以地理模拟与优化系统(GeoSOS)模型进行的升金湖湿地景观模拟与演变预测

以升金湖国际重要湿地为研究区,根据2010—2020年Landsat系列遥感影像,分析该湿地景观变化特征及驱动因素,利用地理模拟与优化系统(GeoSOS)模型对2025年该湿地在不同发展情景(自然情景、耕地保护情景和生态保护情景)进行景观模拟与预测,探究该湿地景观的未来演变趋势,并提出相关规划建议。研究表明:(1)2010—2020年间,草地面积略微减少,滩涂和水体面积有部分增加,景观结构趋于复杂化,主要受到年降水(自然因素)及GDP(人文因素)的影响;(2)GeoSOS模型中,人工神经网络-元胞自动机(ANN-CA)算法的模拟精度最高,总体精度达到63.28%,Kappa系数达到0.503,品质因数(FoM)达到0.122,适用于湖泊湿地景观模拟与预测;(3)根据2025年不同发展情景湿地景观预测结果,采取生态保护策略最能有效保障自然湿地面积,维持湿地景观的多样性与稳定性。

低温低压下活性炭吸附氢气的分子模拟

低温吸附法处理激光尾气中的H_(2)相较于传统尾气处理方法具有体积小、质量轻、运行成本低、无振动噪声等特点,其关键问题是开发低温低压条件下高性能的H_(2)吸附剂.以石墨片微元构建多孔活性炭模型,使用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟探究H_(2)在多孔活性炭中的吸附行为,通过考察多种因素的影响,期望获得更高的H_(2)吸附量.计算使用pcff力场,范德华相互作用采用Lennard-Jones 12-6形式,将计算得到的H_(2)吸附等温线以及模型的BET参数与实验值对比,验证了模型和力场的准确性.之后探究了石墨片微元尺度、多孔活性炭密度和吸附温度对H_(2)吸附的影响.结果显示:石墨片微元尺度对H_(2)的吸附有较大影响,由1环构建的模型性能最差,由19环构建的模型性能最好,从吸附性能来看,在单一石墨微元模型和混合石墨微元模型中均满足19环>37环>7环>1环;在所建立的0.5~1.3 g/cm^(3)模型密度范围内,存在最优密度1.1 g/cm3,此时能够获得最大H_(2)吸附量,比表面积和孔径分布二者共同作用影响吸附性能;温度对H_(2)低温吸附有较大影响,当吸附温度升高5 K和10 K时,吸附量分别下降了19.1%和36.8%,因此加强吸附过程中的散热和优化吸附床结构可以提高氢气的吸附量.

三七治疗骨关节炎机制:基于UHPLC-QE-MS、网络药理学及分子动力学模拟

背景:课题组前期研究发现三七能够修复骨细胞的形态结构,对于治疗骨关节炎具有良好的应用前景,但目前对于三七的具体作用机制尚不清楚。目的:采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography-Q exactive-mass spectrometry,UHPLC-QE-MS)技术鉴定三七的主要成分,并结合网络药理学、分子对接和分子动力学模拟探究三七治疗骨关节炎的作用机制。方法:利用UHPLC-QE-MS技术鉴定三七的主要成分后,运用TCMSP数据库筛选活性成分,通过TCMSP和Uniprot数据库查找活性成分靶点,通过疾病数据库筛选骨关节炎靶点。在药物靶点与疾病靶点取交集后,导入STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白互作网络筛选关键靶点,通过“活性成分-作用靶点”网络筛选关键活性成分。再对关键靶点进行富集分析,并对关键活性成分和关键靶点进行分子对接验证,最后选取结合能最低的结果进行分子动力学模拟。结果与结论:①在三七溶液中共鉴定出57种活性成分,成分靶点与疾病靶点交集50个,关键活性成分5个(槲皮素、熊脱氧胆酸、山奈酚、柚皮素和红藻氨酸),关键靶点5个(白细胞介素6、基质金属蛋白酶9、白细胞介素1β、白蛋白和趋化因子配体2);②基因本体功能富集642个条目,其中620个条目代表生物过程,21个条目代表分子功能,1个条目代表细胞成分;京都基因与基因组百科全书通路分析63条通路,主要涉及雌激素信号通路、白细胞介素17信号通路和高糖基化终末产物-高糖基化终末产物受体信号通路;③分子对接显示关键活性成分和关键靶点结合活性良好,分子动力学模拟提示槲皮素和基质金属蛋白酶9间的相互作用稳定;④对三七成分进行了较全面研究,初步阐明了其药效物质基础,预测三七可通过多组分、多靶点、多途径和多通路发挥抗炎、软骨保护和免疫调节作用来治疗骨关节炎。

磁驱动固体套筒实验模拟中的电流系数

采用不可压缩理论模型,对FP-2装置上开展的磁驱动固体套筒实验进行了模拟分析。模拟结果表明,无论是二维磁流体力学理论模型,还是其他不可压缩理论模型,回流罩结构磁驱动固体套筒的边界磁感应强度公式中都包含一个小于1的套筒电流系数。对不同套筒厚度、不同套筒半径条件下磁驱动固体套筒实验的电流系数进行了模拟,发现电流系数不仅与套筒内半径有关,还与套筒厚度有关;套筒内半径越大,套筒电流系数越小;套筒厚度越大,套筒电流系数越小。准确掌握磁驱动固体套筒电流系数的变化规律,可使磁流体程序从磁驱动固体套筒实验的后验模拟发展为精确预测,使磁流体力学模型真正具备正确设计和指导磁驱动固体套筒相关实验的理论能力。

极端条件下含能材料的模拟研究思考

含能材料在军事、民用和航天等领域具有广泛应用,极端条件下其物理化学性质会发生显著变化。通过模拟研究预测和优化含能材料性能具有重要意义,包括性能预测、优化设计、安全评估、成本效率控制等。为此,综述了极端条件下含能材料的研究背景、基本性质、模拟研究方法及进展、关键问题以及相关实验研究进展。其中,详细介绍了量子力学、分子动力学、蒙特卡罗和有限元等模拟方法及其研究进展,阐述了高压、高温、激光作用和界面效应等极端条件下模拟研究的关键问题,并列举了含能材料在撞击感度、化学释能规律、3D打印、绿色电合成、爆轰机理和超高含能材料合成等方面的实验研究进展。通过遴选代表性研究,展示了模拟研究在实际问题中的应用和解决方案。同时,介绍了一些最新研究成果,以反映该领域的最新进展和未来趋势。此外,详细讨论了跨学科研究的实现方式以及含能材料在极端条件下的安全性问题,包括可能的风险和预防措施。

随机纤维膜过滤器捕集浮游生物颗粒的DPM数值模拟

目前常用的深海浮游生物取样方法,是采用水泵抽取海水,并通过过滤技术捕捉其中的浮游生物。因此,以浮游生物过滤器为研究对象,通过随机算法建立三维纤维膜微观模型,并基于相似准则对纤维膜模型进行数值模拟研究,同时,采用拉格朗日离散相模型(DPM)追踪浮游生物颗粒在过滤器内的运动轨迹。研究结果表明:入口速度的变化对流场的压力和速度分布有显著影响,随着入口速度增加,流场内部速度差增大,流场中的压力分布出现明显的分层现象,且压力损失随入口速度增大而增大。其孔隙较小的纤维模型具有更好的过滤性能,对浮游生物颗粒的过滤效率基本稳定在80%。

PBL联合情景模拟演练教学模式在安宁疗护从业人员培训中的应用

目的研究PBL(问题驱动教学模式)联合情景模拟演练教学模式在安宁疗护从业人员培训中的效果。方法选择2019年5月至2023年11月在我院参加安宁疗护培训的从业人员,采取目的分组法将其分为干预组和对照组,每组各28名,对照组采用LBL(以讲授为基础)教学模式,干预组采用LBL+PBL+情景模拟演练教学模式,比较两组的理论及实践操作考试成绩并评价教学效果。结果培训后,两组人员理论及实践操作考试成绩均有提高,且干预组考试成绩明显高于对照组(P<0.05)。两组培训满意度调查表得分对比差异有统计学意义(P<0.05),干预组培训满意度调查表得分明显高于对照组。结论将PBL联合情景模拟演练教学模式运用到安宁疗护从业人员培训中,可提升培训人员的操作能力和满意度,值得推广。

Ag^(+)、Zn^(2+)、Cr^(3+)改性Y型分子筛吸附脱除喹啉的模拟计算研究

首先考察了吸附时间对三种改性Y型分子筛AgY、ZnY、CrY吸附脱除模拟燃料中喹啉的影响,结果发现三种分子筛对喹啉的吸附容量和去除率大小顺序均为:AgY>CrY>ZnY.运用Materials Studio软件,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(DFT)对改性Y型分子筛吸附喹啉机理进行了模拟计算研究,得出以下结论:模拟计算AgY、ZnY、CrY的比表面积和孔体积与其低温N2吸附-脱附表征结果基本一致,并且发现改性Y型分子筛的吸附脱氮能力与比表面积和孔体积关系不大;以Fukui函数为基础,采用Mulliken和Hirshfeld两种布局数分析方法模拟计算了三种改性Y型分子筛的相对亲电性并分析Lewis酸强弱,其Lewis酸大小顺序为:AgY>CrY>ZnY;对三种改性分子筛进行了前线轨道分析,其化学吸附活性大小为AgYCrY>ZnY,模拟计算所得各种结果与实验结果顺序完全一致.

纳米尺度下水液滴撞击固体表面润湿性行为的分子动力学模拟

本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强度之间的变化关系.研究结果显示:液滴在不同润湿性壁面上会产生明显不同的润湿演化特性.模拟结果表明对于亲水材料,由于壁面附近水分子所受的势能束缚随温度升高而增强,平衡接触角则相应减小;对于疏水材料,由于随温度的升高分子之间增加的势能大于固液之间增加的势能而表现出平衡接触角随着温度升高而增大的趋势.因此,针对其材料亲水性能,可以通过改变温度影响其润湿行为,从而提高传热、传质和自清洁性能.

锐钛矿相TiO_(2)吸附柴油中典型碱性氮化物的模拟计算

为了探究锐钛矿相TiO_(2)(a-TiO_(2))对柴油中典型氮化物(吡啶、苯胺、喹啉)及非氮化物的吸附行为和选择性,利用模拟计算方法研究了吡啶、苯胺、喹啉及非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面吸附过程中的吸附构型、吸附能、Mulliken电荷、电荷密度、差分电荷密度和态密度等。结果表明:吡啶、苯胺、喹啉吸附于a-TiO_(2)(101)晶面的吸附能分别为-188.59,-100.99,-201.63 kJ mol,3种氮化物均能稳定吸附于a-TiO_(2)(101)晶面,其吸附稳定性由大到小的顺序为喹啉>吡啶>苯胺;在吸附过程中,氮化物将自身一定量的电荷转移到a-TiO_(2)(101)晶面,形成氮化物→a-TiO_(2)(101)晶面的电荷转移通道;吡啶和喹啉在a-TiO_(2)(101)晶面吸附时形成N—Ti化学键,苯胺的氨基H和a-TiO_(2)(101)晶面的O形成氢键。芳烃、烷烃、环烷烃等非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面的吸附强度相近,均弱于氮化物。a-TiO_(2)对氮化物有较好的吸附脱除效果,能选择性去除柴油中的碱性氮化物。

煤表面含氧官能团吸附氮化物的模拟计算研究

煤表面六种常见的官能团结构单元包括酚羟基Ph-OH、羧基-COOH、羰基-C=O、醚键-O-、醇羟基R-OH和烷基R,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(DFT)从原子层面模拟计算煤表面官能团对苯胺、吡啶、喹啉三种典型氮化物的吸附性能.通过计算分析前线轨道、吸附能及分子间吸附距离等参数,探究三种氮化物在煤表面不同官能团上的吸附机理,结果表明煤表面模型上各官能团对三种氮化物的吸附强弱顺序均为:-COOH>R-OH>Ph-OH>-C=O>-O->R,三种氮化物在煤表面官能团的吸附强弱顺序为:吡啶>喹啉>苯胺.

基于COMSOL+PHREEQC耦合数值模拟的浸出试验--以内蒙古某铀矿浸出工艺试验为例

室内浸出工艺试验是联系科研和工业生产的必要环节,针对可地浸砂岩型铀矿浸出工艺室内试验条件与工业生产条件不同、物理试验组数多、矿岩采取困难等问题,提出了一套基于COMSOL+PHREEQC耦合的地浸采铀柱浸数值模拟模型构建方法,并以内蒙古某铀矿浸出室内试验(物理试验)为例,开展了物理试验与数值模拟试验对比研究。结果表明:采用基于COMSOL+PHREEQC耦合的数值模拟法,在酸法浸出室内柱浸试验模拟方面,具有良好的可行性;相同压力条件下,pH、U、Fe^(3+)、Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)等溶出组分的浸出规律基本一致,峰值出现的时间相对较吻合;不同压力条件下,数值模拟模型的结果符合压力调节情况下的一般规律;所建数值模拟模型在U、Ca^(2+)浓度峰值大小方面尚存在差异,需要进一步完善模拟模型。

渤海海冰漂移及其动力影响因子数值模拟研究

渤海作为中国重要的海上枢纽,每年冬季均会发生不同程度水位的海冰灾害,严重威胁区域经济健康发展。为研究渤海海域海冰的生长消融与动态分布过程,本文综合考虑潮流、风场、气温等影响因素,建立渤海海冰三维数学模型,对比分析潮流和风场协同作用,不考虑海冰运动,仅风场作用以及仅潮流作用工况下渤海海冰的运动过程。模拟结果表明:潮流的不对称性会造成海冰漂移,仅潮流作用下的海冰漂移具有明显周期性;渤海三个海湾海冰面积在1月25日—3月3日、1月12日—2月20日与1月16日—2月13日呈现明显周期性变化,对应周期为16、17和18 d;三个海湾仅有风作用时与潮流和风协同作用时的海冰面积变化趋势一致;风对海冰分布有重要影响,海冰所受主要风会对其造成同向输送;渤海海域冬季盛行偏北风,促进渤海海冰从近岸向海漂移,当风向一定时,风速变化引起不同厚度海冰的面积变化及质心位置改变;随着风速增大的加剧,东北风向对辽东湾海冰漂移影响最大,西北风向对渤海湾与莱州湾海冰漂移影响最大。本研究丰富了对渤海海冰演变机理与运动过程的科学认知,可为区域灾害防范与应对提供科技支撑。

心内科急症情景模拟教学在中医住院医师规培的应用

目的分析中医住院医师规范化培训中应用心内科急症情景模拟的教学效果。方法选择2021年1月—2021年12月在广西中医药大学附属瑞康医院中医住院医师规范化培训基地心内科学习的学员88人作为研究对象,随机分成两组,试验组采用情境模拟教学法,对照组采用传统教学方法。观察两组出科考核成绩、迷你临床演练评估(Mini-CEX)评分、教学满意度及试验组对每次情景模拟教学效果的评价。结果试验组出科笔试、综合实践操作考核得分及总分均高于对照组,Mini-CEX评分高于对照组(P<0.05)。试验组教学满意度为97.7%(43/44),高于对照组的79.5%(35/44)(P<0.01)。结论在中医住院医师规培临床教学中开展心内科急症情景模拟教学,获得了很好的效果,提高了学员的学习积极性,提升了规培质量和效率,值得临床教学推广使用。

镍污染场地抽出-处理数值模拟及渗透系数对修复效果影响

为研究污染场地渗透系数对抽出-处理效果的影响,以某镍(Ni)污染场地为例,构建了二维均质非稳定地下水流模型,并基于该模型进行考虑溶质对流、弥散、吸附的抽出-处理模拟,研究了不同含水介质及抽水流量对修复效果的影响.结果表明:水动力模型模拟结果与场地实测地下水水位基本吻合,均方根误差为0.006 m,模型可以较好地刻画场地地下水流场.通过对比3处抽水井位置下Ni的修复效果,认为3个方案中抽水井位于污染羽中心的方案最佳.在相同抽水流量下,渗透系数越大,地下水监测站点GW1处Ni浓度越高,GW2处Ni浓度越低,但污染羽面积也越大.当含水层为黄土或粉砂时,若抽水流量为40 m^(3)/d,GW1和GW2两处Ni浓度无法降低至0.1 mg/L,若抽水流量为80 m^(3)/d或120 m^(3)/d,则GW1和GW2两处在3 a内Ni浓度可以降低至0.1 mg/L.当含水层为细砂时,GW1处Ni浓度在3种抽水流量场景下均无法降低至0.1 mg/L,而GW2处Ni浓度在3 a内均能满足地下水Ⅳ类水质标准.相同水文地质条件下,抽水流量越大,达到地下水Ⅳ类水质标准的时间越短,但抽水总量越大.研究结果可为污染场地地下水抽出-处理实施的可行性提供一定的科学依据.

铁基氧化物团簇催化CO还原NO反应模拟

固定床实验表明,在深度欠氧的条件下,铁基氧化物对CO还原NO的反应具有催化作用.为进一步理解脱销催化反应机理,本文利用量化软件Gaussian模拟了铁及其三种不同价态氧化物团簇:Fe_(2)团簇、Fe_(2)O_(2)团簇、Fe_(2)O_(3)团簇催化CO还原NO的反应路径,为进一步改进脱硝反应提供理论基础.本文分析了反应过程的各阶段能量壁垒,三种团簇中最容易发生催化反应的团簇为Fe_(2),整个反应过程中的决速步为NO在Fe_(2)团簇上的解离吸附过程.

真空预冷压强对鲜枸杞SOD酶活性的影响及分子动力学模拟

为探究真空预冷处理对鲜枸杞超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性的影响及其分子水平机理,本研究将宁夏新鲜枸杞置于真空预冷900、1100 Pa压强下处理,提取粗酶液进行SOD酶活性测定,并进行150 ns分子动力学模拟研究SOD酶在不同真空预冷压强处理下的内部变化,分析均方根误差、回旋半径、总能量、势能、动能、键角能、均方根涨落、氢键数量、表面结构、溶剂可及表面积的改变,进而筛选出真空预冷处理的最佳压强条件。结果显示,900 Pa处理下SOD酶活最高。分子动力学模拟结果表明,体系总能量、势能、动能及键角能均处于平衡稳定状态,压强增大使得蛋白质表面结构改变,氢键数量减少,溶剂可及表面积不断减小。在900 Pa处理下,蛋白质结构最紧密,活性口袋变宽且易与蛋白结合。而1100 Pa处理下酶蛋白活性降低,蛋白结构破坏,活性口袋变小。本研究可为研究鲜枸杞保鲜及加工提供科学参考。

组合-填充药型罩成型及侵彻靶板数值模拟

针对聚能射流侵彻披挂爆炸反应装甲坦克顶部装甲的高效毁伤问题,提出了一种新型的组合-填充药型罩结构。采用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D对射流形成和侵彻靶板过程进行了数值模拟,并分析了填充物材料和起爆方式对射流成型的影响以及炸高对侵彻性能的影响。研究结果表明:所提出的组合-填充药型罩可以形成首尾相连的两级串联射流,填充物采用铝和特氟龙时射流成型效果较好,但铝成型更加稳定;点环起爆形成的射流动能比单独点起爆形成的前级射流动能提高67.06%,后级射流动能提高29.51%;在炸高区间为2~6 CD(装药直径)时,成型射流均可以侵彻披挂爆炸反应装甲的坦克顶甲,并保持一定的剩余头部速度,且最佳炸高为5 CD。本研究对反披挂爆炸反应装甲坦克顶甲的新结构药型罩设计具有参考意义。

护理模拟教学中模拟前介绍的研究进展

对模拟前介绍的概念、标准、相关理论模型、实施(时间、内容、方法)和评价工具进行综述,以期为护理教育者在模拟教学中更好地实施模拟前介绍提供参考,并为模拟前介绍深入研究的开展提供借鉴。

加固软土地基路堤分层填筑数值模拟分析

以江苏某高速公路为研究背景,采用水泥土搅拌桩、土工格栅以及0.5 m砂垫进行地基处理,运用有限元软件PLAXIS分析分层填筑施工过程后路基土竖向沉降、水平位移变形规律。研究结果表明:采用水泥土搅拌桩处理后的竖向沉降量降低了45.6%;处理后的水平位移为未处理前的39%,且最大水平位移出现的位置由路堤脚趾处向下移动至水泥土搅拌桩底部位置;分层填筑施工过程中,每填筑一层水平位移和竖向位移均出现一定程度的增长,离路堤中心距离越远,竖向位移影响越小,水平位移呈现先增大后减小的变化趋势。