基于Mathematica的平行光斜入射光栅衍射的模拟和可视化研究

光栅衍射作为大学物理的重要教学内容和教学难点,由于其理论推导和数学表达形式复杂,学生难以形成清晰的物理图像,导致课堂教学效果不理想。教材中仅对光垂直入射光栅时的衍射特性进行了讨论,但平行光斜入射光栅时的衍射特性却未被充分探讨,且这一领域的研究仍然有限。本文首先应用光的衍射理论推导出了平行光斜入射条件下单缝衍射和光栅衍射的光强分布表达形式,将单缝衍射和光栅衍射的研究由垂直入射推广到斜入射的情况。然后,应用Mathematica软件中的强大的交互式界面Manipulate,结合Initialization和Limit命令,对平行光斜入射情况下的单缝衍射和光栅衍射的光强分布进行了系统的模拟和仿真,分别绘制出单缝衍射的相对光强分布、多缝干涉的相对光强分布、光栅衍射的相对光强分布和衍射条纹分布情况。通过可视化过程,使学生深刻地理解光栅衍射的光强分布是单缝衍射和多缝干涉共同作用的结果,单缝衍射提供了光强分布的包络,而多缝干涉则决定了衍射条纹的具体亮暗变化,将抽象的光的衍射现象形象直观地动态演示出来,这有助于学生建立清晰的物理图像,深刻地理解单缝衍射和光栅衍射,极大地提高教学效果。

重建南海27Ma以来高分辨率碳酸盐补偿深度

新生代海洋碳酸盐补偿深度(CCD)的重建长期受到学术界的广泛关注。本研究以南海14个站位20个钻孔的综合大洋钻探计划(IODP)物质数据与年龄-深度模型,恢复了对应钻孔的古水深,计算了碳酸盐累积速率(CAR),基于线性回归的方法,重建了南海27 Ma以来CCD变化。研究结果显示:南海在海盆拉张形成期(27~18 Ma)出现了CCD超过2000 m大幅度的下降;在随后的中中新世气候适宜期(MMCO)期间,南海CCD出现800 m变浅。8 Ma以来南海CCD演化和赤道太平洋的演化呈现了不同的演化趋势:前者在3500~4000 m范围内波动,后者则从4000 m持续下降到4500 m左右。27 Ma之前,广泛的陆源输入和上升洋流发育导致南海出现浅的CCD。27~18 Ma时期的构造拉张导致的海盆加深,同时上升洋流减弱,被解释为该时期CCD下降的主要因素。MMCO期间气候驱动下的海平面波动导致了碳酸盐沉积核心区域的变化,是造成CCD波动的重要原因。8 Ma以来南海和太平洋CCD的差异演化是太平洋底水与南海底水的交换不畅的结果。

哈蟆油酶解物激活MAPK/ERK信号凋亡途径修复皮质酮诱导HT-22细胞损伤作用

为研究哈蟆油(Oviductus Ranae,OR)对海马神经元细胞保护作用机制,该研究通过皮质酮(Corticosterone,CORT)诱导HT-22细胞损伤模型探究哈蟆油酶解物对小鼠海马神经元细胞(HT-22)细胞损伤模型的保护作用及其作用机制。采用CORT与HT-22细胞共同培养建立HT-22细胞损伤模型,给予哈蟆油酶解物再次孵育,将ERK信号通路抑制剂PD98059加入HT-22细胞中。采用MTT法、Hochest 33258染色、流式细胞术、Western blot技术检测HT-22细胞凋亡情况和相关蛋白表达以及MAPK/ERK信号通路蛋白表达。结果显示高水平CORT能够诱导HT-22细胞损伤,哈蟆油酶解物能够使CORT诱导的HT-22细胞活力提升62.5%~87.5%,凋亡比例降低50%~70%。哈蟆油酶解物能够上调BCL-2、P-ERK1/2蛋白表达,同时下调BAX、Caspase-3、Caspase-9的蛋白表达。上述结果表明,高水平CORT是通过抑制MAPK/ERK信号通路促进凋亡的发生从而诱导HT-22细胞损伤,哈蟆油酶解物能够通过激活MAPK/ERK信号通路调节BLC-2、BAX、Caspase-3、Caspase-9凋亡相关蛋白的表达进而抑制凋亡的发生减轻神经元损伤,该作用机制为哈蟆油发挥抗抑郁作用的关键途径之一。

基于ANSYS Maxwell的永磁直流空心杯电机三维仿真分析

以某型永磁直流伺服空心杯电机为例,利用ANSYS Maxwell软件建立三维有限元分析模型,对零件赋予材料属性及设置激励源,通过改进外电路设置及网格剖分方法,得到模型在稳态的磁场分布及瞬态的输出特性结果。对比3款电机的有限元与实测结果,结果表明,模拟数值与实测数值偏差均在5%以内,验证该有限元分析方法具有较高的准确性,为该类型电机的正向设计及优化提供理论依据。

心理弹性在老年慢性疼痛患者疼痛管理自我效能与生活质量间的中介效应

目的 探讨心理弹性在老年慢性疼痛患者疼痛管理自我效能与生活质量间的中介效应。方法 2021年1月至12月采用方便抽样法选取在南京大学医学院附属鼓楼医院就诊的老年慢性疼痛患者96例为研究对象,应用心理弹性量表、疼痛管理自我效能量表及老年生活质量评定表对入组患者进行调查,采用Bootstrap法行中介效果验证。结果 老年慢性疼痛患者心理弹性与疼痛自我管理效能及生活质量呈正相关(r=0.456、0.478,P<0.05)。心理弹性在老年慢性疼痛患者疼痛自我管理效能及生活质量间存在部分中介效应,占总效应52.1%。结论 老年慢性疼痛患者心理弹性及疼痛自我管理水平处于中等偏低,生活质量还有待提高。心理弹性水平可影响老年慢性疼痛患者疼痛管理自我效能及生活质量,建议医院、社区及家庭可给予患者鼓励及支持,以增强患者心理弹性,提高患者疼痛管理自我效能,提高患者生活质量。

基于AquaCrop模型的水稻多目标灌溉制度优化研究

【目的】优化现有水稻灌溉制度,节约灌溉用水量,减少稻田氮磷流失量以降低面源污染风险。【方法】构建了基于AquaCrop模型和NSGA-Ⅱ算法的水稻灌溉制度模拟优化模型,利用水稻田间试验数据,开展以产量最大、氮磷流失量最小、灌水次数最少的3种目标组合(产量-氮磷流失量(Y-TNP)、产量-灌水次数(Y-N)、产量-氮磷流失量-灌水次数(Y-TNP-N))下的灌溉制度优化模型研究,提出适应不同生育期降水年型的稳产-控污-提效灌溉制度。【结果】(1)与常规灌溉相比,Y-TNP灌溉制度优化水稻产量下降2.14%,氮磷流失量减少23.09%;Y-N灌溉制度优化水稻产量下降1.76%,灌水次数减少53%;Y-TNP-N灌溉制度优化水稻产量下降2.64%,氮磷流失量减少22.83%,灌水次数减少2次。(2)不同典型年以Y-TNP-N为目标优化的稳产-控污-提效灌溉制度水稻产量介于7.74~7.78 t/hm^(2),同时大幅度减少灌水量进而降低氮磷流失量。【结论】AquaCrop模型可模拟试验区水稻的生长发育过程,本文构建的模拟-优化耦合模型可用于优化不同生育期降水年型下稳产-控污-提效的灌溉制度。

深部煤层地下气化选址研究——以东胜气田J148地区为例

从地质构造、水文地质、煤层气化适用性等角度,系统研究了东胜气田J148地区中生界侏罗系中下统延安组延9煤层地下气化的可行性,并探讨了利用深部煤层气化燃空区孔隙层、含水层及该区致密气层进行碳封存的前景。研究结果表明,该区延9煤层埋深1 264~1 285 m、倾角小于1°,煤层稳定性好。气化目标选区内地层断层、节理裂隙不发育,偶有裂隙但断面新鲜、闭合,煤层气化后空腔有较好的密闭性,对煤炭地下气化影响小,有利于气化炉的建设和扩展,可满足规模化煤炭地下气化项目实施。延9煤层顶底板存在连续的隔水层,能阻截地下水对煤层直接充水,有利于地下气化炉布置;顶板隔水层厚度小于导水裂隙带高度,存在垮落导通顶板含水层间接充水的风险,但顶板含水层属弱富水含水层,涌水量小,风险可控;底板隔水层厚度大于隔水层的安全厚度,能有效阻截煤层底板含水层对煤层直接充水的风险。总体而言,延9煤层厚度适中、夹矸少,属低灰、低硫、高热值不黏煤,煤焦反应活性高,具有良好开发前景。针对深部煤层规模化气化开采产生大量的CO_(2)排放,初步探讨了利用煤层燃空区、顶底板含水层和下部致密天然气层进行CO_(2)安全封存可行性。分析认为,在延9煤层气化燃空区孔隙层和顶底板含水层中,可封存煤层气化产生的CO_(2)的60.8%~88.2%;若结合东胜气田上古生界致密天然气开发,用煤气化产生CO_(2)进行天然气驱替与封存,有望实现深部煤层气化开采过程近零碳排放。

心理资本对大学生压力知觉的影响:认知重评的中介效应和表达抑制的遮掩效应

目的:考察心理资本对大学生压力知觉的影响以及认知重评的中介效应和表达抑制的遮掩效应。方法:利用心理资本问卷、情绪调节量表和压力知觉量表对1502名大学生进行问卷调查,采用SPSS 24.0进行描述性统计分析,采用PROCESS进行中介效应分析。结果:1压力知觉与心理资本(r=-0.67,P<0.001)、认知重评(r=-0.48,P<0.001)和表达抑制(r=-0.08,P<0.01)显著负相关,心理资本与认知重评(r=0.65,P<0.001)、表达抑制(r=0.18,P<0.001)显著正相关,认知重评与表达抑制(r=0.37,P<0.001)显著正相关;2中介效应结果表明,控制性别后,认知重评在心理资本对大学生压力知觉的影响间具有中介效应,表达抑制在心理资本对大学生压力知觉的影响间具有遮掩效应。结论:通过提升大学生的心理资本、增加大学生对认知重评策略的使用频率和减少对表达抑制策略的使用频率来降低其感知的压力。

中国方案:体育促进青少年健康的政策供给特征

健康第一,体育为基。研究体育促进青少年健康的政策供给特征,优化青少年体育政策供给与执行。运用扎根理论和社会网络关系分析,研究体育促进青少年健康政策的历时变迁、量化阐释和供给特征。体育促进青少年体质健康政策,历经了发轫、规范、优化和提升4个发展阶段,面临多样化、现代化、高质量政策体系建设的挑战。结合政策供给特征分析框架发现,体育促进青少年健康的供给型政策工具系统失衡,环境型政策工具场景缺失,需求型政策工具机制不强。研究建议:重塑政策体系打造青少年体育政策供给共同体,创新政策工具建设多元化政策供给体系,提升政策效能构建良性循环的政策供给机制。

基于MaxEnt模型的怒江大峡谷泥石流易发性评价和成因

为进行泥石流易发性分区及环境因子的敏感性评价,选取降水、高程、坡度、坡向、径流量、岩性、断层、归一化植被指数、土壤侵蚀模数等9个环境因子,基于最大熵(MaxEnt)模型对187个泥石流沟道进行易发性评价。结果表明:导致泥石流易发的主导因素依次是径流量、高程、降水、岩性、断层、坡度、归一化植被指数、土壤侵蚀模数、坡向。依据泥石流灾害易发概率进行易发性分区发现,贡山—福贡段泥石流易发性最强,模型AUC值为0.974,标准差为0.010,模型分析结果与实际结果一致。与研究区山洪沟道9个环境因子进行对比评价发现,泥石流对环境因子的敏感性要比山洪复杂。通过能量分析的方法证明泥石流环境因子的敏感性复杂的原因,表明流域汇水能量对灾害的形成贡献率最大。

北京地区小型西瓜长季节栽培技术

小型西瓜具有适应性强、生育期短、持续结果能力强的特性,而长季节栽培规避了生产成本高、恶劣天气等因素的影响。笔者从园区的建立、品种选择、田间管理、应用现状4方面总结了北京地区小型西瓜长季节栽培技术要点,供种植者参考。

中国南北方植物对土壤加固机制的差异性

为深入分析植物对土壤加固的影响效益和机制,该研究选取重庆缙云山地区和陕西延安黄土丘陵区种植一年的乔木(火炬树、榆树)和灌木(荆条、酸枣),测定其根系形态、力学参数和土壤的抗剪强度,通过RBMw模型计算根系固土效益,综合评估不同植物的固土效能和贡献度。结果表明:2地种植的物种平均根直径的差异不显著(P>0.05),重庆种植的乔木(火炬树、榆树)的根长、分叉数和根尖数显著高于延安,灌木未出现显著差异(P<0.05)。根系的抗拉强度与直径都符合负幂函数关系,其中平均抗拉强度最大的为荆条。除荆条外,同种植物根系的抗拉强度并未因不同地区的种植产生显著差异。4个植物种根系的固土效率为0.65~4.12 kPa,各物种间存在显著差异(P<0.05)。重庆2种乔木种植下的根土复合体有效黏聚力高于裸地(约10%),灌木种植下则普遍略低于裸地。除酸枣外,种植于重庆的4种植物的根系固土作用和效率都显著的高于延安(P<0.05)。研究结果可为不同地区固土护坡的树种选择提供理论依据。

支持新型电力系统的5G/6G高可靠低时延电力物联网通信设计与分析

新型电力系统中“源-网-荷-储”协同控制具有大规模节点接入、双向可靠和广域低时延的信息传输需求,是5G通信重要垂直应用场景。然而,现有民用5G通信无法完全满足电力业务互动控制对高可靠和低时延的信息传输需求。该文在5G标准基础上,将子载波跳频技术(frequency hopping,FH)应用于可配置正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex,OFDM)系统中,形成OFDM/FH传输新体制,为新型电力系统提供多业务接入和高可靠的信号传输方案;同时,考虑控制业务短包和突发特性,将OFDM/FH信号传输与5G/6G微时隙(mini-slot)调度策略融合,以mini-slot为基本单位的资源调度和重传机制能有效降低时延。随后,通过理论分析,揭示该电力物联网(Internet-of-things,IoT)通信系统传输可靠性与重传时延的内在折中关系。通过对无线通信物理层信号处理和媒介接入层时隙调度联合设计,该文提出的基于mini-slot调度架构OFDM/FH的电力物联网5G/6G通信方案,可支持“源-网-荷-储”多业务泛在接入、高达99.999%传输可靠性和毫秒级低时延要求,实现了5G/6G高可靠低时延通信(ultrareliability and low-latency communications,uRLLC)与泛在电力控制业务的深度融合。

新能源技术创新平台建设问题

在“双碳”目标背景下,应积极抢抓新能源产业发展重大机遇,大力实施创新驱动发展战略,以企业为主体、市场为导向、产业为核心,着力构建以创新链、产业链、资金链、政策链相互支撑的创新体系。文章首先概述了建设新能源技术创新平台的意义,并详细阐述了新能源技术创新平台建设目标及重点内容,分析了新能源技术创新平台业务架构,进而总结了新能源技术创新平台建设和试运行期间存在的问题:缺乏相应的考核机制、激励机制和竞争机制;平台运行经费保障能力有限;人才队伍建设有待加强。针对问题提出加强平台建设的顶层设计,完善平台运行机制;保障平台运行经费;加强人才队伍等具体对策建议。

基于一个新SiH_(2)(1^(1)A′)势能面的H+SiH反应动力学研究

本文基于2022年报道的一个SiH_(2)(1^(1)A′)势能面,运用切比雪夫波包方法对H(^(2)S)+SiH(X^(2)П;v=0;j=0)→Si(^(1)D)+H_(2)(X^(1)∑_(g)^(+))反应体系在1:0×10^(-3)-1.0 eV的碰撞能量范围内进行动力学研究.分别应用忽略科里奥利耦合效应的耦合态近似和精确量子力学计算得到该反应的反应概率、积分散射截面和速率常数.计算发现在J较大时,科里奥利耦合效应显著提升该反应的反应概率,忽略科里奥利耦合效应会使H+SiH反应的积分散射截面和速率常数减小,对于速率常数而言,温度越高,两种计算方法所得结果的差距越大.精确的量子力学计算结果表明,H+SiH反应的速率常数在300-1000 K之间几乎不随温度改变,这与H+CH反应非常相似,但是在数值上,前者比后者大1个数量级.

基于SPWVD与知识蒸馏的行星变速器故障诊断研究

行星变速器运行工况多是非平稳运行工况,运行过程中齿轮啮合振动信号相互耦合导致测试信号混叠,其隐藏故障诊断难度增大;同时应用复杂的神经网络模型进行故障诊断预测时多数会收到工业现场边缘计算设备硬件的限制。针对相关问题,在保证行星变速器故障诊断准确率的情况下减少网络模型的参数量,提出了一种应用平滑伪维格纳-威利分布(smooth and pseudo Wigner-Vile distribution, SPWVD)与知识蒸馏结合的智能识别模型用于行星变速器故障诊断。首先,利用集合经验模态分解(EEMD)方法将多分量振动信号分解后选取单分量信号进行SPWVD计算后线性叠加得到二维时频图作为输入,以ResNet101为教师模型指导学生模型MobileNet进行训练,复杂教师模型将数据中的知识传授给学生模型,提高了学生模型的精度。将该方法与同类方法进行了对比,结果表明,模型以牺牲2.43%准确率为代价,存储成本下降为教师模型的24.55%,相较未知识蒸馏的MobileNet的准确率提高了9.61%,实现模型轻量化。本研究方法对提高深度学习模型在工程实际应用,降低边缘计算设备部署成本提供了一种有效且可行的解决方法。

数模联动的多特征工件加工能耗预测方法研究

在实际切削加工过程中材料去除率是不断变化的,现有将其视为恒量的能耗建模方法难以实现能耗准确预测。为了提高切削过程能耗预测精度,提出了一种基于材料去除率的数模联动加工能耗预测方法。首先,基于切削过程刀具与工件的接触关系分析了切入、完全切入和切出阶段材料去除率变化规律,并对相应的加工能耗特性进行了分析;其次,提出了数据驱动的刀具切入,切出阶段加工能耗预测方法,以及模型驱动的完全切入阶段加工能耗预测方法,实现加工过程能耗准确预测;最后,利用实验案例验证了所提模型及方法的有效性,为今后研究能耗预测精度奠定了基础。

有症状新型冠状病毒感染者感染后30 d内行胃肠恶性肿瘤根治手术安全性的队列研究

背景 胃肠道肿瘤患者在感染新型冠状病毒后是否需要长时间推迟限期手术,目前意见不统一。目的 探讨有症状的新冠病毒感染者在感染后30 d内行胃肠恶性肿瘤根治手术的安全性。方法 采用队列研究,分析2022年11月1日—2023年1月16日于解放军总医院第一医学中心普通外科医学部行手术治疗的胃肠道肿瘤患者的临床资料,比较感染与未感染新冠病毒患者的并发症发生率和并发症严重程度。结果 感染组胃肠道肿瘤患者81例,对照组胃肠道肿瘤患者131例,两组的年龄、性别、体质量指数等基线资料,以及手术方式、手术时长、出血量、术后平均住院日、淋巴结检出数目、疫苗接种率等的差异均无统计学意义(P>0.05)。感染组和对照组并发症发生率[14.8%(12/81) vs 16.8%(22/131),P=0.703]和并发症严重程度[Clavien-Dindo分级(Ⅰ级/Ⅱ级/Ⅲa级/Ⅲb级):2.5%、9.9%、4.9%和2.5%vs 3.8%、9.9%、7.6%和0.8%,P=0.721]等方面的差异亦无统计学意义。结论 有症状的新冠病毒感染者在感染后的30 d内(术前新冠病毒核酸检测转阴)行胃肠道恶性肿瘤根治手术是安全的。

基于准零刚度支撑结构的低频主动隔振平台研究

针对量子科学试验、精密制造等先进应用对亚赫兹微振动的抑制需求,研究基于准零刚度支撑结构和分离式音圈作动器的低频主动隔振技术。首先,给出一种低频主动隔振平台设计方法,考虑准零刚度结构的等效动力学特性,采用牛顿-欧拉方法建立平台的动力学模型;然后,基于所建立动力学模型分析多自由度耦合下平台的扰动传递特性并设计主动隔振算法;最后,研制低频主动隔振平台进行试验验证。试验结果表明,所开发主动隔振平台能够在三个线自由度上实现优于98.3%的微振动抑制效果,在0.1~10.0 Hz内载荷z方向微振动小于1.3×10^(-8) g。

混合抽蓄-风-光多能互补系统容量配置研究

混合抽蓄-风-光多能互补系统具有广阔应用前景,其容量配置需面临复杂水力水量、电力电量关系表征问题,同时其经济性评价需考虑电力市场规则。本研究提出了运行优化与容量配置决策两阶段优化思路,首先提出了适应中长期市场的月度统一电力送出模式,其次构建了混合抽蓄-风-光多能互补系统中长期运行多目标优化模型,然后基于海量容量情景模拟获取离散决策空间,最后从中优选得到最优新能源容量配置及运行方案。黄河上游清洁能源基地算例结果表明:失负荷风险接受度高、中、低分别对应新能源容量配置为混合抽蓄容量的3.2~3.9倍、2.4~3.0倍、1.6~2.1倍;系统月尺度打包并网电量峰谷比介于1.36~1.45,说明系统内各电源在中长期尺度的互补性较好。