双碳背景下能源动力类课程教学中虚拟仿真技术的应用——以“传热学”为例

以双碳背景下的“传热学”教学为基础,基于有限差分方法,利用C++语言开发了“传热学”虚拟教学平台。学生可通过该平台对二维稳态传热问题进行模拟,并可通过改变模型尺寸、物性及边界条件来直观地分析其对导热问题的影响。除此之外,该平台的优势在于用户可自己编写部分边界条件,对此平台进行局部修改,从而增加了此虚拟教学平台的灵活性。与此同时,用户在自编程时,可增强对数值传热学及边界条件等问题的进一步深层次理解,从而达到教学目的。

基于Logistic回归和支持向量机的早发性结直肠癌风险预测模型

目的:通过Logis tic回归和支持向量机(SVM)探究早发性结直肠癌(EOCRC)和晚发性结直肠癌(LOCRC)的危险因素,建立针对不同年龄段人群的风险预测模型并比较预测效果。方法:选择2012—2022年诊断为结直肠癌患者,记录人口学特征、临床表现、既往史、家族史、生活方式、体格检查、实验室检查及病理诊断,分别建立风险预测模型,比较两模型的ROC曲线下面积(AUROC)、准确率、精确率、召回率、F1分数。结果:综合两模型结果,EOCRC风险与出现消化道出血、腹胀腹痛、大便习惯改变等临床表现、体重减轻、肿瘤标志物升高具有较强的正相关性,与婚姻状况、阑尾切除史、糖尿病史、血脂异常病史、结直肠癌家族史也存在较弱的正相关;LOCRC风险与婚姻状况、出现临床表现、体重减轻、血脂异常、肿瘤标志物升高具有较强的正相关性,与年龄、吸烟、阑尾切除史、结直肠癌家族史也存在一定的正相关性。两模型的AUROC、准确率、F1分数相差不大,但Logistic回归模型的精确率更高而SVM模型的召回率更高。结论:EOCRC和LOCRC的危险因素不完全相同,婚姻状况、吸烟、血脂异常、肿瘤家族史在EOCRC中的贡献低于在LOCRC中的贡献。相较Logistic回归,SVM能发现更多的结直肠癌危险因素,能尽可能多的找出结直肠癌的可能患者。

基于蒙特卡洛法的喷管中强非均匀性介质辐射换热问题求解加速策略

固体火箭发动机喷管内的辐射换热不可忽视,使用传统蒙特卡洛法模拟效率低下,而现有蒙特卡洛法加速策略研究多局限于辐射物性跨越1个数量级的情况,这与实际喷管中的强非均匀性特点不符。因此,辐射物性跨越2~3个数量级时,以零碰撞蒙特卡洛法为基准,对加权零碰撞蒙特卡洛法和分解蒙特卡洛法两种加速策略进行比较探究,分别考察了灰介质立方体、非灰介质圆柱体算例。结果表明:加权零碰撞蒙特卡洛法在零碰撞衰减系数取全局最大值的60%以上、分解蒙特卡洛法在控制介质辐射物性取全局最大值的3%以内时,二者均可在保证计算精度的前提下缩减计算用时;相较分解蒙特卡洛法,加权零碰撞蒙特卡洛法的加速性能更好,其在非灰算例中的效率提升最高可达14%。此外,还提出了一种改进的轴对称网格定位方法,在几种典型路径中计算用时可缩减43%以上。

腹腔镜超低位直肠癌根治术

患者,女,38岁,体质量指数25.0kg/m^(2)。既往史:10年前剖宫产手术。因“大便习惯改变伴便血2月余”入院。查体:心肺听诊无异常,腹部平软。直肠指诊:距肛缘4cm可及直肠左前壁肿物,退指血染。肠镜提示:距齿状线2cm直肠左前壁环肠腔2/3周肿物,病理检查提示为腺癌。计算机断层扫描示直肠壁增厚,肠周淋巴结肿大,术前分期cT_(3)N_(0)M_(0)。

基于吸收光谱的火焰温度与CO_(2)浓度场协同重建

火焰温度场及组分浓度场的实时测量对燃料能量的有效利用以及控制燃烧产物具有重要作用,本文基于层析吸收光谱技术实现了对不同模态火焰温度场和CO_(2)组分浓度场的二维重建.构建了火焰温度场和CO_(2)浓度场协同重建模型,分别采用代数迭代ART(algebra reconstruction technique)算法与引入正则化技术的CGLS(conjugate gradient least sqaure)算法对火焰的温度场和CO_(2)组分浓度场进行了重建,对两种算法的重建精度、效率和抗噪性进行了研究.通过混合多种群粒子群随机寻优算法,对固定光线数目下最优测量精度的光线布置进行了求解.

基于主被动层析融合的碳烟火焰多参数场重建

为克服实际工程应用中火焰辐射特性未知导致对火焰温度和辐射特性协同重建的低效率和低精度难题,结合主动激光层析吸收光谱和被动辐射成像技术,提出一种基于主被动层析融合的高温碳烟火焰多物理场协同重建的新方法。结合多谱段下激光层析透射测量信号和火焰自发辐射光场测量信号,根据火焰弥散介质辐射传输机理建立主被动层析的多场协同重建模型,对数值模拟高温碳烟火焰和耶鲁大学实验燃烧火焰的三维辐射物性场、温度场及气固两相燃烧产物组分浓度场的协同重建进行模拟研究,并对多种测量信号的随机误差进行误差传递分析。结果表明:当激光信噪比大于25 dB时,模拟火焰衰减系数场重建的相关系数接近1,重建的温度场与真值吻合较好;当激光信噪比大于30 dB时,实验火焰碳烟颗粒浓度场重建的相关系数接近1,温度场重建相关系数约为0.83;光场信号测量噪声对温度重建精度的影响比激光测量噪声显著,应尽可能保证激光与光场测量系统的标定精度。

青海油田某区块深层岩石可压性分析

油田地层的可压性评价是油田水力压裂施工中重点关注的问题,它直接关系到最终的增产效果。对青海油田某区块的深层岩石开展可压性评价,通过定义裂缝描述指数,结合岩石力学参数和残余应力两种方法计算的脆性指数,给出了脆性指标的表征算法;利用塑性应变能定义了一种塑性指数计算方法,结合岩石力学参数表示的塑性指数,给出了塑性指标的表征算法;在脆性指标和塑性指标相互验证的前提下,基于这两种影响因素,得到了可压性指数的计算公式,利用7组试验岩芯的可压性结果对油田目标区块的水力压裂施工给出了指导性建议。

基于结构优化的矩形微通道换热特性分析

本文采用了数值模拟的方法,研究了微通道换热器结构对其内部流动与换热性能的影响,分析了不同宽高比C矩形微通道内流动与换热特性的变化,在其内部加微结构并分析微结构对换热器热性能的影响。结果表明:矩形微通道在宽高比C=1.00与宽高比C=2.00时微通道整体换热性能分别呈现出最差与最优,换热性能相差约31.5%,综合性能相差约23.6%;在宽高比C=2.00的矩形通道内表面添加微结构之后,微结构引起流道内局部扰动破坏边界层强化了流体混合的同时增强了换热,流速较小时增强效果较明显,换热最大可提高2.88倍,但伴随着巨大的压降,最大达到97.3%。

不透明材料波段法向发射率在线测量方法

提出了一种基于可调发射率红外测温仪测量不透明材料波段法向发射率的方法,并研制了相应的测量装置,同时对测量装置进行了不确定性分析。在此基础上,利用该测量装置对两种不同材料的波段发射率进行了测量,并与利用傅里叶变换红外光谱分析仪(FTIR)的能量法所测得的相同温度、相同波段内的光谱发射率进行对比,二者结果符合较好。该方法可用于近似漫射灰体不透明材料的波段法向发射率测量,具有使用简便、测量速度快、测量成本低、适用范围广等优点,可用于现场在线测量。

反演非球形粒子光学常数的理论建模

本文基于完整的辐射传输方程,结合T矩阵法和K-K关系式,建立反演非球形粒子光学常数(复折射率)的理论模型。首先以椭球粒子为例,分析了非球形粒子光学常数反演模型的适用范围,重点分析了不同尺度参数下椭球粒子的单值性和多值性问题;然后以非球形煤灰粒子为例,采用MC法进行正问题计算,所得的光谱透射率作为"实验测量值",采用本文模型进行反演,得到较好的反演结果,充分说明了本文所建立的反演模型的可行性,同时分析了测量误差对实验结果的影响。

矩形介质内辐射换热的有限元法

利用有限单元法离散求解辐射传递方程和能量控制方程.分别计算了边界为黑体和灰体条件下矩形吸收、发射、各向同性散射介质内的平均入射强度和温度分布,并同蒙特卡罗法(M C法)计算结果进行了比较.

求解任意方向辐射强度的广义多流法

本文提出一种基于有限体积法的精确求解任意方向辐射强度的广义多流法(Multi-Flux Method,MFM)。以圆柱形吸收、散射、发射性介质为例,采用MFM模拟其沿任意方向的出射辐射强度,并与反向蒙特卡洛法(Backward Monte Carlo,BMC)的计算结果进行了比较分析。结果表明,MFM法与BMC法的计算结果吻合较好,但MFM法的计算效率明显优于BMC法。因此,MFM模型是一种适用于计算任意方向辐射强度问题的高效数值模型。

导弹尾喷焰红外辐射特性有限元法研究

在给定浓度场、温度场、粒子和气体组分辐射物性参数的条件下，通过插值方法对于给定物性进行回归，使其变为坐标的多项式函数关系式，同时将分区有限元模型用于导弹主动段尾喷焰红外光谱辐射特性计算。考虑粒子散射的情况，计算了2．7μm、4．3μm波长处的光谱出射辐射强度场；通过与贴体坐标系下的有限体积法的计算结果比较，证明了分区有限元模型的正确性和可行性。最后，对提出的分区有限元模型的计算误差进行定性和定量分析。

双球聚集粒子辐射特性分析

基于广义Mie理论求解方法(GMM),考虑单元粒子之间的相互作用,计算了不同尺度参数不同间距的双球聚集粒子的衰减因子、散射因子等辐射特性参数,同时分析了双球聚集粒子与不考虑相互作用计算所得的辐射特性差异,分析结果表明:考虑相互作用与不考虑相互作用计算所得的双球聚集粒子的辐射特性存在着一定的差别,这种差别随粒子间距、尺度参数的变化而变化,最大偏差达30%左右。

左半结肠癌并急性肠梗阻一期切除吻合术临床分析

目的探讨一期手术切除吻合治疗梗阻性左半结肠癌的可行性。方法回顾性分析我院过去6年对37例左半结肠癌并发急性肠梗阻病人行一期切除吻合术的临床资料。结果本组病人无吻合口漏、腹腔感染等并发症发生,切口不同程度液化感染8例,无围手术期死亡。结论一期切除吻合术在左半结肠癌并急性肠梗阻中的应用是安全可行的。

改进微粒群算法反演参与性介质辐射物性

为了准确、快速地反演参与性介质的辐射物性,本文利用有限体积法(FVM)求解频域辐射传递方程获得的反射及透射信号的振幅信息,结合扩散微粒群(RPSO)、吸引扩散微粒群(ARPSO)以及变异的吸引扩散微粒群(MARPSO)三种智能优化算法,同时反演了激光辐照下各向同性散射的一维均匀平板介质的衰减系数、单次散射反照率。在其他条件均相同的情况下,吸引扩散微粒群(ARPSO)所需的计算时间相比于其他两种算法有明显的降低。使用ARPSO在存在误差情况下进行了反演,发现即使在测量误差为10%时,其反演参数的最大相对误差不超过5%,说明该算法鲁棒性较好。

TNF-α联合奥沙利铂对胃癌细胞SGC-7901抑制作用的研究

目的:探讨TNF-α联合奥沙利铂对人胃癌细胞株SGC-7901生长抑制、凋亡的影响及其作用机制。方法:应用噻唑蓝(MTT)法检测不同浓度的TNF-α、奥沙利铂及两者联合应用对SGC-7901细胞抑制率;采用Hoechst检测SGC-7901细胞凋亡情况。结果:浓度为20、40、80和160μg/mL的奥沙利铂对SGC-7901的细胞生长抑制率为(29.11±0.63)%、(41.05±0.97)%、(47.69±1.03)%和(56.26±0.93)%,均可抑制细胞增殖(P<0.01);浓度为25 mg/L的TNF-α对SGC-7901细胞的生长抑制率为(2.39±0.65)%,抑制作用不明显,浓度为50、100、150 mg/L的TNF-α对SGC-7901细胞的生长抑制率为(4.51±0.86)%、(4.63±0.53)%和(4.75±1.05)%,可抑制细胞增殖(P<0.05);奥沙利铂(20μg/mL)与25、50、100和150 mg/L的TNF-α联合应用时对SGC-7901的细胞生长抑制率为(36.34±0.76)%、(45.51±0.83)%、(51.47±0.67)%和(58.78±0.97)%,与单用TNF-α(100mg/L)或奥沙利铂(20μg/mL)比较,细胞生长抑制率增加(P<0.01);Hoechst检测结果显示,单独应用100 mg/L TNF-α、单独应用20μg/mL奥沙利铂及两者联合应用均有细胞凋亡现象,且联合用药组细胞凋亡率增高(P<0.01)。结论:TNF-α可增强奥沙利铂对人SGC-7901细胞的促凋亡作用,其机制可能为TNF-α、奥沙利铂分别激活不同的Caspase,并级联和放大有关凋亡信号,因而对细胞凋亡产生了协同作用。

VEGF-C和VEGFR-3的表达与胃癌及其临床病理因素的关系

目的:研究血管内皮生长因子(VEGF-C)、血管内皮生长因子受体3(VEGFR-3)蛋白表达与胃癌及其临床病理因素之间的关系,评估二者对胃癌患者预后的影响。方法:选取胃癌组织石蜡标本201例,用单克隆抗体DAB法行免疫组织化学染色方法检测VEGF-C、VEGFR-3在其中的表达,并用25例非胃癌患者胃黏膜作为对照。结果:201例胃癌组织中VEGF-C、VEGFR-3阳性表达率分别为50.75%(102/201)和33.83%(68/201),正常黏膜中二者的表达率分别为24.00%(6/25)和0(0/25),胃癌组织与正常黏膜比较,2组差异有统计学意义。胃癌组织中VEGF-C、VEGFR-3阳性表达率与淋巴结转移与否关系密切(P<0.05),VEGF-C阳性表达率随临床分期增高而增高,各分期间差异有统计学意义(P<0.05),VEGFR-3的阳性表达率各临床期间差异无统计学意义(P>0.05),VEGF-C和VEGFR-3与肿瘤浸润深度、Borrmann分型、肿瘤大小以及组织学分化程度无关(P>0.05)。结论:可通过检测胃癌组织中VEGF-C、VEGFR-3蛋白的表达预测淋巴结转移,二者是评估胃癌患者预后的重要指标之一。

离散格式对辐射换热有限体积法精度的影响

采用有限体积法计算了轴对称圆柱形介质以及立方体简化炉膛内的辐射传输问题,计算结果与离散传递法、蒙特卡洛法的结果相吻合.重点分析了不同网格离散划分方法(FVM1,FVM2和FVM3)对温度场、投射热流、净热流分布等计算精度的影响,同时考察了不同的角度离散格式(天顶角均匀划分法FA1,天顶角余弦均匀划分法FA2和圆周角4n式划分法FA3)与计算精度的关系.结果表明,采用FA3划分方案得到的计算结果较精确,而FA1和FA2方案结果误差较大,因此建议采用FA3方案进行角度离散.

反演高温均一粒子系光学常数理论建模

本文提出等效透射能量比的概念,在此基础上建立反演高温均一粒子系光学常数(复折射率)的理论模型,该模型基于完整的辐射传递方程,采用Mie理论结合K-K关系式反演高温粒子的复折射率。以燃烧火焰中常见的煤灰粒子为例,通过将已知文献中煤灰粒子复折射率数据作为"真实"数据,采用MC方法进行正问题计算所得的等效透射比作为"实验测量值",然后利用本文模型进行反演,得到较好的反演结果,充分说明了本文所建反演模型的可行性,同时分析了测量误差对实验结果的影响,对于反演高温粒子复折射率的实验研究具有一定的理论指导意义。