升力翼对列车气动特性及运行安全性的影响研究

为探究升力翼高速列车的可行性,结合列车空气动力学和车辆多体系统动力学理论,建立了有/无升力翼高速列车空气动力学模型和车辆系统动力学模型,对有/无升力翼高速列车在明线无风及横风运行环境下的气动特性及运行安全性进行了仿真研究。研究结果表明:安装升力翼可提升高速列车的气动升力及升阻比,但气动阻力也大幅度增大;有/无翼高速列车周围流场特性差异较大,安装升力翼后列车表面压力分布及流线流向改变,列车滑流速度峰值增大,两侧及尾流区域速度分布改变。横风下列车表面压力分布及背风测涡脱结构改变,头车受到的气动阻力、升力、侧力及点头力矩相比于无翼时有明显的增大,升力与侧滚力矩差异明显,侧滚力矩方向改变且数值增大,摇头力矩变化很小。明线无风下,安装升力翼能够减小6%~13%的轮轨垂向力,其中尾车由于气动升力最大,轮轨垂向力减幅最显著;运行速度在450 km/h及以下时升力翼高速列车能够安全平稳运行,运行速度在500 km/h时升力翼高速列车轮轨垂向力和轮重减载率超限;影响安全性的主要原因是升力翼扩大了各节车之间气动载荷的差异,升力翼的气动布局有待进一步改善,建议减小头车和尾车的升力;横风环境下,升力翼高速列车头车受到升力、侧力及侧滚力矩数值明显增大,运行安全性恶化,横风安全域缩小。

食管组织工程:研究、应用与展望

食管作为人体消化系统的重要组成部分,其损伤与疾病严重影响着患者的健康与生活质量。近年来,组织工程技术在食管修复和重建中取得显著进展。本文旨在探讨食管组织工程在食管损伤修复和重建中的应用研究,以应对传统食管替代术带来的高并发症风险。本文综述了支架材料、种子细胞、生长因子等关键要素在组织工程食管构建中的一些最新研究进展,并总结了组织工程技术在内镜黏膜下剥离术后食管修复中的应用情况。最后,本文讨论了食管组织工程面临的挑战与未来研究方向,以期为食管组织工程的发展及转化提供参考。

近距离煤层煤柱下开采应力分布特征研究

以内蒙古某矿近距离煤层开采条件为研究背景,采用理论分析与数值模拟的方法,研究了6-1_(上)煤层煤柱内压力分布特征和煤柱底板下应力传递规律。理论分析结果表明,6-1_(上)煤层单侧超前支承压力影响距离34.7 m,煤柱两侧支承压力叠加使得应力集中增大,煤柱内应力集中系数7.3,煤柱影响垂直深度32.7 m,影响水平范围41.2 m,6-1煤层的应力集中系数5.1。数值模拟6-1煤层应力集中系数4.8,确定6-1煤层工作面巷道布置距离煤柱5 m。煤柱承载状态稳定,对6-1煤层工作面开采将产生显著影响。为保证下煤层工作面的安全开采,对上煤层煤柱采取钻孔卸压措施,钻孔布置2排三花眼排距500 mm、孔距800 mm,回风巷超前支承应力峰值由12.2 MPa降低至7.8 MPa,取得了良好效果。研究结果可为近距离煤层矿井安全高效开采提供理论依据。

基于半模型的高速列车远场气动噪声计算方法

随着高速列车运行速度的提高,其气动噪声问题逐渐凸显,如何准确快速预测高速列车的远场气动噪声成为关键.利用半自由空间的Green函数求解FW-H方程,推导了考虑半模型时的远场声学积分公式,提出通过半模型的数值计算结果预测全模型高速列车远场气动噪声的方法;建立了全模型和半模型高速列车的气动噪声数值计算模型,应用改进延迟的分离涡模拟方法对不同模型高速列车表面的气动噪声源进行求解;通过风洞试验进行了全模型高速列车的数值仿真计算方法验证;对比分析了全模型和半模型高速列车周围的流场结构、气动噪声源和远场气动噪声特性.结果表明:半模型高速列车数值计算得到的列车周围流场结构、气动噪声源以及远场气动噪声特性与全模型的一致;采用半模型计算会过高估计列车尾车流线型区域表面压力的波动程度和噪声源的辐射强度,但通过半模型预测整车模型的远场噪声平均声压级误差小于1 dBA;相比于全模型高速列车,半模型计算时的网格总量减少一半.

直肠经肛门拖出切除术治疗低位直肠癌的疗效及预后

目的分析直肠经肛门拖出切除术对低位直肠癌的疗效及预后的影响。方法将患者分为研究组(采用直肠经肛门拖出切除术)和对照组(采用腹腔镜下直肠低位前切除术),并比较2组患者的临床疗效等。结果研究组手术时间、术中出血量等均显著优于对照组(P<0.05);术后研究组患者血清相关的胃肠动力指标改善情况较对照组更优(P<0.05);术后两组肛门功能及预后情况比较均无差异(P>0.05)。结论直肠经肛门拖出切除术治疗直肠癌的疗效更为显著,值得临床推广。

L-SeMC对酒精致中枢兴奋小鼠学习记忆和自发活动的影响

目的探讨L-硒-甲基硒代半胱氨酸(L-selenium-methylselenocysteine,L-SeMC)对酒精致中枢兴奋小鼠学习记忆和自发活动的影响。方法将雄性昆明小鼠随机分为对照组、酒精组及L-SeMC低、中和高剂量组,分别灌胃给予L-SeMC 10.4、13.0、39.0μg·kg^(-1),30 min后给予酒精1.5 g·kg^(-1),进行自发活动检测、跳台实验和避暗实验,检测血清ALT和AST、肝脏组织MDA含量及SOD活力。结果10.4、13.0、39.0μg·kg^(-1)L-SeMC可显著减少酒精致中枢兴奋小鼠活动次数和站立次数;10.4μg·kg^(-1)L-SeMC可显著延长跳台实验潜伏期,13.0μg·kg^(-1)L-SeMC可显著延长潜伏期,减少错误次数;10.4μg·kg^(-1)L-SeMC可显著延长避暗实验潜伏期,减少错误次数。3个剂量L-SeMC可降低血清ALT、AST水平,降低肝脏组织MDA含量,增强SOD活性。结论10.4、13.0μg·kg^(-1)L-SeMC可改善酒精致中枢兴奋对小鼠学习记忆功能的降低,抑制酒精引起的中枢兴奋自发活动,其机制可能与改善酒精致中枢兴奋小鼠的肝功能和肝脏氧化损伤有关。

导流装置对高速磁浮列车气动特性的影响

由于车轨悬浮间隙的存在,高速磁浮列车的悬浮架周围流场紊乱且气动力复杂,影响列车的悬浮和导向性能。基于计算流体力学建立了3车编组的高速磁浮列车气动数值仿真模型,研究了列车气动特性及车轨间隙和悬浮架周围的流场结构,分析了3种不同形式的导流装置(板式、短楔形、长楔形)对列车气动特性的影响规律。研究结果表明:在500 km/h的运行速度下,气流通过头车鼻尖底部悬浮间隙直接冲击在头车一位端悬浮架迎风侧,形成的压差阻力使头车气动阻力大幅增大;受悬浮架扰流影响,气流在车体底部形成了大面积的正压区,直接导致头车气动升力和气动力矩大幅提高且远高于中间车及尾车气动升力。根据研究结果,改变头车鼻尖底面结构,控制进入车轨磁浮间隙的气流流量和方向,改善了列车表面压力分布情况,协同降低了列车气动阻力、气动升力和点头力矩。与原型磁浮列车相比,3种导流装置均能实现减阻降升,其中气动特性优化效果最好的长楔形导流装置可实现减小整车气动阻力3.6%、头车气动升力40.6%和头车点头力矩80.3%,综合气动性能最好。

鱼菜共生系统中麦穗鱼肠道菌群研究

为探究鱼菜共生养殖模式对鱼体肠道菌群的影响,于2020年11月24日至2021年1月4日(计6周)在9个泡沫养殖箱中放养平均体质量(3.88±0.78)g的麦穗鱼(Pseudorasbora parva)12尾(对照组),再分别与株高(13.85±0.92)cm罗莎生菜(Lactuca sativa)(PL组)和株高(26.10±1.84)cm的水蕹菜(Ipomoea aquatica)(PI组)组成两种鱼菜共生系统,用16S rRNA测序技术和生物信息学方法对比分析各系统鱼体肠道的菌群,探究鱼菜共生养殖模式对鱼体肠道菌群的影响。每个鱼菜共生养殖箱的箱体边缘都固定等面积蔬菜浮床(覆盖面积占水体面积的35%),并在浮床底部覆盖纱布以避免鱼类啃食。结果表明,3种系统中麦穗鱼主要优势门为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteriota)和浮霉菌门(Planctomycetes),主要优势属为苯基杆菌属(Phenylobacterium)、沉积物杆状菌属(Sediminibacterium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。两种鱼菜共生系统中沉积物杆状菌属丰度明显高于传统养殖系统;而乳酸杆菌属(Lactobacillus)仅见于传统养殖系统。聚类树与功能热图显示,两种鱼菜共生系统聚集为一支。微生物群落功能预测(PICRUSt2)表明,鱼菜共生模式对麦穗鱼的代谢、机体系统和环境信息加工等功能起到正向作用,其中麦穗鱼-水蕹菜共生系统优势更大。麦穗鱼在两种鱼菜共生系统中的存活率均显著高于传统养殖系统(P<0.05)。本研究认为,鱼菜共生模式可以改变麦穗鱼肠道菌群的结构,有利于维持麦穗鱼肠道健康,能够显著提高存活率。本结果可为进一步探究鱼菜共生系统鱼体肠道菌群提供理论参考。

水蕹菜和罗莎生菜对麦穗鱼养殖系统水质的影响

将9个40 cm×24 cm×16 cm泡沫箱放在实验室靠窗处,每个箱中放养12尾体长(7.3±0.56)cm,体质量(3.88±0.78)g的麦穗鱼(Pseudorasbora parva),搭建占水体面积35%的水蕹菜(Ipomoea aquatica)和罗莎生菜(Lactuca sativa)浮床,菜根裹海绵固定防止其松动,用纱布裹住菜根防止麦穗鱼啃食。试验设水蕹菜-麦穗鱼和罗莎生菜-麦穗鱼2个处理组和1个单养麦穗鱼的对照组,每组设3个重复。每隔7 d取一次水样,检测水体pH、溶氧(DO)、总氨氮(TAN)、亚硝酸盐氮(NO_(2)^(-)-N)、硝酸盐氮(NO_(3)^(-)-N)和总氮(TN)含量等指标,研究水蕹菜和罗莎生菜对麦穗鱼养殖系统水质的影响。结果显示,水蕹菜和罗莎生菜能维持麦穗鱼养殖水体pH及DO浓度稳定,使水体TAN浓度降至较低水平;水蕹菜组和罗莎生菜组水体NO_(2)^(-)-N和NO_(3)^(-)-N浓度显著低于对照组(P<0.05);水蕹菜组降低水体TN的能力优于罗莎生菜组,吸收NO_(3)^(-)-N的效率显著高于罗莎生菜(P<0.05)。在浮床覆盖率为35%的条件下,水蕹菜和罗莎生菜均能有效吸收麦穗鱼养殖水体中的无机氮盐,促进有害氮盐向可吸收利用氮盐转化,起到净化水质的作用。本研究结果可以为鱼菜共生养殖提供理论参考。

基于外腔光谱合束的650 nm半导体激光器

高功率650~660 nm波段激光器在可见光光电对抗领域具有重要作用,目前该波段光源由固体激光器通过半导体激光器泵浦并倍频输出,输出功率高、光束质量近衍射极限,但转换效率低。半导体激光器的转换效率高,但输出功率低,需要通过增加激光单元的方法提升功率,并通过激光合束的方式提升光束质量。文中提出外腔光谱合束的650 nm波段半导体激光器结构,通过实验验证可实现连续功率为7.3 W、光谱线宽为6.45 nm、电光转换效率为23.4%的650 nm波段激光输出,光束质量为M_(X)^(2)=1.95,M_(Y)^(2)=11.11,接近固体激光器,未来通过增加合束的激光单元数量并结合偏振合束可以获得更高功率的650 nm波段激光。

高功率蓝光半导体激光加工光源

针对目前铜、金等金属材料加工的实际应用需求,开展了连续输出功率500 W的光纤耦合输出蓝光半导体激光加工光源研究。基于平面窗口TO封装的蓝光半导体激光单管器件,设计采用长后工作距的快轴准直镜和慢轴准直镜分别准直,获得低发散角、高光束质量的单元准直光束;结合二维空间合束、偏振合束和光纤耦合,将144个蓝光单管器件耦合进200μm/NA 0.22光纤,通过ZEMAX软件对半导体激光光路进行光线追踪模拟;并从实验上实现,3 A电流驱动下,200μm/NA 0.22光纤输出连续功率523 W,电光转换效率29%。该激光光源具有直接加工铜、金等材料的能力。

近地引力波编队构型设计与初始化方法研究

近地小型化引力波探测编队研制周期短、成本低,适合于引力波项目前期的关键技术验证,具有重要的工程应用价值。不同于深空环境,近地引力波编队受地球非球形引力摄动影响显著,星间距离易产生发散致使任务失败。因而相对于典型的深空引力波探测编队,近地引力波探测编队在无控状态下的自然稳定编队构型设计及其构型精确初始化是一个全新的轨道设计与控制问题。本研究以二体引力场下的轨道动力学和相对运动动力学为基础,对正三角形编队构型进行初步设计。再以构型长期稳定为目标,从摄动解析理论和智能优化的数值搜索方法对摄动条件下的自然稳定构型进行求解,为近地引力波探测编队提供了稳定的构型设计方案。最后,针对探测构型的精确初始化问题,探索了全局最优的微分校正策略,实现了近地引力波探测编队的高精度构建。

苯并三唑紫外光稳定剂对斑马鱼成鱼的免疫毒性

苯并三唑类紫外光稳定剂(benzotriazole ultraviolet stabilizers,BUVSs)是一类具有环境持久性、生物累积性和内分泌干扰效应的新兴污染物,在水环境和水生生物体内广泛检出。研究表明BUVSs可引起免疫相关通路的分子响应,影响鱼类早期发育,然而目前不同结构BUVSs对成鱼的免疫毒性效应研究十分有限。因此,本文选取4种BUVSs(UV-234、UV-326、UV-329和UV-P),在10μg·L^(-1)浓度下对斑马鱼成鱼暴露28 d,观察斑马鱼肠道组织的病理学变化,并测定肠道、肾脏和血液中免疫相关蛋白表达水平,以评估不同结构的BUVSs对斑马鱼成鱼的肠道和免疫的影响。结果表明,10μg·L^(-1) UV-234、UV-329和UV-P暴露能够引起斑马鱼成鱼肠道杯状细胞减少、黏液增多和肠绒毛高度减小。免疫相关蛋白在不同BUVSs暴露后的表达存在差异,且具有组织特异性。其中,UV-234和UV-326暴露后引起芳香烃受体AhR和白细胞介素IL17/22的显著变化,同时UV-326、UV-329和UV-P均可抑制细胞色素P450家族CYP1A1表达。综上,BUVSs长期暴露能够引起斑马鱼成鱼肠道损伤并导致免疫毒性。

左乙拉西坦缓释片制备工艺研究

目的建立简单易行、符合大生产要求的左乙拉西坦缓释片的制备工艺。方法通过对自制左乙拉西坦缓释片处方中粘合剂、缓释材料,以及对制备工艺中制片方法、筛网大小、压片压力的筛选,优化该缓释片的处方及制备工艺。通过硬度、质量差异、脆碎度、含量,以及溶出均一性、稳定性试验等对中试样品片剂进行质量评价。结果自制左乙拉西坦缓释片以羟丙甲基纤维素为骨架材料、与Keppra XRTM的释药行为相似,其硬度、溶出效果与原研片无显著差异,其质量差异、脆碎度检查,以及溶出均一性、稳定性试验结果符合2015年版《中国药典(二部)》中的相关规定。结论建立的左乙拉西坦缓释片制备工艺可行。

泡沫铝填充钢管轴向压缩性能和吸能能力研究

为了研究泡沫铝填充钢管轴向压缩性能,本文以泡沫铝填充钢管为研究对象,通过试验研究泡沫铝填充钢管构件在轴向准静态载荷条件下的承载能力和变化情况;同时通过有限元数值模拟对泡沫铝填充钢管的承载能力、变形模式、应力分布和能量吸收特性进行研究。研究表明:相比于纯钢管,泡沫铝填充钢管在轴力超过极限荷载之后,仍有较大的剩余承载力,整个压缩过程表现为稳态压缩;填充钢管轴向和侧向变形的幅度较小,填充钢管的变形无空腔的存在、大应力区也有所减小,轴压下的变形规律性更好,耗能能力更优。

基于Hyperworks二次开发的液压支架等强度设计

针对液压支架应力分布不均衡、支架大部分板件的强度都没有达到屈服极限等问题,提出基于Hyperworks二次开发的液压支架等强度设计方法。以典型单元的应力强度比标准差最小为优化目标,对液压支架进行多工况尺寸优化设计和疲劳寿命验算,使其在满足液压支架设计准则的前提下,对原有的模型进行等强设计。结果表明,优化后液压支架主结构件在同种工况下应力分布更加均匀,同时提高了液压支架的疲劳寿命,为液压支架的设计研究提供理论和数据支撑。

ZY12000/15/38D大伸缩比液压支架的选型与设计关键技术研究

为解决综采工作面煤层赋存厚度频繁变化或有断层需要穿过时资源回收率低、开采效率不高的难题,以陕北某矿为目标进行了ZY12000/15/38D型大伸缩比液压支架选型,针对大伸缩比液压支架设计进行了四连杆机构、掩护梁结构、顶梁前部机构、梁端距调节、全封闭挡矸、液压系统排布、三伸缩立柱等关键技术研究,并进行了大伸缩比液压支架的井下工业性应用,产量最大达到2万t/d,实现了煤矿的高产高效,同时提高煤炭资源的回收率至97%以上,创造了巨大的经济效益和社会效益。通过大伸缩比液压支架的研究和应用,为厚度变化较大煤层高效、高回收开采提供了有效解决方案和装备保障,有力地推动了煤炭行业的技术进步和可持续发展。

露天煤矿端帮遗煤开采顶板破断特征研究

为安全高效回收露天煤矿端帮压煤,以内蒙古某露天煤矿开采条件为研究背景,采用理论分析和数值模拟方法,研究了综放工作面顶板破断移动规律。结果表明,工作面顶板条件适用于的三边固支一边简支薄板力学模型,随着工作面顶板悬露距离的增加,顶板应力分布发生变化,根据岩层破断判据,当悬露长度达到20 m时,应力σy在固支长边a/■位置应力峰值达到岩石抗拉强度,顶板于固支长边发生拉破坏。数值模拟结果显示,工作面开采至22 m时开始来压,且表现在工作面20~70 m,其他位置来压滞后。覆岩厚度较小处,地表位移差较大,达到54 mm,该位置应注意工作面顶板和边坡稳定防护。研究结果可为工作面来压预报提供理论依据,也可为相似条件工作面提供借鉴。

基于多种群萤火虫算法的车载燃料电池直流微电网能量管理优化

绿色高效的新能源系统已广泛应用于汽车、有轨电车和智能建筑等领域。为了降低燃料电池(fuelcell,FC)有轨电车直流微电网系统的运行成本,提出一种基于多种群萤火虫算法的车载燃料电池直流微电网能量管理优化方法。该方法引入以初始投资成本、设备运行成本和更换维护成本为框架的系统运行成本模型。基于成本模型,设计一种融合多种群遗传算法与萤火虫算法的多种群萤火虫算法,对有轨电车状态机控制策略进行优化。在3种运行工况下,将所提方法与状态机控制策略、基于遗传算法的策略、基于多种群遗传算法的策略、基于粒子群算法的策略和基于萤火虫算法的策略进行对比。结果表明,所提方法能合理分配各能量源的输出功率,并获得最低的系统运行成本。

高速列车气动及声学行为的尺度效应研究

建立不同模型尺度的高速列车气动噪声数值计算模型,利用改进的延迟分离涡模拟方法(IDDES)和FW-H声学模型对高速列车近场流场和远场噪声进行数值模拟。通过风洞试验验证了本文数值计算方法的合理性。对比分析不同模型尺度下高速列车的气动力、流场结构、表面压力脉动以及远场噪声。结果表明:模型尺度对高速列车的气动行为和声学行为具有明显影响。随着模型尺度的减小,高速列车的气动阻力系数逐渐增大,模型尺度从1∶1减小到1∶8时,阻力系数增加11.3%。模型尺度对列车黏性阻力系数和尾车分离的尾流高度影响较大,但不改变列车表面压力分布规律和车体表面边界层的发展规律。列车表面压力具有明显的非定常性,随着模型尺度的减小,脉动压力的振荡程度减弱。模型尺度的变化未改变高速列车在远场纵向和横向上的传播特性,随着模型尺度的减小,对应噪声测点处的声压级逐渐减小。高速列车远场噪声没有明显的主频特性,能量分布在较宽的低中频率范围内,模型尺度不改变高速列车远场噪声的宽频特性。