基于多代理模型的离心叶轮高效优化设计方法

针对自动优化设计时迭代过多、耗时过长等问题,建立了基于多代理模型优化算法的离心压气机叶片高效寻优模型,研究了全局/局部模型管理策略和样本填充方法,对比分析了多代理模型与常用的元启发式优化算法(粒子群算法、多岛遗传算法等)的综合性能,验证了多代理寻优模型的高效性。离心叶轮优化结果表明:等熵效率提高了0.73%,总压比增大了0.18%,喘振裕度提高了1.1%;与经典粒子群算法相比,优化时间缩短54.9%。

轴流压气机跨音叶型前缘优化设计

叶型前缘的几何外形直接影响轴流压气机的综合气动性能,为了研究前缘椭圆度的最佳区间变化规律,对跨音叶型Stator35叶中截面进行了优化设计。基于参数化方法和元启发式算法建立了叶型前缘椭圆度的寻优模型,探讨了圆形和椭圆形前缘叶型的气动性能,对比分析了多种椭圆度前缘叶型的流场结构,并对椭圆前缘三维叶片的几何外形进行了气动寻优。结果表明:椭圆度前缘叶型在全工况范围内降低了总压损失系数,拓宽了3°攻角,提升了落后角和折转角性能;跨音叶型椭圆前缘设计存在最佳椭圆度区间[0.8,0.9],并且转捩点位置距前缘距离与分离泡长度负相关;优化后设计点处椭圆前缘叶片的绝热效率提高了0.4%,且在全流量范围内绝热效率均高于原始叶片,喘振裕度从9.8%提升到12.4%。

基于FFD方法的离心压气机叶片优化设计与试验

为了改善离心压气机叶片多工况优化设计时面临的设计空间大、冗余搜索、灵活性不足、优化效率低等问题,提出了基于自由曲面变形技术(free form deform,FFD)的离心压气机复杂曲面叶片参数化方法,建立了叶片局部几何区域与三维空间网格控制体的映射模型,研究了样条曲线基函数几何特性对叶片几何构型的影响,实现了离心压气机叶片几何外形的局部精细化改型.结合B样条基FFD参数化方法、多目标进化算法和计算流体动力学对复杂叶片的局部区域进行了多工况气动寻优,优化结果表明:在满足约束条件的情况下,流场结构得到进一步的改善,额定工况和常用工况等熵效率分别提高了0.48%和0.40%,喘振裕度分别提升了1.6%和1.8%,利用较少的设计变量实现了离心压气机复杂曲面叶片高效灵活的精细化设计,为离心叶轮的气动优化设计提供了新的理论依据.

镉对大鼠睾丸组织piRNA表达的影响

目的:研究镉对大鼠睾丸组织piRNA表达的影响及其可能的机制。方法:将6周龄的12只SD大鼠利用随机数表分为对照组和镉染毒组,对照组用生理盐水进行灌胃,镉染毒组用CdCl2染毒液[3 mg/(kg·d)]进行灌胃染毒,28 d后收集睾丸组织,采用CASA精子分析系统记录精子浓度及活力,利用基因芯片进行piRNA测序,对差异piRNA进行生物信息学分析。结果:与对照组相比,镉染毒组大鼠的精子浓度和活力都显著降低(P<0.05),睾丸组织中有272个piRNA表达上调,402个piRNA表达下调,经验证,4个上调的piRNA表达结果与基因芯片结果一致。生物信息学分析结果表明,4个上调的piRNA靶基因参与细胞凋亡过程的负调控、基因表达的正调控、GTPase活性正调控等50个生物过程,主要富集于癌症中的转录失调、钙信号通路、丝裂原活化蛋白激酶信号通路等13个信号通路中,其中piRNA-DQ765261与Bcl-2有结合位点。结论:镉可引起大鼠睾丸组织中piRNA表达改变,其中某些piRNA可能在精子的自噬和凋亡过程中起着重要的作用,Bcl-2可能是piRNA-DQ765261的靶点。

改进人工蜂群算法及其轴流压气机优化应用

为了探索更优的全局优化算法并将其应用于轴流压气机气动优化上,将标准人工蜂群(ABC)算法中采蜜蜂和观察蜂探索新蜜源的方式进行改进,从而更好地利用总体蜜源的探索信息,得到改进人工蜂群(IABC)算法。经基准函数测试表明,改进算法既能提升全局寻优能力,又能加快收敛速度。采用IABC算法和经过校核的CFD数值方法搭建优化平台,对单级跨声速轴流压气机Stage35进行优化。优化变量为动叶和静叶径向6个截面的弯、掠、前缘重弯值和尾缘重弯值,以流量和压比相对变化保持在0.5%以内为约束条件,以提高绝热效率为优化目标。结果表明:在设计转速下,优化后设计点绝热效率提升0.83%,全工况范围内平均绝热效率提升2.0%,同时喘振裕度提升1.0%,验证了IABC算法在轴流压气机优化中的有效性。

4-壬基酚联合双酚A通过抑制Akt/mTOR通路诱导F1代大鼠睾丸细胞自噬和精子发生障碍

目的:研究F0代4-壬基酚(4-NP)和双酚A(BPA)暴露对F1代大鼠睾丸细胞自噬及Akt/mTOR通路关键基因表达的影响。方法:采用2×2析因设计,将F0代雌雄鼠随机分为对照组(植物油)、BPA组(0.5 mg/kg BPA)、4-NP组(5 mg/kg 4-NP)、BPA+4-NP组(0.5 mg/kg BPA+5 mg/kg 4-NP),连续隔天灌胃染毒30 d后,同组雌雄鼠3∶1合笼受孕,雌鼠怀孕后继续隔天灌胃染毒直至分娩。F1代子鼠从哺乳期至60日龄,期间均未给予4-NP和BPA暴露,随后处死大鼠。对60日龄F1代子鼠精子进行计数,观察睾丸组织形态学和自噬的组间变化,检测睾丸组织Akt、mTOR、4EBP1和p70S6K mRNA的表达水平及LC3蛋白的表达水平。结果:与对照组比较,BPA组和BPA+4-NP组处理的F1代大鼠精子数量明显下降(P<0.05),BPA和4-NP对F1代大鼠精子数量的影响无交互作用(P_(交互)>0.05);NP、BPA和BPA+4-NP组LC3-II/LC3-I比值上升,BPA和4-NP对LC3-II/LC3-I比值的影响有交互作用,睾丸生精小管内细胞排列松散,管腔内精子数量有降低趋势,胞内自噬泡数量有增加的趋势;4-NP组p70S6K、BPA组mTOR、NP+BPA组Akt mRNA表达明显下降(P<0.05),各染毒组4EBP1 mRNA表达明显升高(P<0.05),BPA和4-NP对Akt和4EBP1 mRNA表达的影响有交互作用(P_(交互)<0.05)。结论:F0代低浓度4-NP和BPA长期染毒对F1代大鼠睾丸功能有损伤作用,此过程与细胞自噬及Akt/mTOR通路改变密切相关。

太阳对航天活动的影响

科学家如何研究太阳？ 数百年来，科学家们利用各种工具和方法来研究太阳。在17世纪初望远镜出现的几年后，天文学家伽利略就利用望远镜研究太阳。随着技术的发展，望远镜变得越来越完善，后来为了防止天文学家们在观察太阳时损伤他们的眼睛，又在望远镜前端安装了滤光片。

武汉市某电子厂工人高尿酸血症患病情况及危险因素分析

目的了解电子厂工人高尿酸血症的患病情况及危险因素,为电子厂工人健康保护提供依据。方法选择武汉市某电子厂1415名职工为研究对象,进行体检及各项生化指标测定,同时进行问卷和体格检查。结果武汉市某电子厂工人高尿酸血症检出率为32.43%,男性为36.33%、女性为14.11%,差异有统计学意义(X^(2)=46.077,P<0.001)。大学或大专学历者高尿酸血症检出率最高(33.77%),其次为研究生及以上(31.50%)。与生活行为习惯良好者相比,有饮酒习惯的调查对象高尿酸血症检出率较高(49.38%),差异有统计学意义(P=0.001)。有向心性肥胖,谷丙转氨酶升高者的调查对象者高尿酸血症检出率分别为48.23%、61.29%,明显高于无上述疾病的调查对象(分别为26.91%、27.21%),差异均有统计学意义(P<0.001)。肥胖者高尿酸血症检出率最高(66.95%),其次为超重者(43.75%),差异有统计学意义(P<0.001)。多因素分析显示,饮酒(AOR=1.836,95%CI:1.139~2.961,P=0.013)、体质指数≥24kg/m^(2)(AOR=2.175,95%CI:1.686~2.806,P<0.001)是电子厂工人HUA发病的危险因素;ALT升高与高尿酸关联有统计学意义(AOR=2.964,95%CI:2.146~4.095,P<0.001);而女性是武汉市某电子厂工人HUA的保护因素(AOR=0.441,95%CI:0.297~0.653,P<0.001)。结论武汉市某电子厂工人高尿酸血症检出率较高,男性高尿酸血症检出率高于女性,饮酒、超重、肥胖、均会增加高尿酸血症发生的风险,谷丙转氨酶升高与高尿酸血症存在关联性。维持理想体重指数,建立良好的生活方式对预防高尿酸血症起重要作用。

基于全叶片曲面参数化方法的涡轮气动优化

为进一步挖掘涡轮性能潜力,实现气动优化参数化降维,减少优化耗时,基于全叶片贝塞尔曲面参数化方法、多岛遗传算法和CFD求解器构建了涡轮三维优化平台。通过建立涡轮叶片吸压力面展开曲面和贝塞尔曲面的参数化映射,全叶片贝塞尔曲面参数化方法实现了叶片吸力面和压力面的同时变形控制,减少了优化控制变量,具有型面光顺性和构造便捷性。对TTM跨音涡轮开展全局气动优化设计研究,结果表明:优化历时约70 h,涡轮设计点绝热效率提升0.48个百分点,流量增加0.97%,膨胀比下降0.32%,验证了曲面参数化优化方法对涡轮气动优化问题的有效性、工程实用性和降维特性。

基于椭圆拓扑变换的叶片二维叶型参数化方法

叶型参数化方法服务于叶片设计、制造和再制造全生命周期。针对目前叶型参数化方法难以兼顾造型参数几何含义直观和叶型曲率及曲率导数的连续性问题,提出了一种基于椭圆拓扑变换的二维叶型参数化方法。该方法基于椭圆与叶型曲率分布特征与拓扑结构的一致性,通过构造多个拓扑变换使椭圆变形成二维叶型。在变形过程中,建立了叶型主要几何特征参数与造型参数的一一对应关系且自然地保持了椭圆的高阶连续性。为验证该方法的有效性,对不同几何特征的叶型进行了反演验证。结果表明,与现有方法相比,该方法可用更少的造型参数实现更高的拟合精度;反演叶型曲率及曲率的导数均连续变化;反演叶型和原始叶型气动性能保持很好的一致性;改变单个造型参数可直观地改变叶型几何特征。因此,该参数化方法更易设计出低损失高负荷的叶型,传递的设计意图也更易被制造和再制造环节理解使用,有利于保障叶片的最终服役性能。

基元叶栅攻角特性多目标优化

采用多段Bezier曲线对轴流压气机叶型予以参数化表达,通过Isight优化平台,结合S1流面数值模拟分析,以改良的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对美国NASA单级轴流跨声压气机Stage 35的动叶和静叶叶中截面基元叶栅进行攻角特性的多目标优化,优化目标是降低全攻角范围内的总压损失系数以及拓宽攻角适应性范围。以总压损失系数最小点以及总压损失系数相对最高点和最低点的差值作为优化目标函数,叶栅流量不变为约束条件。结果表明:优化显著降低了动、静叶叶中截面基元叶栅的总压损失系数,并使其攻角适应性范围分别拓宽了5°和3°。

引气对多级轴流压气机性能影响的数值研究

首先以单级轴流压气机NASA-Stage 35为研究对象,采用数值模拟方法,对单级轴流压气机引气机理进行研究,并将相关结论应用于某9级轴流压气机的引气研究中.结果表明:引气对单级和多级轴流压气机内部流场的影响基本一致,多级轴流压气机受级间匹配特性影响总体性能变化与单级轴流压气机有所差别.转子端壁引气能够吸除叶尖间隙低能流体并增强转子通道内径向流动,减小叶尖损失,提升级压比和级效率.静子端壁引气能够减小静子端区损失,提升级效率.

氧化应激介导STAT3/p53通路调控邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯诱导的小鼠初级精母细胞凋亡

目的研究氧化应激在邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯(mono-2-ethylhexyl-phthalate,MEHP)诱导小鼠初级精母细胞(GC-2spd)毒性中的作用及机制。方法将培养的GC-2spd细胞分为对照组(含0.1%二甲基亚砜的无血清培养基)、MEHP染毒组(1、10、100μmol/L MEHP 3个不同剂量组)、N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)预处理组(100μmol/L NAC+100μmol/L MEHP),MEHP染毒24 h,NAC预处理2 h,NAC的预处理浓度(100μmol/L)通过CCK-8实验确定。采用DCFH-DA探针法检测细胞内活性氧(reactive oxide species,ROS)水平,JC-1法检测线粒体膜电位,Western blot法检测细胞内线粒体凋亡通路相关蛋白和p-STAT3^(Tyr705)、P53蛋白表达水平。结果随着MEHP染毒剂量升高,细胞内代表活性氧水平的绿色荧光信号增多;不同剂量MEHP染毒组的线粒体膜电位均下降,表现为红绿荧光细胞比例比值减小,10和100μmol/L MEHP染毒组的红绿荧光细胞比例比值分别为5.15±1.68和4.09±1.72,明显低于对照组(7.91±1.24)(P<0.05);促凋亡蛋白Bax与抗凋亡蛋白Bcl-2表达水平比值(Bax/Bcl-2)在1、10、100μmol/L MEHP染毒组分别为1.23±0.17、2.64±0.43和4.75±0.73,与对照组(0.52±0.11)相比明显增加(P<0.05);cytochrome C蛋白表达水平在100μmol/L MEHP染毒组升高为0.83±0.09,cleaved caspase-9蛋白表达水平在10和100μmol/L MEHP染毒组升高为0.41±0.03和0.52±0.09,cleaved caspase-3蛋白表达水平在10和100μmol/L MEHP染毒组升高为0.60±0.12和0.84±0.17,与对照组相比差异均具有统计学意义(P<0.05);STAT3/p53通路中,p-STAT3^(Tyr705)蛋白表达水平在10和100μmol/L MEHP染毒组分别下降为0.70±0.14和0.41±0.04,P53蛋白表达水平在10和100μmol/L MEHP染毒组分别升高为1.32±0.05和1.66±0.22,与对照组相比差异均具有统计学意义(P<0.05);NAC预处理后,与100μmol/L MEHP组相比,NAC预处理组ROS生成减少,线粒体膜电位升高为5.92±1.64,Bax/Bcl-2下降为1.92±0.06,cytochrome C、cleaved caspase-9和cleaved caspase-3蛋白表达水平分别下降为0.57±0.07、0.35±0.04和0.53±0.06,p-STAT3^(Tyr705)蛋白表达水平升高为0.86±0.07,P53蛋白表达水平下降为1.01±0.06,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论MEHP诱导GC-2spd细胞凋亡可能与ROS介导的STAT3/p53通路调控线粒体凋亡通路有关。

基于贝塞尔曲面参数化方法的1.5级高负荷轴流压气机气动优化

基于贝塞尔曲面参数化控制理论发展了一套高效的轴流压气机全局优化设计方法,通过在优化循环中改变转、静子叶片吸力面几何形状来得到优化解,具有优化变量少、物理直观性强及曲面光滑等优点。以某1.5级高负荷轴流压气机为研究对象,在Isight平台上集成了贝塞尔曲面参数化程序、CFD求解器及多岛遗传算法来对其进行气动性能优化。结果表明:在总压比变化不超过±0.5%、流量不降低的约束条件下,优化后压气机设计点流量增大0.938%,等熵效率提高0.486%,综合裕度拓宽1.361%,验证了全局优化方法的有效性。

多级轴流压气机通流造型一体化设计研究

多级轴流压气机气动设计的核心是S2通流设计和叶片造型设计。为了提高设计效率、降低时间成本,研究开发了多级轴流压气机通流、造型一体化设计方法。通过将S2通流设计反问题与叶片造型耦合联结,一体化设计获取压气机气动流场参数和流道、叶片几何,并直接与全三维数值模拟相衔接,可快速得到基本满足目标需求的初始设计。通过一体化反演设计具有设计数据与试验结果的美国E^3十级高压压气机前六级,其设计点的流量、绝热效率误差范围均在2.5%内,具有较好的工程精度,验证了研发的多级轴流压气机通流造型一体化设计的有效性与实用性。