基于AI图像识别的床面形态特征参数和迁移速度分析

床面形态特征和迁移速度是影响水流阻力和推移质泥沙输移的关键因素,对于分析河床演变趋势、河底生境系统和人类活动的影响具有重要意义。本文利用AI视觉大模型技术,从试验水槽侧壁获得了长时间、高时空分辨率的床面形态动态发展数据。采用改进的床面形态量化方法和迁移速度计算方法,提取了9种工况下的床形特征参数和迁移速度。结果表明:在动态平衡状态下,床面形态特征参数和迁移速度仍存在显著的随机波动,其中迁移速度的波动性和变异性较高,床面形态的平均迁移速度随泥沙运动强度和推移质运动强度的增加呈幂函数型增长,相对波高、陡度与泥沙运动强度符合抛物线关系;约95%的背流面角度集中在10°~30°,与陡度呈线性关系;床面形态和迁移速度均呈现明显的右偏分布且具有拖尾特征,其中波高、波长符合Birnbaum-Saunders分布,其他床面形态特征和迁移速度遵循伽马分布。

新型薄膜半导体电子迁移速度创纪录

据报道,来自美国麻省理工学院、美国陆军作战能力发展司令部(DEVCOM)陆军研究实验室和加拿大渥太华大学等机构的科学家,利用名为三元石英的晶体材料,成功研制出一种新型超薄晶体薄膜半导体。薄膜厚度仅100 nm,约为人头发丝直径的1/1000。其中电子的迁移速度创下新纪录,约为传统半导体的7倍。这一成果有助于科学家研制新型高效电子设备。相关论文已发表于《今日材料物理学》杂志上。

基于岩体单裂隙的CO_2地质封存中迁移速度数值试验敏感性分析

研究地质封存中的CO2迁移规律对选址与设计具有重要意义。基于计算流体动力学有限元软件CFDesign,开展CO2迁移速度的敏感性分析。运用正交设计理论,分别选取岩体结构面粗糙度系数JRC(joint roughness coefficient)、岩体结构面吻合度JMC(joint match coefficient)和岩体结构面张开度e(aperture)三个因素,每种因素具有三种试验水平,以平均迁移速度为评价指标,模拟9种工况下的数值试验。结果显示:1CO2迁移速度对结构面吻合度JMC最为敏感,两者之间呈现出很强的正比关系;2CO2迁移速度对结构面张开度e的敏感性次之,两者之间同样具有较强的正比关系;3CO2迁移速度对结构面粗糙度系数JRC的敏感性最差,呈现出反比关系。

在白俄罗斯^(137)Cs和^(90)Sr的有效迁移速度与土壤类型的关系

本文评价了白俄罗斯戈麦尔州Khoiniki区典型土壤中^(137)Cs和^(90)Sr的有效迁移速度。在大多数土壤中,^(90)Sr的迁移率要比^(137)Cs高,迁移范围分别为0.71～1.54cm·a^(-1)和0.39～1.16cra·a^(-1)。在一些土壤类型中,这两种放射性核素具有相同的速率,约1cm·a^(-1)。在切尔诺贝利核事故发生7年之后,残留放射性核素的主要部分位于土壤上部10cm处。在50～70cm深处,放射性核素的量已非常少。对整个Khoiniki污染区,所获得的放射性核素的垂直迁移与土壤类型关系的结果以放射生态学图的形式示出。

^(238)U、^(239)Pu在板岩和土壤中迁移速度的实验模拟

以西南某低放废物处置库地质环境中板岩和土壤介质为研究对象,开展了238U和239Pu核素在这两种地质介质中的动态迁移实验研究,通过氚穿透实验(地下水流速=1 mL.min-1、实验柱连续淋洗时间=180 d)得到氚在板岩中的弥散系数DL为0.027 cm2.min-1,弥散度αL为0.324 cm,在土壤中的弥散系数DL为0.064 cm.2min-1,弥散度αL为0.895 cm.通过淋滤实验(地下水流速=0.1 mL.h-1、实验柱连续淋洗时间=350 min),得到了238U在板岩和土壤介质中的迁移速度分别为6.1—8.1 cm.a-1和7.3—8.5 cm.a-1,239Pu在板岩和土壤介质中的迁移速度分别为4.1—6.1 cm.a-1和3.7—4.9 cm.a-1.

~3H、^(237)Np(Ⅴ)在土柱中的迁移速度研究

报道了 3 H、2 3 7Np在黄土介质中的吸附特性及其迁移速度研究结果。结果表明 ,在该实验条件下 ,2 3 7Np在含水层土壤中的迁移速度为 0 .1 9m/a,滞留因子为 2 4 0 3,吸附比为 5 91 m L/g。

核酸染色剂对DNA在琼脂糖凝胶电泳中迁移速度的影响

核酸染色应用在许多DNA检测相关的技术领域,然而染色剂结合DNA会造成电泳迟滞。为研究溴化乙锭(ethidium bromide,EB)和GelRed这2种核酸染色剂对DNA在琼脂糖凝胶电泳中迁移速度的影响,分别用这2种染色剂采用前、后染色的方法对DNA进行染色,以琼脂糖凝胶电泳作为检测方法,凝胶成像系统拍照观察,用Reptation理论分析数据。研究结果表明EB和GelRed染色均使DNA迁移发生了滞后,但EB对于目的基因片段大小的判读未受电泳滞后的影响,而GelRed对目的基因判读略有影响。然而,与EB相比,GelRed具有荧光效果强、安全、环保等诸多优点。总之,需要精确鉴定目的基因片段大小可以选择后染色或EB前染色,对于鉴定目的基因片段大小要求不高且需要荧光效果好、环保的染色剂可以选择GelRed。

加速度迁移项散度在涡旋系统动力识别上的初步应用

本文从原始三维运动方程出发,考虑了大气平流变化的特性,引入加速度迁移项散度,并将其应用于2008年"凤凰"台风和2003年梅雨期引起暴雨的东移低涡中进行分析,结果表明,加速度迁移项散度能较好地识别和示踪台风中心及台风外围云墙,同时也能很好地捕捉沿梅雨锋东移的低涡系统.因此,加速度迁移项散度在涡旋系统动力识别方面有很好的应用价值,可以参考其异常区来示踪涡旋系统的移动.

加速度迁移项位势及其在高原低涡及台风系统分析中的应用

依据水平风矢量场的分解思路,应用调和-余弦的二维风场分解方法,对水平风场的加速度迁移项也进行调和-余弦的分解,引入加速度迁移项位势概念,用加速度迁移项对应的位势分量部分对东移高原低涡及登陆台风系统的演变过程进行分析.结果表明:加速度迁移项位势对东移高原低涡系统有较好的描述作用.利用加速度迁移项位势追踪东移的高原低涡系统比常用的500hPa位势高度场对低涡进行追踪更为清晰.此外,加速度迁移项位势在登陆台风Bilis的分析中也有较好的应用,可用以指示台风系统,判断台风中心的位置以及表示台风强度的变化.由于加速度迁移项位势可反映出水平风场平流的辐合辐散特征,因此对低涡及台风等与平流场的辐合辐散关系密切的天气系统的动力结构有较好的识别能力,可以作为一个新的动力诊断变量来诊断示踪天气系统的演变.

梯度应变基底引导依赖黏着斑的细胞定向迁移

目的细胞定向迁移不仅受化学信号的调控,还受细胞外基质(ECM)的力学特性如刚度的影响。当组织遭受压力或拉伸时,ECM由于发生应变而产生应变能或残余应力。最新研究发现,这种应变能可以影响细胞黏附和骨架刚度,表明细胞能够感知此类力学信号。然而,应变能对细胞迁移的影响及其分子机制尚未明确。方法设计了一种基于PDMS的膜拉伸装置,能在保持PDMS膜表面刚度、表面张力、纤连蛋白丰度等不变的条件下,对其施加10%或20%的预拉伸。再将细胞培养在不同预应变水平的PDMS膜上。结果(1)在高预应变条件下,小鼠胚胎成纤维细胞(NIH/3T3)的展开面积增加,而丝状伪足的数量减少。此外,该条件下细胞迁移速度降低,并伴随整合素β1和黏着斑蛋白(vinculin)表达量的增加。(2)重要的是,当NIH/3T3或原代大鼠气道平滑肌细胞培养在具有梯度预应变的PDMS膜上时,两种细胞向更高预应变方向的迁移速度均有所增加。(3)通过si RNA技术降低NIH/3T3细胞的整合素β1或黏着斑蛋白表达后,其定向迁移速度明显受阻,突显了黏着斑在感受应变能中的关键作用。结论本研究不仅揭示了应变能在诱导细胞定向迁移中的作用,还为深入理解细胞如何响应ECM的刚度和应变能提供了新的视角,拓展了对细胞力学转导机制的认识。

基质刚度通过Piezo1-Integrin β1调控牙髓干细胞迁移的研究

目的修复性牙本质的形成与牙髓干细胞(Dental pulp stem cells,DPSCs)的迁移密切相关。本研究旨在探究深龋条件下牙髓力学微环境变化对DPSCs迁移的影响,为促进深龋治疗中内源性封闭的形成提供理论依据。方法通过构建实验性深龋大鼠模型,探究深龋牙髓力学微环境变化与DPSCs迁移的时空关联性。以深龋人牙髓基质刚度变化范围为依据,利用聚丙烯酰胺水凝胶构建软(200 Pa)、硬(1000 Pa)两种二维细胞培养基底,探究基质刚度对DPSCs迁移速度的影响,并利用细胞免疫荧光技术及粒子图像测速技术探究其分子机制。结果(1)实验性深龋大鼠模型构建14 d后可见造模区域下方血管周Stro-1/CD146阳性细胞的聚集,同期发现牙髓刚度显著下降;(2)深龋环境下人牙髓刚度较正常牙髓出现显著下降,硬基质上DPSCs迁移速度更快;(3)Piezo1、Integrinβ1、P-FAK在硬基质上的表达量显著高于软基质,并且硬基质上的DPSCs显示出更高的细胞黏附强度和细胞牵引力。Gs MTx4(Piezo1抑制剂)与ATN161(Integrinβ1抑制剂)作用后均可抑制DPSCs的黏着斑形成并降低细胞牵引力,从而下调DPSCs的迁移速度。结论深龋会导致牙髓基质刚度的显著下降,并且牙髓基质刚度的降低可能通过Piezo1-Integrinβ1负向调节DPSCs的黏着斑形成与细胞牵引力,从而降低DPSCs的迁移速度。

三维基质曲率梯度调控细胞迁移的机制研究

目的肿瘤微环境中的拓扑信号广泛影响细胞在迁移过程中的机械感知和机械传导。先前的研究表明,诸如约束、排列和细胞外基质(ECM)的尺寸等拓扑信号通过调节细胞核和细胞骨架的状态来调控细胞行为。曲率是ECM的另一种常见拓扑信号,在生理和病理组织中都普遍存在,但其对细胞行为的影响尚不清楚。方法利用光刻技术与翻模技术对肿瘤微环境中的弯曲拓扑结构进行体外重构,利用其探索细胞响应曲率的方式与机理。结果揭示了细胞核不仅扮演了对约束空间的传感器角色,还在曲率感知中充当了“测球仪”的作用。当细胞遇到约束空间中的曲面时,细胞核沿着局部曲率弯曲,并通过核膜蛋白的重新分布来调节肌动蛋白活性,最终导致具有不同迁移速度、持久性以及细胞长度的细胞的不同微状态。结论具体来说,细胞采用“低能量状态”运动(即较小的迁移速度和较短的细胞长度),以便在密集的ECM中通过频繁的曲线空间进行迁移时推进。

细胞力学通讯的分子机制及其促进上皮细胞层迁移作用

目的理解细胞力学通讯的分子机制并结合荧光共振能量转移(FRET)技术探索其在上皮细胞层迁移中的作用。方法构建稳定表达ERK FRET探针的肾上皮MDCK细胞株,在三维基质水凝胶上建立细胞层迁移模型,通过改变基质水凝胶的力学传导性能,并测量ERK活性分布和层迁移速度,论证细胞力学通讯的作用。基于细胞间的张应力响应,气道平滑肌细胞在含Ⅰ型胶原基质水凝胶上发生定向迁移,快速组装分枝结构,探索其力学信号机制。结果(1)基于微珠位移测量,当基底膜水凝胶中加入Ⅰ型胶原时,细胞层迁移展现更大的基质张应力传导,并显著增加了ERK活性和迁移速度,而固化后的水凝胶抑制了力传导和层迁移效率。细胞中力学敏感的钙通道、Piezo离子通道、整合素信号、ERK活性发挥力学信号转导作用。(2)在分枝自组装实验中,下调alpha-Catenin和Piezo离子通道均可抑制细胞的定向迁移和分枝结构发生;实验观察显示Piezo部分定位于黏着斑,而下调a-Catenin降低黏着斑形成及其Piezo定位。结论细胞群的收缩力作用在非线性黏弹性基质胶中形成叠加的张应力长程传导,具有方向性的基质张应力通过反馈作用于细胞,促进层迁移的发生。在基质张应力介导的力学通讯中,整合素和内质网钙通道参与细胞间力学响应,N-钙黏蛋白调节细胞间稳定连接,而alpha-Catenin和Piezo通过细胞黏附区调控力学响应。

湍流边界层大尺度结构迁移特性研究

基于流向阵列的高时间分辨率粒子图像测速(TR–PIV)数据库,使用尺度分解和时空相关方法研究了不同类型湍流结构的迁移特性。使用离散小波变换对流向脉动速度进行流向空间分解,发现存在含能最集中的尺度;使用空间条件相位平均方法验证了不同小波系数代表的湍流结构;基于这些小波系数,使用时空互相关方法,得到相关系数随时间延迟的变化曲线,得到不同结构的迁移速度剖面,发现在尾迹区,不同湍流结构的迁移速度与平均速度基本一致,而在对数律区及以下,最大含能尺度结构的迁移速度高于平均速度,且不同结构的迁移速度也不同,随着雷诺数增大,其差值有所区别,但是大小关系未变。

^(237)Np、^(238)Pu和^(241)Am在包气带黄土中迁移的模拟实验

本文介绍了2 37Np、2 38Pu和2 4 1Am在包气带黄土中迁移的模拟实验方法和结果。实验土柱尺寸为2 80mm× 1 2 0 0mm ,示踪源层由示踪核素的硝酸盐溶液与石英砂 ( 4 0～ 80目 )混合后风干形成 ,尺寸2 80mm× 5mm ,核素迁移实验在喷淋 ( 5 .5～ 5 .6mm/d)条件下进行。对于2 37Np在土柱内垂向分布和迁移速度 ,实验期间用γ谱仪进行柱外直接测量。同时在实验进行 1 0 73d和 665d后分别对 1 #和 2 #土柱中的2 37Np、2 38Pu和2 4 1Am进行解体取样测量。经 1 0 73d ,2 37Np、2 38Pu和2 4 1Am在 1 #柱内比活度峰位分别向下迁移 3 .2 5、0 .2 5和 0 .2 5cm ,其平均迁移速度分别为 3 .0 3× 1 0 - 3、2 .3 3× 1 0 - 4和 2 .3 3× 1 0 - 4cm/d。经 665d后 2 #柱内三种核素比活度峰位分别向下迁移 1 .2 5、0 .2 5和 0 .2 5cm ,其平均迁移速度分别为 1 .88×1 0 - 3、3 .76× 1 0 - 4和 3 .76× 1 0 - 4cm/d。2 37Np、2 38Pu和2 4 1Am三种核素的比活度分布质心在 1 #和 2 #柱内分别向下迁移 2 .79、0 .73、-0 .0 9cm和 1 .48、0 .41、-0 .2 7cm ;在 1 #( 1 0 73d)和 2 #( 665d)柱内2 37Np、2 38Pu和2 4 1Am垂向扩散参数σx(t)分别为 1 .2 9× 1 0 - 3、9.86× 1 0 - 4、5 .0 3× 1 0 - 4和 2 .0 0× 1 0 - 3、2 .

火灾中燃料失重速率与烟气向远距离处迁移关系的实验研究

通过不同燃料在模拟房间—走廊结构实验装置中的燃烧实验 ,较系统地揭示了不同材料燃烧时失重速率变化与远距离处烟气迁移速度和CO浓度的关系。实验得到了不同燃料燃烧时的失重速率曲线。研究发现 ,多数燃料的烟气传播速度与失重速率呈线性变化的关系 ,油料和布料的烟气传播速度对质量失重速率的变化非常敏感 ;某些燃料燃烧产生有毒成分的峰值迁移到远距离处需要较长的时间。

可溶性污染物在非饱和成层土中的迁移规律研究

建立污染物在一维三层非饱和土体中迁移的数学模型,进而研究积水入渗和降雨入渗两种边界条件下可溶性污染物在不同夹层土体工况以及不同吸附模式和不同初始孔隙压力(或不同降雨强度)情形下的迁移规律。研究表明,积水入渗条件下,污染物在粗颗粒土中的迁移速度要大于细颗粒土,而且前者的弥散度也大于后者。此外,初始压力水头对污染物迁移速度的影响不大,但随初始压力水头的减小对应的浓度峰值有增大的趋势。另一方面,降雨入渗条件下,降雨强度越大,峰值浓度越大,即表明降雨入渗促进了土体中污染物的迁移效应。当然,在相同时间内,粗颗粒土的峰值浓度略小于细颗粒土的峰值浓度。

圆自由射流多尺度涡结构迁移特性的实验研究

在流场背景湍流度比较大或流场中涡结构的尺度范围比较宽的情况下,为了研究湍流场中不同尺度涡结构的迁移速度,用IFA300双通道恒温热线风速计和两个热线探针测量圆自由射流中心线上距离一定的空间两点同一时刻的流向速度分量,用子波分析提取了每一个探针输出的不同尺度的脉动速度信号,计算了两个探针输出的同一尺度脉动速度信号的互相关函数,利用互相关函数达到最大值对应的延迟时间研究了湍流多尺度涡结构的迁移特性。实验结果表明:不同尺度涡结构具有不同的迁移速度,小尺度涡的迁移速度较大,大尺度涡的迁移速度较小。其中,一部分尺度的涡结构是湍流中的主要结构,该尺度涡结构对湍流的贡献也是主要的,其迁移速度与实验测得的湍流平均速度较为接近。

沿地震带地震迁移的有序特征

对大华北的山西、燕山、华北平原和长江中下游地震带内的地震迁移规律、各带地震的迁移速度和地震序列特征进行研究,结果表明,各地震带是有机地联系在一起的,形成个统一体。