高频聚焦超声声场和温度场的仿真研究

为探究临床常用的7 MHz高频聚焦超声在多层生物组织中的声传播以及毫秒级时间内的生物传热规律问题,基于Westervelt方程和Pennes传热方程,使用有限元方法建立高频聚焦超声辐照多层组织的非线性热黏性声传播及传热模型。首先分析了线性模型和非线性模型之间的差异,然后在非线性模型下探究换能器的参数对声场和温度场的影响。仿真结果显示:在7 MHz频率下,当换能器输出声功率超过5 W时,声波传播的非线性效应不可忽视(p<0.05);当声功率从5 W增大到15 W时,非线性模型与线性模型预测的温度偏差从20%增加到34.703%;高频聚焦超声波的非线性行为比低频更加显著,基频能量向高次谐波转移的程度增大,声功率为10 W和15 W时4次谐波与基波之比分别达到7.33%和12.12%;高频换能器参数的改变对组织中声场和温度场分布的影响较大,换能器焦距从12 mm减小到11.2 mm,焦点处最高温度增加了77%。结果表明,7 MHz聚焦超声的非线性声传播需要考虑到4次谐波的影响。该文提出的多层组织非线性仿真模型可为高频聚焦超声换能器参数优化及制定安全、有效的术前治疗方案提供理论参考。

基于实时组分的天然气流量在线计量方法

超声波流量计采用固定天然气组分计量标况流量,为解决与实时组分偏差影响计量精度的问题,针对SCADA系统中不同的计量实时数据条件,基于质量守恒原理,结合AGA8气体物性方程,确定了天然气标准状态体积流量和能量流量计算式,以及流量累积计量误差评价方法;设计开发了在线计量软件系统,应用于某海底管道陆上计量终端,在线分析6台超声波流量计,4个月共计15万余组计量数据。结果表明:采用固定天然气组分计量流量,导致的最大相对误差为1.02%,大于A级流量计的计量不确定度(0.85%),且计量误差与实时组分和固定组分密度差值成正比。计量相对误差分布近似满足正态分布,误差在-0.5%~0.5%的概率为98.79%。因此,采用固定天然气组分计量流量,对计量精度影响较大。提出的在线计量方法,有助于提高天然气标准状态体积流量的计量精度。

湖山露天铀矿多排孔大区块压渣爆破效果评价

为改善湖山铀矿爆破位移大、矿岩大块率高和前部铲装效率低等问题,湖山铀矿设计并开展了5个大区块压渣爆破试验,每个区块量为36~53万t,炮孔排数15~21排,自由面预留5~40 m宽的渣体,测定和统计了试验区块爆堆形态、装载效率、爆破块度以及底板标高偏差等指标,并与同期清渣爆破区块进行对比分析。结果表明:在爆炸冲击作用下,爆堆存在前扑及隆起现象,爆堆表面呈高低不等连续分布状态,爆堆不同部位最大增高变化范围为4.06~5.85 m;铲装效率方面,液压铲在压渣爆破区块的平均装载效率为2722 t/h,比同期清渣爆破区块平均值高4.69%;爆破块度方面,压渣爆破区块爆后块度分布优于清渣爆破区块,在控制大块率方面更有优势。此外,压渣爆破在底板标高控制方面有一定优势。该研究首次将压渣爆破技术推广至多排孔大区块(15~21排)爆破中,这既符合大型露天矿山生产的客观需求,也是设备大型化后的必然趋势。可以使得湖山铀矿爆破更为精细化的同时,也可以为国内外类似的矿山爆破提供重要的现场数据。

西藏阿里地区地表温度反演及其影响因素响应特征

地表温度是衡量区域生态环境的重要指标之一。西藏自治区阿里地区地处青藏高原西北部,属全球气候变化敏感区,探究阿里地区地表温度的时空分布及相关影响因素,对研究该地区热环境变化过程、监测基础生态变化具有重要意义。文章以2000—2020年间阿里地区TRIMSLST-TP产品为数据源,采用归一化分级方法将LST划分为5个等级,进而采用趋势分析及重心迁移等方法研究阿里地区20年间地表温度时空演变特征,同时选取DEM、NDVI及草地覆盖度3个地表参数,探讨LST影响因子的作用效力。结果表明:(1)阿里地区LST除中温区面积减少外,其余温区面积均有所增加,增加面积由小到大依次为:低温区<次低温区<高温区<次高温区;(2)2000—2020年阿里地区LST年际变化规律为波动下降-迅速上升-小幅下降-缓慢上升,年均温度增长0.06℃;(3)2000—2020年阿里地区低温区、次低温区及中温区重心呈现从东北向西南迁移趋势,次高温区与高温区重心呈现西南向东北方向迁移的趋势;(4)影响因素中,DEM对LST影响为负向,NDVI和草地覆盖度对LST影响为正向。

吴川市暴雨强度公式的推导及评估

为进一步做好城市排水系统的科学性和实用性,采用吴川市国家气象观测站1980—2021年逐分钟雨量数据资料,利用年最大值法、数值逼近和最小二乘法等,推导吴川市暴雨强度公式,结果表明:湛江市暴雨强度公式理论值与吴川市实际值误差太大,不能达到室外排水规范的要求,而推导的暴雨强度区间参数公式和暴雨强度综合公式精度均符合精度要求,可作为相关部门设计吴川市排水基础设施的相关参考依据,且暴雨强度区间参数公式精度明显优于暴雨强度综合公式。

矮塔斜拉桥索塔锚固区应力分布规律及计算模型研究

文章依据某矮塔斜拉桥,通过现场试验探究索塔锚固区应力分布规律,明确索塔锚固区混凝土在施工过程中的应力变化特征。文章提出底部设置弹性支撑的局部有限实体计算分析模型,并通过实测值和理论值的对比分析验证该计算分析模型的可行性。研究结果表明:施工过程中,索塔锚固区端部位置出现了拉应力,最大为1.2 MPa,施工时应考虑在锚固区端部增加横向钢筋;索塔锚固区混凝土横向应力呈现出端部小中间位置大的规律;索塔锚固区实测应力值和理论值基本吻合,验证了该计算分析模型用于计算索塔锚固区应力分析的可行性,为索塔锚固区的受力分析提供了技术支撑。

适应IIDG接入的就地型馈线自动化改进策略

随着逆变型分布式电源(IIDG)的渗透率不断提升,基于单向潮流设计的就地型馈线自动化(FA)可能无法应对IIDG接入的场景。针对这一问题,以目前应用较多的2种就地控制型FA模式,即电压-时间型以及电压-电流型FA为例,详细分析了IIDG接入对就地控制型FA各开关动作情况的影响。在此基础上,结合电流保护、电压序分量以及方向元件对FA系统进行改进,提出了适用于有源配电网的就地控制型FA方案。最后,搭建FA系统仿真模型进行验证。结果表明,该策略可有效缓解IIDG接入对出口断路器保护、无压分闸以及电压电流型开关过流检测的影响,提高有源配电网的故障处理水平。

差分隐私结合GAN的图像数据保护方法仿真

图像数据的过度挖掘会对图像隐私性带来影响,使得数据被泄露或滥用的风险不断增加。为避免图像隐私数据泄露,提出差分隐私结合GAN的图像隐私数据保护算法研究。针对当前图像数据参杂的不确定性,通过对图像数据清洗,获取的图像重要隐私区域,有利于后续噪声的加入,便于实现图像隐私数据的保护;根据差分隐私与生成对抗网络(Generative Adversarial Networks, GAN)结合,构建图像数据差分隐私保护的GAN模型,依据拉普拉斯实现机制,对清洗后的图像数据扰动,达到隐私数据保护的目的;由于模型在迭代期间会对图像数据隐私性产生侵犯,所以进一步对图像隐私性侵犯程度度量,令上述算法在实际应用时有效兼顾图像隐藏数据的安全性及隐私性。实验结果表明,所提方法对图像的加密和解密时间短,且隐私性高。

地铁隧道壁挂式配电箱的活塞风作用时变特性

列车活塞风效应直接影响地铁隧道内各种附属设施的疲劳使用寿命.针对活塞风作用下地铁隧道内壁挂式配电箱所受气动荷载的时变过程,采用数值模拟方法研究了列车活塞风作用下隧道内不同安装方式配电箱的表面压力分布及所受气动荷载变化规律的影响.研究结果表明:在车头或车尾经过配电箱时,配电箱表面压力值达到最大且为负压;贴壁式安装与悬空式安装的配电箱在活塞风作用下均承受拉压交变气动力,前者配电箱所受横向气动力较大,而后者配电箱所受纵向气动力较大,且最大值均为拉力;在车速较低、活塞风未进入自模区的情况下,配电箱表面静压值与列车车速相关,且与速度作用水头值呈线性关系.配电箱表面所受压拉力变化与箱体表面正负压变化对应;同等条件下,贴壁式配电箱所受荷载约为悬空式配电箱5倍,悬空式配电箱安装方式更安全,但应注意箱体在隧道纵向方向的维护和加固.

整体化铺装层加固空心板桥受力性能试验研究

为了改进装配式空心板桥横向受力性能,以采用整体化铺装层加固的装配式空心板桥为研究对象,进行一跨8 m足尺模型室内试验,开展了车辆荷载作用下空心板桥受力性能和破坏模式试验研究,并与加固前的空心板桥试验结果进行对比。试验结果表明:采用整体化铺装层进行加固后,空心板的开裂荷载从100 kN提高到125 kN,提高了25%,说明整体化铺装层可以明显提高空心板的开裂荷载和抗弯受力性能。加固前的空心板桥出现了明显的单板受力现象,但是,对于采用整体化铺装层加固后的空心板桥,由于整体化铺装层的作用使得即使出现铰缝结合面开裂也可以保证空心板间的荷载传递,因此即使在3.0倍公路-Ⅰ级荷载作用下空心板之间的挠度差始终相对较小。

基于GDACO算法的引导疏散路径规划研究

针对教学建筑内中人员疏散存在盲目、无序、效率低等问题,提出了双层蚁群路径规划算法(GDACO)引导人员疏散的路径规划。对环境栅格进行处理,增添危险栅格,使初始蚁群信息素呈阶梯式分布;提出双层蚁群算法,引导层蚁群通过全局搜索寻找引导路径,疏散层蚁群基于引导范围实现疏散路径寻优;进行路径优化处理,剔除冗余节点,对转折部分进行平滑处理。试验结果分析表明,所提GDACO算法能够减少路径转折点,规避风险路径,满足教学建筑内的引导疏散需求,规划路径符合实际疏散情况。

昌黎海域青岛文昌鱼栖息地评价及其分布特征

利用2021年调查数据,对昌黎海域青岛文昌鱼栖息地环境及其分布特征开展综合研究。研究结果表明,保护区海域水质、沉积物质量状况良好。青岛文昌鱼主要分布在中砂至细砂类型的底质中,主要粒组为0.125~0.500 mm,平均栖息密度为70.4 ind./m2,平均生物量为4.71 g/m2,Ⅲ龄青岛文昌鱼占优势地位。青岛文昌鱼密度与COD和浮游植物密度呈显著相关(p<0.05),与浮游植物种类数呈极显著相关(p<0.01);生物量与COD、沉积物铅和浮游植物种类数呈显著相关(p<0.05)。

基于GPM卫星探测的夏季高原涡降水结构特征

利用GPM卫星的双频反演产品DPR_MS和ERA5再分析数据,对2016~2020年夏季青藏高原上空能被GPM卫星探测到的32例高原涡降水特征进行研究。结果表明:(1)高原涡在高原上降水强度偏小,绝大部分低于2 mm/h,雨顶高度主要在6~9 km。降水类型以深厚弱对流为主(占59.64%),其次是浅薄降水(占40.35%),深厚强对流极少。(2)高原西部降水涡绝大多数为深厚弱对流、平均雨顶高度明显高于东部涡,但东、西部涡的平均降水强度没有明显差异。浅薄降水频次呈“东高西低、北高南低”的空间分布特征,深厚弱对流降水则相反。(3)深厚弱对流降水受高原涡强上升运动影响显著,在6.5~7.5 km高度有大量有效半径为1.1 mm的雨滴粒子堆积,近地面较强降水(7 mm/h)的雨滴破碎过程明显。浅薄降水的反射率因子在各个高度持续增大,其地面降水主要由雨滴粒子碰并形成,地表雨强受雨滴浓度影响明显。

基于网络药理学和分子对接探讨山楂叶治疗2型糖尿病的作用机制

目的:基于网络药理学和分子对接技术分析山楂叶治疗2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)的作用机制。方法:从中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform, TCMSP)、BATMAN、HERB、SymMap、TCM-ID等数据库筛选山楂叶中的化学成分,构建山楂叶化学成分库并导入SwissADME数据库筛选山楂叶的活性成分,从Swiss Target Prediction数据库检索相关文献并获取山楂叶的潜在靶点。利用DrugBank、TTD、GeneCards、CTD、OMIM数据库检索T2DM相关靶点,绘制韦恩图得到两者的交集靶点。借助STRING数据库和Cytoscape 3.9.1软件构建蛋白质相互作用网络,进行拓扑分析从而筛选关键靶点和核心成分,并采用AutoDock 4.2.6软件进行分子对接验证。在DAVID 6.8数据库中进行基因本体(gene ontology, GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)通路富集分析,并筛选关键通路。利用BioGPS和The Human Protein Atlas数据库分析关键组织及高表达基因在不同细胞的分布情况。结果:山楂叶活性成分92个及潜在靶点622个,山楂叶与T2DM的交集靶点306个,进一步筛选得到16个关键靶点,包括ALB、GAPDH、IL-6、SRC、TNF、AKT1、EGFR、VEGFA、MAPK3、ESR1、STAT3、PTGS2、mTOR、HSP90AA1、NR3C1、PPARA。山楂叶核心成分28个,包括α-亚麻酸、柚皮素、桑黄素等。KEGG富集分析筛选得到170条通路,其中血糖调节相关通路包括AGE-RAGE信号通路在糖尿病并发症中的作用、PI3K-Akt信号通路、血管内皮生长因子信号通路、胰岛素抵抗、胰岛素信号通路等。分子对接结果显示,14个关键靶点与27个核心成分均具有良好的亲和力和结合活性。交集基因在甲状腺、肝脏、心脏和肺中的数量最多,主要分布在甲状腺腺细胞、肝细胞、肺泡细胞、平滑肌细胞等。结论:山楂叶治疗T2DM具有多成分、多靶点、多通路、多组织的特点,其可能通过柚皮素、桑黄素、木犀草素等多种活性成分作用于IL-6、AKT1、VEGFA、STAT3等关键靶点,调节AGE-RAGE信号通路、胰岛素抵抗等多条通路。

群汊河道出口汇流断面污染物混合特性研究

准确预报群汊河道中污染物扩散范围与混合过程,可为工业和市政排放工程的设计、取水口保护区范围的确定、水资源保护等提供科学依据。选取存在3~5个分汊岛的群汊河道,开展不同上游流量和排污位置工况的3种典型群汊河道污染物输移物理模型试验,在群汊段各汊道布置污染物浓度测量断面。选取代表断面并计算污染物混合偏差程度值,分析不同上游流量和排污位置条件下,污染物浓度分布在群汊段沿程变化情况。计算群汊河道出口汇流断面的污染物混合偏差程度值,分析上游流量和排污位置对出口汇流断面浓度分布的影响。结果表明,在相同流量、同一排污位置条件下,断面混合偏差程度值沿程减小;在同一排污位置条件下,随着分汊岛数量的增多,群汊段出口汇流断面混合偏差程度值越小。

回火处理对生物基熔纺氨纶纤维力学性能影响

为了研究回火温度对生物基熔纺氨纶纤维力学性能的影响。设定了50,100,120℃3个温度对纤维进行回火处理。采用傅里叶变换红外光谱法、凝胶渗透色谱法、差示扫描量热法分别研究了回火温度对生物基熔纺氨纶纤维的官能团、分子量分布、结晶面积等的影响,单丝强力测试了回火温度对生物基熔纺氨纶纤维断裂强度、断裂伸长率、300%定伸长应力、300%弹性回复率的影响。研究结果表明,回火温度导致的官能团变化对生物基熔纺氨纶的力学性能影响较小。回火温度为100℃时,该纤维的大分子生成和小分子析出相对降低,大分子含量为8.4%,硬段区的结晶峰为一个,结晶面积为1.75J/g。随着回火温度增加,大分子增加,结晶面积减少,试样的断裂强度增加、断裂伸长率也增加,300%定伸长应力和300%弹性回复率呈下降趋势。综合考虑回火温度、大分子含量、硬段结晶等因素,回火温度为100℃时,生物基熔纺氨纶的力学性能最佳。

配电网网架多变结构组态仿真研究

【目的】研究不同配电网主结线结构及其自动化系统的运行特征与事故处理能力。【方法】在总结国内外配电网不同网架结构模式的基础上,以架空线路、架空绝缘线路、电缆线路的多个RLC集中参数模型来仿真实际线路中的参量,以接触器来仿真实际断路器的开断状态,以不同接点接入的负荷变化与接入的有功与无功的多少来仿真实际用户的负荷,从而构建配出电网网架结构多种变化的仿真灵活组态试验模型。【结果】基于该模型,可通过断路器的不同操作,灵活地仿真出配电网主接线结构的多种不同线路模型的参数组合、不同线路的接线模式及带负载状态,包括常用的梅花切、多环网孔、手拉手、N-1等运行模式,可对现有的配电网结构模式、线路模型、运行特征、可靠性、协调性等进行综合仿真测试研究,从而发现运行中的问题。【结论】模型不同的运行参量及方式调整试验结果表明,该模型不仅能满足目前电网的网架多变结构及线路参数配置研究现状,也适合对未来配电网的运行方式进行探索、变换及其配置的自动化系统的研究。

基于BS抽样与分段定义损失强度操作风险度量

银行的操作风险管理在我国起步晚,记录损失事件的数据库不健全,而操作风险事件的"低频高损"特征直接导致研究数据不足.针对操作风险样本数据少以及操作风险损失分布的偏峰厚尾和"低频高损"特征,对我国银行业操作风险,采用基于Bootstrap抽样与分阶段定义损失强度的损失分布法(BS-PSD-LDA)进行了度量.将操作风险损失分为高频低损和低频高损两个序列,分别用对数正态分布和广义Pareto分布对两个阶段的操作风险损失分布进行拟合,并在此基础上度量操作风险年损失.收集了我国银行业过去15年期间的操作风险损失样本数据426个,采用该方法度量了其年风险损失,并与历史模拟法、单一对数正态分布法、单一广义Pareto分布法和传统的两阶段分布法(PSD-LDA)度量的结果进行了比较,结果表明,提出的度量方法能够更好地度量我国银行业操作风险,为银行操作风险的度量提供了一种改进方法.

中国火山岩油气藏控制因素及分布规律

中国沉积盆地内主要发育石炭—二叠系、侏罗—白垩系和古近—新近系3套火山岩,火山岩大面积分布,烃源岩与火山岩伴生,形成良好的生储盖组合。东部盆地以中酸性岩为主,主要发育原生型火山岩储层;西部盆地以中基性岩为主,主要发育风化壳型储层,火山岩风化壳储层物性好于原生型储层物性,各种岩性、岩相均能形成有效储层。东部盆地主要发育岩性、断层—岩性油气藏;西部盆地主要发育地层型、构造—地层型、构造—岩性—地层复合型油气藏。松辽盆地深层持续沉降型断陷控制天然气区域分布,生烃断槽控制断陷内天然气分布,近邻生烃断槽的断裂构造带是天然气富集区带,优质火山岩储层控制天然气富集;新疆北部石炭系残留生烃凹陷控制油气平面分布,风化壳规模控制油气富集程度和规模,风化壳地层型有效圈闭控制油气成藏,正向构造背景控制油气运聚。指出中国火山岩有利勘探面积36万km2,预测火山岩中总资源量60亿t油当量以上,勘探潜力大。

北黄海冷水团季节变化特征分析

利用2006—2007年春、夏、秋、冬4个航次的CTD数据,对北黄海冷水团的季节变化及其消长过程进行了分析。结果显示:春季,冷水团特征开始出现,6℃冷水占据了调查区域的1/3,冷水团中心的盐度值大于32psu。成山头以东的高盐水舌主轴从冬季的124°E西移至123.3°E处;夏季,北黄海冷水团特征最为明显,核心温度约6℃,盐度高于32psu,盘踞在50m等深线以深的深槽中,温、盐呈现明显的双峰结构。与前人的结果相比,本文低温中心的位置偏东;秋季,北黄海冷水团强度减弱,但仍存在2个低温中心,并且高盐中心位于38.5°N,122.5°E附近;在垂直方向上,冷水团与上层水之间以温跃层为分界:温跃层春季时形成,位于20～30m;夏季达到最强,跃层在10～20m;秋季减弱,跃层深度降至30～40m;至冬季温跃层完全消失。