基于耗散粒子动力学模拟辅助的纳米结构脂质载体优化制备

基于分子模拟能够探究纳米结构脂质载体(nanostructure lipid carriers,NLC)各物质间的结合能、溶解度参数等,预测混合物的相容性,从而用于指导实验前原料种类以及用量选择。该文以姜黄素(curcumin,Cur)为模型营养物,以固体脂质(单硬脂酸甘油酯)和液体脂质(中链甘油三酯、葵花籽油、甜橙油)及表面活性剂(泊洛沙姆188、卵磷脂、吐温-80)作为筛选对象,采用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)方法进行模拟筛选,再通过正交试验制备NLC以对模拟结果进行验证,最后对NLC的粒径和微观形态等进行表征。模拟与实验结果均表明,单硬脂酸甘油酯-中链甘油三酯(medium chain triglycerides,MCT)-卵磷脂能形成较好的载体体系,固液脂质比为1∶3(质量比),卵磷脂含量为5%(质量分数),姜黄素含量占总脂质的3%(质量分数)时形成的球壳结构最好。优化后制备的姜黄素NLC平均粒径为(233.8±2.4)nm,电位为(-38.2±0.6)mV,包封率为85.06%,微观形态均匀分散、没有明显聚集现象。

掺氢天然气管路结构对超声波流量计适应性计算流体力学仿真研究

氢气是实现降低温室气体排放的潜在能源载体。氢气输送是阻碍氢能大规模应用的薄弱环节。而掺氢天然气管路是实现氢气大规模、长距离、低成本输送的高效途径。但氢气掺入天然气会导致流速,压力等参数发生变化,影响超声波流量计的性能。因此,研究氢气和天然气的掺混过程及超声波流量计的适应性是很有必要的。构建T型管、单螺旋管、单螺旋+前收缩管掺混管路的三维模型,使用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法分析管路结构和掺氢比对流场氢气浓度和混合气体速度分布规律的影响。结果表明:5%掺氢体积比时C型掺混管路为最佳模型,掺混均匀时的氢气摩尔分数约为4.92%。通过分析超声波流量计的适应性,进而推荐具体安装位置。研究成果为超声波流量计在掺氢天然气精确计量方面提供了参考。

硫团簇S_n(n=2～8)结构的朗之万分子动力学计算(英文)

引入第一原理密度泛函理论,即赝势密度泛函在实空间的有限差分方法和朗之万分子动力学退火技术,对硫团簇Sn(n=2～8)的结构等进行了计算.结果表明,S3,S4,S5,S6,S7和S8的结构对应为C2v,D2h,信封式Cs,D3d(或船式C2v),椅式Cs和D4d的对称结构,其结构参数与有实验数据的S2和S6-8吻合较好.从平均原子结合能看,原子数目越多,硫团簇越为稳定.

基于有限元的直升机桨毂整流罩动力学特性分析

直升机桨毂整流罩模态频率及振型是整流罩结构设计的关键参数,当其固有频率与激振频率相接近时会发生共振,造成结构破坏或脱落,进而影响飞行安全。尾桨整流罩由于其安装位置的特殊性及振动环境的复杂性,需进行模态分析以保证其结构设计合理。基于有限元法对整流罩进行建模,开展了不同转速及不同安装边界约束的模态分析。研究结果表明:随着转速增大,整流罩受到的预应力增大,从而造成拉伸刚度、弯曲刚度和扭转刚度发生不同程度的变化;相比于转速变化,整流罩安装边界约束条件改变对频率影响更明显;该整流罩频率与各阶激振频率都具有一定间隔,说明其结构设计合理。

基于“块-单元”数据结构的分子动力学并行计算

开发了一种基于"块-单元"数据结构的可扩展并行算法,以实现大规模、非均匀分子动力学模拟.它采用空间填充曲线将三维区域分解转换为一维负载平衡问题,然后用基于实测的多层均权法求解,以保持处理机间负载均衡.在一个MPP并行机的500个CPU上,模拟包含2 1×108个粒子的三维金属微喷射模型,该算法获得了420倍的加速比.

贵金属Au冷却过程中结构及能量变化的分子动力学计算机模拟

通过分子动力学方法，研究了不同冷速下贵金属 Ａｕ在温度 ２０００～３００ Ｋ的冷却过程中微观结构的变化特点。结果发现，冷却速度对Ａｕ的微观结构产生重要影响。采用偶关联函数和健对分析技术对原子局域团簇结构进行分析，并考察了冷却过程中原子势能随温度的变化，比较了Ａｕ的微观结构转变与能量变化的对应关系，从能量转化的角度对冷却过程中Ａｕ的结构变化进行了说明。

推力空气箔片轴承新型结构构建及其动力学性能

提出一种新型推力箔片轴承,该轴承的优点是通过波箔和平箔的组合来改变箔片轴承的轴向刚度等动态特性。以新型推力箔片轴承为对象,运用弹性力学理论分析推力箔片轴承顶箔和波箔的变形,联立黏温方程、气膜三维能量方程和等温Reynolds方程得到非等温Reynolds方程。利用小扰动法处理非等温Reynolds方程得到气膜压力的定常控制方程和微分控制方程。运用有限差分法和逐点松弛迭代法对其进行数值求解得到推力箔片轴承的气膜压力分布、气膜厚度分布、箔片变形量分布、气膜温度分布、轴向刚度、轴向阻尼等特性参数。结果表明,箔片轴承的轴向刚度和轴向阻尼随着波拱半长、楔形间隙高度差、波拱半径的增加而减小;轴向刚度和轴向阻尼随着涡动频率比、转速、波箔厚度、顶箔厚度、轴承外径的增加而增大。

计算软件在结构动力学教学中的应用

针对传统教学方法在结构动力学教学中的不足,提出把结构力学求解器、Matlab和Simulink软件、有限元软件ANSYS等计算软件应用于结构动力学的教学实践中,可以帮助学生理解结构动力学的基本概念和基本理论,提高教学质量和效果。

基于蒙特卡洛多重积分的DNA动力学结构参数的计算(英文)

依据最新NDB数据库中蛋白质-DNA复合物晶体结构数据,基于修正的DNA结构统计力学模型,利用蒙特卡洛多重积分计算DNA动力学结构的有关参数,并对计算得到的结果进行时间复杂度和精确度分析。

建筑结构对爆破震动响应的动力学计算方法

爆破震动是在城市进行拆除爆破中需要考虑的重要问题。作者提出几种计算爆破地震力的方法。首先介绍工程中广泛采用的反应谱法,并在反应谱法的基础上提出了一种计算结构在爆破震动作用下内力大小的方法———底部剪力法。该方法简便可靠,在工程中有一定的可行性。

结构动力学模拟试验计算机测试系统现状及发展趋势

文章简要介绍了结构动力学模拟试验计算机测试系统的原理及技术演变过程,对该领域的技术现状及发展趋势作了探讨。

基于计算流体动力学的导正块结构优化

气体反循环钻具系统中双壁钻具内外管之间有同轴定位装置导正块。目前使用的长方形导正块对循环系统压力损耗较大,故借助计算流体动力学对导正块结构进行优化。针对双壁钻具环状间隙内导正块结构开展研究,设计出正方形、三角形、梯形和六边形导正块。以压力变化为评价标准,通过计算流体动力学软件对导正块处压力场进行数值模拟,最后优选出六边形导正块。再对六边形导正块处压力场进行三维数值模拟,进一步验证六边形导正块可使局部压力损失减小,相对于其他几种导正块性状而言,是较优结构。

ANSYS动力学仿真技术在航天计算机机箱结构设计中的应用

在航天电子产品设计过程中,机箱结构的动力学仿真分析对于提高产品的环境适应性起着举足轻重的作用。它不仅有助于在产品研发阶段寻求最优化的解决方案,而且能明显缩短产品研制周期、降低生产成本、确保产品质量。这里使用著名有限元分析软件ANSYS,针对航天专用计算机机箱结构进行了动力学仿真分析,其中包括模态分析、半正弦冲击分析和随机振动分析。并与试验测试结果相比较,验证了研究中所提取的仿真模型及所施加的边界条件的合理性。该模型在某实际产品设计中产生了显著的经济效益。

机器人动力学集总计算结构的建模公式

给出了一种集总计算结构的动力学建模公式。该公式采用广义杆质量特征量来集总算出各有关杆对方程系数的影响，广义杆质量特征量可由末杆向基座依次递推算得且具有明确的力学意义。与文献中可见的其他建模公式相比，该公式不仅运算量为最少，而且结构简明，很好地表现出了各系数与杆件质量特征量和运动结构特征量的关系，是最有效的建模计算公式之一。

β-MnO_(2)电子结构、磁性、弹性和晶格动力学性质的第一性原理研究

文章利用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理计算,研究金红石型MnO_(2)(β-MnO_(2))的电子结构、磁性、弹性和晶格动力学性质.电子结构和磁性计算结果表明:β-MnO_(2)是直接带隙为0.3 eV的半导体,每个晶胞磁矩为6.0μB;弹性和晶格动力学性质计算结果表明:环境压力下,β-MnO_(2)相是力学和动力学都不稳定的结构.

基于计算流体动力学的风送式喷雾机风送系统流场模拟及结构优化

为缩短研发周期,减少成本,通过计算流体动力学(computer fluid dynamics,CFD)技术对风送式喷雾机的风送系统进行设计和优化,从最大限度地减小气流能量的损失和涡流、提高流场分布均匀性的原则出发,设计了最佳的风箱结构和具体参数。为实现根据树冠形状调整风送系统高度和倾角以适应不同生长时期不同类型的果园,通过CFD模拟计算和试验,探究了风送式喷雾机的气流速度和安装角度对气流速度场的影响规律,并模拟分析了喷雾机流场分布规律。在获取了风送距离与风送速度的关系(随着风送距离的增加,风速逐渐减小,减小的幅度也逐渐减小)后,建立了喷雾高度与喷头倾角的线性关系模型。结果显示:当喷头倾角大于85°或小于40°时,喷头倾角变化对于气流场的改变影响不大;当喷头倾角为40°～85°时,随着喷头倾角的增加,喷雾高度也相应地增加。本研究为实现仿形喷雾的自动化提供了理论依据。

《结构动力学》本科课程中数值计算内容调研:国际研究型高校土木工程专业比较

动力响应数值计算是分析结构动力学中“三非”(非线性、非稳态、非定常)问题的重要理论方法和技术手段。本文调研了十余所国际著名研究型高校土木工程专业本、硕、博阶段《结构动力学》课程教学计划,比较了《结构动力学》本科初级课程中单自由度系统动力响应数值计算和响应谱的相关内容设置,通过比较相关内容的知识点设置等方面对我国土木工程专业《结构动力学》课程的教学改革提供了若干有意义的建议。

基于HDF5的结构网格计算流体动力学程序并行I/O技术

大规模计算流体动力学（CFD）计算对数据I／O能力提出了很高需求。层次式文件格式（HDF5）可有效管理大规模科学数据，并对并行I／O具有良好的支持。针对结构网格CFD并行程序，设计了其数据文件的HDF5存储模式，并基于HDF5并行I／O编程接口实现了其数据文件的并行I／O，在并行计算机系统上进行了性能测试与分析。结果表明，在使用4～32个进程时，基于HDF5并行I／O方式的写文件性能比每进程独立写普通文件的方式高6．9～16．1倍；基于HDF5并行I／O方式的读文件性能不及后者，为后者的20％～70％，但是读文件的时间开销远小于写文件的时间开销，因此对总体性能的影响较小。

苯基叠氮在光吸收激发态上的结构动力学一共振拉曼和量子力学计算研究

采用共振拉曼光谱学和完全活化空间自洽场方法研究了苯基叠氮被激发到S2（A，）、S3（A’）和S6fA’）光吸收态后的结构动力学．基于傅立叶变换拉曼、傅立叶变换红外、紫外、密度泛函计算和简正模式分析，指认了紫外吸收光谱和振动光谱．获得了环己烷、乙腈和甲醇溶剂中273．9、252．7、245．9、228．7、223．1和208．8nm等不同激发波长下的A、B和C带共振拉曼光谱，以探测Franck—Condon区域的结构动力学．CASSCF计算获得了单重电子激发态能量最低点和势能面交叉点的电子激发能和优化几何结构．结果表明，苯基叠氮在S2（A，）、S3（A’）和S6（A’）态上的激发态结构动力学各不相同．与Kasha规则相符，S2S1（1）和S2Sa（2）势能面交叉点在S2（A’）激发态衰变动力学和N7=N8键解离中扮演着重要角色．提出了两条主要衰减通道：S2,min→S0S2，FC（ππ^＊）→S2（ππ）／S1（ππ^＊）→S1（nπ^＊）非辐射通道．

航天器计算结构动力学展望

本文通过对结构动力学分析在航天器研制过程中具有极为重要的作用的叙述和未来航天器结构动力学的研究情况的展望,指出结构动力学试验仿真是航天器计算动力学研究发展的趋势,通过对结构功力学试验仿真技术途径和苛刻要求的介绍,提出航天器计算结构动力学前沿研究的几个课题。