(P<0.05),其中有效分蘖与种子产量间的正相关性最大,且其对种子产量增产的直接效应最大,可作为种用型无芒雀麦种子产量评价的关键性状。综合以上生产性能、营养品质和种子活力,以B14、B13和B10,3份无芒雀麦资源总体表现较好,适合于青藏高原高寒区推广种植。

多模态超声在诊断梨状肌综合征中的应用价值

目的:探讨多模态超声在梨状肌综合征(PMS)诊断中的应用价值。方法:选取2021年1月至2023年5月我院诊治的70例单侧患病的梨状肌综合征患者,行梨状肌(PM)二维超声、剪切波弹性成像(SWE)及超微血流成像(UMA)检测,用组内相关系数(ICC)评估同一和不同观察者间的检测一致性,获得并比较健侧和患侧的PM厚度、杨氏模量平均值(Emean)、血流像素比(CPP),绘制ROC曲线,计算曲线下面积(AUC)。结果:同一观察者检测PM厚度、Emean及CPP有较好的一致性(ICC分别为0.91、0.85、0.86),不同观察者间检测PM厚度、Emean及CPP也有较好的一致性(ICC分别为0.87、0.87、0.84),患者患侧较健侧PM厚度更厚、Emean更高、CPP更高,差异均具有统计学意义(P<0.05);ROC曲线结果显示PM厚度诊断PMS的AUC为0.743,截断值为22.5 mm,灵敏度为80.0%,特异度为61.4%;Emean诊断PMS的AUC为0.837,截断值为32.5 kpa,灵敏度为77.1%,特异度为81.4%;UMA诊断PMS的AUC为0.695,截断值为0.555%,灵敏度为61.4%,特异度为80.0%;三指标联合诊断PMS的AUC为0.894,灵敏度及特异度均为84.3%。结论:在二维超声检查的基础上,联合SWE、UMA多模态超声技术方法,可以提高对梨状肌综合征的诊断效能。

基于改进甲壳虫全域搜索算法的机织物疵点检测

为解决深度学习模型在面对跨场景的织物疵点检测时存在泛化性能差的问题,在甲壳虫全域搜索算法(BAS)的基础上添加了本地搜索能力构建了一种基于甲壳虫算法的混合算法,该算法可具体分为训练阶段和检测阶段。在训练阶段,通过对无疵点织物进行训练构建二维Gabor滤波器,然后使用改进BAS的混合模型对Gabor滤波器的参数进行了优化,使改进后的算法具备全局搜索和局部搜索的能力;在检测阶段,根据在训练阶段获得最佳参数构造Gabor滤波器,对待检测的织物图像进行卷积运算,并对卷积后图像进行二值化处理,最终识别待测试织物是否含有疵点。实验结果表明:该方法的特征提取具有良好的类别区分性,更加集中在疵点范围内,检测准确率可达99.26%,具有良好的稳定性和泛化性能。

稀疏颗粒流体系统的微极流体模型描述:以顶盖驱动方腔流为例

因粒子和流体介质属性不同,稀疏颗粒流体系统常表现出相反的流动增强和减弱行为.为基于一组方程描述稀疏颗粒流体系统相反的流动行为,文章推荐了微极流体模型,并通过对微结构参数(耦合数和无量纲特征长度)的全面分析,尝试给出描述不同流动行为的参数区间.首先,梳理微极流体模型和微结构参数的物理意义,基于OpenFOAM库建立了微极流体控制方程的有限体积离散求解方案,并在一维微极泊肃叶流动中验证了其准确性.随后,基于顶盖驱动方腔流,开展了大范围微结构参数组合下的流体动力学行为计算,分析各微结构参数及其组合对流体速度、微转动、动能以及总能的影响规律.结果表明微极流体模型能够描述稀疏颗粒流体系统呈现的流动增强和减弱行为,且存在一个微结构参数临界区间,当耦合数和无量纲特征长度的乘积N·L<20.48时,微极流体模型可描述流动减弱现象;当N·L>28.16时,可描述流动增强现象.微极流体模型较完备的物理参数使得其在描述不同颗粒流体系统行为时更具普适性,有望扩展颗粒流体系统研究的理论基础.