耳蜗感音机理研究及临床应用

听力损失与耳聋疾病已严重威胁人类健康和影响人们的生活质量。耳是人体中重要的感觉器官,耳蜗是人耳关键的感音结构,受限于其复杂精密且位置隐蔽,导致实验研究存在诸多难以克服的困难,迄今为止诠释耳蜗感音机理仍是医学的重要难题。因此,融合数学、力学、生物和医学的多学科交叉原理,建立真实有效的耳蜗结构生物力学模型,深入研究耳蜗的感音机理,为听力修复和临床治疗提供理论基础是许多科学家关注的焦点。本文总结了当前耳蜗感音机理及临床应用研究现状,指出当前尚存在的问题,并对今后的研究工作进行展望。

涡流恢复导叶对螺旋桨气动和声学性能影响研究

为了对比安装涡流恢复导叶与单排螺旋桨气动性能和气动噪声的差异,采用数值模拟的方法研究了安装六种不同间距涡流恢复导叶和单排螺旋桨的气动力及气动噪声。研究结果表明:在起飞状态,级间距Δx=0.27的工况下,安装涡流恢复导叶使得推力系数增加6.4%,效率增加6.7%。随着间距的增大,前级叶片的桨尖涡、尾迹涡等涡系结构在通过后级叶片时破碎并向下游传播,且强度逐渐减小。噪声强度随着级间距的增加而逐渐减小,最大级间距涡流恢复导叶的噪声与最小级间距涡流恢复导叶噪声相比降低5.7 dB,噪声下降幅度随级间距的增加逐渐减缓,存在级间距最优位置使得推力增加最大,噪声强度适中。

采用“漏斗技术”植入椎弓根螺钉固定胸段脊柱的生物力学研究

目的研究用"漏斗技术"植入椎弓根螺钉对固定胸段脊柱生物力学性能的影响。方法采集成人胸节段脊柱(T6～T10)标本14具。将这些标本分为两组,每组7具,分别用"漏斗技术"和Magerl技术作椎弓根螺钉固定。对完整和固定的脊柱标本分别测量各种体位下的位移刚度、包括纵向压缩、前屈、后伸、左右侧屈及轴向旋转,并测量椎弓根螺钉的拔出强度。结果与完整脊柱段相比,两种技术内固定均使脊柱标本的位移刚度明显增加(P<0.05),但这两种技术间无显著差异。用"漏斗技术"固定的螺钉拔出强度明显低于Magerl法固定(P<0.05)。结论由于"漏斗技术"咬除了椎弓根后侧部分骨质,可提高置钉的准确性和安全性。虽然该技术对固定脊柱的刚度无显著影响,但可降低螺钉的锚固强度。因此,我们建议将其作为胸椎椎弓根螺钉固定的一种补充方法。

腰椎力学分析的数值模拟与实验研究

采用数值模拟和实验测试技术对两种不同内固定法的腰椎模型进行应力和变形分析,基于CT图像建立L4-S1的三维数值模型,经ANSYS计算分析得出五种工况下的终板应力值;在实验中采用了一种薄膜压力测试传感器结合图像处理的方法,提高测试椎间盘压力分布的精度;同时采用数字图像相关技术对腰椎骨上下关节突在承载情况下的空间位移进行了测量,获得了腰椎间盘(L3-L4)在承受轴压、前屈后伸和侧弯情况下的压力分布,以及对应的关节突的位移迹线。结果表明:本研究采用的数值分析技术和实验开发的测试技术可操作性强,精度满足要求,有望在类似的生物力学分析中得到应用。

欧美理科经典力学教材的现代化(一)——传统教学内容的形成

本文是研究欧美理科经典力学教材内容更新系列论文的第1篇,通过10部教材的分析研究传统教学内容的形成。在20世纪初物理学革命之后,经典物理学的力学部分的教材在50年代后称为经典力学。经典力学课程为现代物理学准备力学和数学的基础,在50年代和60年代形成了大致稳定的传统教学内容。力学理论包括牛顿力学、拉格朗日力学和哈密尔顿力学,力学问题包括中心力场中质点运动、非惯性系中质点运动、刚体空间运动、离散和连续系统振动等。

欧美理科经典力学教材的现代化(二)--传统教学内容的更新

本文是研究欧美理科经典力学教材内容更新系列论文的第2篇,阐述经典力学教学内容改革的动因,并通过3部教材最新版的分析研究传统教学内容的更新。在19世纪70年代,经典力学的代数结构、几何描述和混沌运动的研究受到广泛关注,经典力学重新成为蓬勃发展的学科。这使得经典力学教材内容有必要进行更新。教材内容更新的一种途径是修订时补充新的内容。3部广泛采用的经典力学教材的最新修订都引入了混沌动力学的内容。代数结构的内容只整合进入适用于高级力学课程的教材,而整体微分几何的应用还没有进入经典力学教材。

交流异步电机数学模型的研究

重新研究了交流异步电机的数学模型，提出了用电流角密度法来研究异步电机数学模型和用等效二相转子电流来表达异步电机数学模型的方法，在同步旋转坐标系上推导得到简洁明了的异步电机数学模型。之后将仿真结果与实验结果进行了比较，并以此来验证理论分析，得出了一些重要的结论。

欧美理科经典力学教材的现代化(三)——现代教学内容的发展

本文是研究欧美理科经典力学教材内容更新系列论文的第3篇,分析6部经典力学现代教材的理念、内容和特点。这些教材更重视运动微分方程解的定性和定量特性,更重视定性分析方法和数值求解方法。所有教材都增加了混沌的内容。高级力学课程教材还增加了Lagrange力学和Hamilton力学的几何描述,同时包括了必要的整体微分几何基础知识。有些高级力学课程教材包括了经典力学代数结构的基本知识。中级力学课程教材没有代数结构和几何描述的内容。

“沙琪玛骨架”绿化混凝土抗压与植草试验研究

对“沙琪玛骨架”绿化混凝土的抗压力学性能和结构特点进行了试验与分析,从抗压应力-应变曲线的多峰值跳跃现象说明了粗骨料之间接触点的粘结强度是决定“沙琪玛骨架”绿化混凝土强度的关键;通过植草试验说明“沙琪玛骨架”对提高植物的耐践踏性等方面的优点,讨论了绿化混凝土的生态、经济和社会应用价值。

风对河道溢油扩展、漂移影响的实验研究

本文通过风水槽实验,模拟了在不同风速,水流速度条件下油膜的扩展、漂移运动状况。分析研究了不同工况下风对溢油油膜扩展、漂移的影响。实验结果表明:无论是对于瞬时溢油还是连续溢油,风都能使得溢油油膜扩展尺度增加两倍左右;风与水流同向时,风速的变化对于瞬时溢油油膜的扩展尺度影响很小,对连续溢油油膜的扩展尺度随风速增加而增加;风与水流反向时,油膜的扩展尺度与风速和水流速度之间相对大小有关。对于漂移过程,无论是瞬时溢油还是连续溢油,其顺风边缘都随风速的增加而速度加快。

绿化混凝土的研究进展

介绍了绿化混凝土的概念、分类以及国内外研究现状,在此基础上讨论了绿化混凝土的意义、存在的问题、应用前景及其发展趋势,并提出展望。

自然单元法研究进展

自然单元法是一种基于Voronoi图和Delaunay三角化几何结构,以自然邻点插值为试函数的一种新型数值方法.其既具有无网格方法和经典有限元方法的优点,又克服了两者的一些缺陷,是一种发展前景广阔的求解微分方程的数值方法.自然单元法的形函数满足插值性质,可以像有限元法一样直接施加本质边界条件,不存在基于移动最小二乘拟合的无网格方法不能直接施加本质边界条件的难题.由于自然单元法是无网格方法,可以方便处理有限元方法较难处理的一些问题,例如移动边界和大变形等问题.自然单元法与其他数值方法的最根本区别于其插值格式的不同.将自然邻点插值用于Galerkin过程,就得到基于Voronoi结构的自然单元Galerkin法.自然邻点插值有自然邻点Sibson插值和Laplace插值(非Sibson插值)两种.Laplace插值比Sibson插值在计算上要简单的多,并且不论对凸的或非凸的区域都能精确施加本质边界条件.以Laplace插值为试函数的自然单元法在数值实施上比以Sibson插值为试函数的自然单元法简单.本文对基于Voronoi结构的自然邻点插值和自然单元法的基本思想作了介绍,综述了国内外关于自然单元法的研究成果,总结了自然单元法的优点和尚需解决的问题.

疏水纳米颗粒在岩心表面的吸附特性试验研究

采用纳米颗粒吸附法可以在岩心表面构建具有微纳米结构的强/超疏水表面,进而在该表面产生水流滑移,从而达到降低水流阻力及注水压力、增加注水量的目的。研究分析影响纳米颗粒在岩心表面吸附效果的主要因素对吸附效果的影响可以指导纳米降压增注材料的开发和矿场试验。通过制作纳米颗粒吸附岩心片,测试岩心片表面接触角的大小来分析纳米颗粒质量浓度、吸附时间、试验温度和pH值等对纳米颗粒吸附效果的影响。结果表明,纳米颗粒质量浓度、关井时间和试验温度都存在使纳米颗粒吸附表面的接触角达到最大的最佳值。碱性环境对纳米颗粒吸附的影响较大,而酸性环境几乎没有影响。

风帆在梯度风中空气动力性能的数值研究

通过求解N-S方程组对具有代表性的三角帆进行数值模拟研究,分析了在真实的梯度风情况下风帆的空气动力性能,讨论了多种因素对风帆空气动力性能的影响.为探索深入开展帆船运动科学研究的途径和方法,提高对复杂风场条件下实际操控风帆的理论认识提供有价值的参考依据.

粘弹性柱壳的若干动力学性质

本文讨论了轴向压力和一致分布的径向压力作用下粘弹性柱壳的动力稳定性问题·利用Ｌａｐｌａｃｅ变换，得到了常载作用下粘弹壳的稳定性条件·综合利用动力学的经典方法，得到了由粘弹性壳所定义的动力系统的各种动力学性质及各种参数对结构稳定性的影响·

粘弹性Timoshenko梁非线性动力学行为的微分求积分析

对有限变形条件下,Timoshenko粘弹性梁非线性分析的数学模型应用推广的微分求积方法进行空域的离散,得到了简洁的矩阵形式的非线性数值逼近公式,时域上引进新的变量,得到了简支粘弹性梁运动的简化模型。然后利用非线性动力学中数值方法,分析了粘弹性Timoshenko梁的动力学行为。同时,为表明该方法的可靠性和有效性,研究了DQ解的收敛性和精确性。并考察了梁的材料、几何等参数对非线性粘弹性梁的动力学特性的影响。

海啸数值计算研究进展

该文介绍了海啸的成因以及海啸波的基本特征,总结了在数值模拟中经常用到的几种数值计算方法、控制方程以及各自的适用条件。分析了二维模型和三维模型的利弊,介绍了海底摩擦在近岸地区波浪传播和沉积物输移中所起的作用以及处理方法。旨在为进一步开展海啸数值研究提供理论上的参考和指导。

材料力学性能显微测试系统

介绍了适用于毫、微米量级材料的力学性能测试系统,该系统包括微型加力装置、显微镜及数字图像处理系统。通过计算机控制,加力机构可以对微小试件按力或位移控制方式加载,载荷大小通过传感器直接由计算机数字化。试件的变形测量采用数字图像相关技术,通过序列图像分析方式,获得试件在不同外力作用下对应的变形,从而获得该材料的应力应变关系。在利用显微镜对微细观图像进行放大时,图像的畸变会影响相关计算的精度,本文采用了精度极高的正交栅板,对成像系统进行标定,有效地消除了高放大倍数下的图像畸变。图像相关技术对被测物体的表面处理非常敏感,本文也对这一问题进行了讨论,并给出两个不同的应用实例。第一个为材料性能试验,对厚度为0.1mm的铝材进行单向拉伸,给出了材料的应力应变关系;第二个为稳态裂纹扩展试验,对用人牙制作的紧凑拉伸试件进行测试,获得裂尖后的COD曲线。实验表明,该测试系统在微细观力学实验中具有广阔的应用前景。

粘弹性Timoshenko梁的变分原理和静动力学行为分析

从线性、各向同性、均匀粘弹性材料的Boltzmann本构定律出发 ,通过Laplace变换及其反变换 ,由三维积分型本构关系给出了Timoshenko梁的本构关系 ,并由此建立了小挠度情况下粘弹性Timoshenko梁的静动力学行为分析的数学模型 ,一个积分 偏微分方程组的初边值问题 .同时 ,采用卷积 ,建立了相应的简化Gurtin型变分原理 .给出了两个算例 ,考查了梁的厚度h与梁的长度l之比 β对梁的力学行为的影响 .

循环流化床流体动力特性研究

循环流化床的设计和放大需要对其流动特性进行细致地研究,文章采用RSM模型对新型的双外循环流化床流场进行了三维的数值模拟,得到了在不同入射速度下的流化床主、副床的三维的速度分布、压强分布及湍流强度分布等,给出了主床在典型位置x方向的上分布图,并与实验结果进行了对比。结果表明,在不同入射速度下RSM模型数值模拟结果与实验结果符合均较好,模拟计算可以很好地反映流化床中真实的流动状况,可以用于反应过程的性能评价,为设备优化设计和相似放大提供依据。