蛋白质动力学理论研究中的计算机模拟方法

蛋白质是生物体中一种十分重要的高分子物质。蛋白质分子有着自身所特有的化学、物理结构;在溶液中蛋白质分子不仅自身不同部分间存在着相互作用,而且还与溶剂分子间发生着复杂的相互作用,这些都很大程度上影响到分子的结构和演变过程。为了对蛋白质分子进行模拟,很有必要建立适当的描述蛋白质分子结构的模型,引入合理的模型基元间的相互作用,并采用有效的方法进行模拟,本着贴近现实和方便模拟的原则,在本文中我们系统地总结了近年来蛋白质动力学及其物理特性,特别对其模型、势能及模拟方法进行了着重介绍。为了增加一些感性认识,文中还就实验分析、折叠的协作性、搜寻保守残基和动力学过程的熵效应和阻挫效应等几个专题进行了应用介绍。     

碳纳米管的结构、对称性及晶格动力学

本文介绍了单层碳纳米管的结构,对称性和晶格动力学,描述了单层碳纳米管结构的表征方式,碳纳米管的晶格振动模的对称性分类和声子色散曲线。     

荧光动力学的转移函数理论

为描述弱激发条件下存在能量传递的体系中的荧光动力学特性,引进了响应函数和转移函数,并由此建立了新的描述体系动力学过程的系统表述方法。通过一些实例的讨论,表明新方法是系统研究复杂体系荧光动力学的有效手段。 关键词：     

DNA的非线性动力学特性和它的功能

用新建立的非线性动力学模型研究了DNA的非线性特性及它的复制与遗传,转录和转译等生物功能.这个新的模型强调了碱基氢键中的氢原子的独特作用,使用了三个动力学变量来描述氢原子在双Morse势中的振动及碱基的振动与转动,并充分考虑了三个运动模之间的耦合效应.应用这模型得到了复制与转录的特性,说明了DNA的分型特征及D-DNA-A-DNA以及B-DNA-Z-DNA等的相变机制及特性.     

基于Logistic函数模型的纳米自组装动力学分析

利用快速混合停流吸收(stopped-flow absorption)技术,研究了半胱氨酸分子介导的金纳米棒线性自组装过程的动力学性质.通过观测金纳米棒的表面等离激元动态吸收光谱,分析其自组装动力学行为及其与组装结构之间的关系.研究表明,传统的二阶反应动力学理论模型在描述金纳米棒自组装动力学行为上存在明显的局限性.由此,我们提出了基于Logistic函数的新的动力学分析模型.与传统的理论模型相比,新的理论模型具有更好的普适性,不仅适用于定量分析不同速率的金纳米棒自组装动力学特征,还提供了一种更加准确地描述组装初期动力学行为的方法.此外,这种新的动力学分析方法还有助于理解和建立金纳米棒组装动力学特征与组装体结构之间的关联.     

具有大范围运动和非线性变形的空间柔性梁的精确动力学建模

研究具有大范围运动和非线性变形的空间柔性梁的有限元动力学建模.首先在精确描述空间柔性梁的非线性变形的基础上,采用有限元方法对梁结构进行离散,导出其动能、势能及外力对应的广义力,然后利用Lagrange方程建立了空间柔性梁的精确动力学方程.该方程在原有一次耦合模型的基础上,增加了新的表征纵向、横向、侧向弯曲变形,以及扭转变形的耦合项,同时包含了变形运动与大范围运动之间的相互耦合项.本建模方法和所得结论可为以后空间柔性梁的动力学特性分析作以参考.     

细胞神经网络的动力学行为

主要研究了细胞神经网络的动力学行为，通过调节系统的联接权参数来控制网络的动态特性.研究结果表明，网络吸引子的结构可敏感地依赖于某个参数的变化，在很大的参数范围内，细胞神经网络模型具有混沌吸引子. 关键词： 细胞神经网络 动力学 混沌     

驻波场中囚禁于Paul阱中的单个离子的内部动力学特性的研究

利用含时多量子非线性Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型时办禁子Ｐａｕｌ阱中在驻波场作用下单个离了的动力学行为作了一个完备的描述,工研究了它的含时因素及非线性特性对其动力学行为的影响,它于精确测量和控制Ｐａｕｌ阱的单个离子的运动具有重要的意义。     

超微粒子物理

本文总结了近期来超微粒子技术和物理的发展概况．描述了量子尺寸效应对超微粒子体系的物理特性的影响，并简明地叙述了超微粒子的制造技术、超微粒子结构、晶格动力学的特点以及超微粒子的各种物理特性．     

原子质心运动和场模结构对场相位动力学的影响

运用Ｐｉｇｇ－Ｂａｒｎｅｔｔ的厄米相位公式,研究了Ｊ－Ｃ模型中原子质心运动和场模结构对场相位动力学的影响。在未考虑原子质心动力和考虑原子质心运动两种情况下,分别给出了场相位概率分布和相位涨落随时间的变化规律,并比较了两种情况下的场相位动力学,结果表明：原子质心动力导致场相位动力学的周期性演化,场模结构参数决定其周期的大小。     

物质结构在夸克-轻子层次上的动力学规律和研究发展趋势

文章综述了粒子物理中标准模型理论的历史发展、面临挑战以及未来的发展趋势.目前阶段物质结构最小组成单元是夸克和轻子,量子色动力学是描述夸克-胶子之间强相互作用的基本理论,它具有渐近自由和夸克禁闭的特点.量子色动力学和电弱统一理论一起构成粒子物理中标准模型理论.标准模型理论成功同时也面临两大挑战:对称性破缺的本质和夸克禁闭难题,这意味着标准模型理论需要发展和突破.人们期望粒子物理学、天文学和宇宙学交叉发展联手解决物质结构和早期宇宙研究中面临的难题,最终揭示超出标准模型的新物理规律.     

核磁共振谱在地球科学中的应用：结构与动力学

矿物和岩浆是组成地球的物质,了解它们的结构与动力学对认识很多地质过程具有重要意义.传统的X射线衍射方法能用于研究高度有序的氧化物和硅酸盐矿物的晶体结构,但对因各种原因(温度效应、快速生长、缺陷和大表面积等)引起的晶体中的无序化,以及对非晶态固体和液体的结构则无能为力,因为X射线方法只能检测长程晶体对称的平均信息.实际上这类材料在短程和中程上还是有序的,这种有序表征着物质的结构和性质.局域的结构变化表现在头几个配位圈中原子的类型和数目的变化,以及键的类型和几何形状的变化上.动力学描述结构随时间变化的行为.在地球…     

Swarm模型突现行为的动力学特性分析

突现是复杂系统的重要特性之一,但目前在突现行为的起因方面缺乏明确的理论依据. 以Swarm模型为研究对象,为便于理论分析,首先给出了该模型的具体定义. 选取了适当的动力学特征,引入Swarm能量属性,发现在特定条件下发生突现行为后,各动力学参量均方差具有一定的取值范围. 随后通过仿真实验验证了这一结论的合理性. 结果表明,在特定条件下,通过设定初始状态及模型参数,可以有效约束Swarm模型的整体行为. 关键词： 突现 动力学特性 Swarm模型     

数学,物理学与生态学的结合—种群动力学模型

种群动力学模型是描述种群与环境，种群与种群之间相互竞争，相互作用的动力学关系的数学模型，可用于描述，预测以至调节和控制物种的发展与发展趋势，这个模型的应用，将促使人们进一步了解自然。它已成为人们开发资源，合理使用资源和保持环境工作中的一种有用工具。     

一组相互耦合的位相振子的同步和去同步

本文讨论了一组相互耦合的位相振子的同步与去同步行为的过程，每个位相振子的动力学行为用Kuramoto模型来描述。我们讨论了在近邻耦合的情况下，考虑到周期性边界条件，相当于手拉手式的圆环形结构。如果给定适当的初值条件，可以得到由这组位相振子的几何对称分布所决定的分成几个部分的同步行为。在此同步行为的过程中，如果改变其中任意一个位相振子的动力学行为，根据改变程度的不同，     

纯铝熔体的微观动力学行为

利用反映原子多体相互作用的紧束缚模型及分子动力学计算机模拟技术,研究了液态金属Al的熔体结构与微观动力学行为。计算了纯金属熔体Al在不同温度下的双体分布函数,平均平方位移及速度自相关函数。模拟结果与实验结果吻合得很好,表明紧束缚模型能够描述纯铝熔体中原子间的相互作用     

抬举湍流H2/N2射流火焰的PDF模拟

采用数值目的研究了一个高温燃烧产物环境中的抬举湍流H₂/N₂射流火焰,对火焰的自然和抬举特性进行了研究.采用标量联合概率密度函数(PDF)目的处理详细的化学动力学过程,而湍流流场采用一个多时间尺度(MTS)k-ε湍流模型计算.计算中结合了一套描述氢气氧化的详细化学反应动力学机理.计算结果和实验数据进行了对比,表明所采用的模型可以精确的模拟火焰抬举高度和自然的过程.     

汽油低温氧化特性及替代物模型研究

本文利用射流搅拌反应器对国产汽油以及汽油替代物模型中的重要组分异辛烷开展了低温氧化特性实验研究,并通过对国产实际汽油进行组分测量,获得了不同组分类型的摩尔分数。结合实际汽油的组分结构和物化特性,选取了五种代表性组分来构建合适的汽油替代物模型并发展了动力学机理,利用该机理分别对单组分燃料和实际汽油的低温氧化特性进行了模拟验证,结果吻合良好。     

基于符号向量动力学的耦合映像格子参数估计

本文,将符号动力学推广到耦合映像格子中,以Logistic映射下耦合映像格子为研究对象,研究控制参数对符号向量序列动力学特性的影响.通过研究耦合映像格子逆函数,给出耦合映像格子的遍历条件.进一步,将给出系统初始向量,禁止字以及控制参数的符号向量序列描述方法,并最终给出基于符号向量动力学的耦合映像格子控制参数估计方法.实验结果表明,根据本文算法可以有效建立符号序列和耦合映像格子控制参数之间的对应关系,能够更好地刻画了实际模型的物理过程. 关键词： 符号向量动力学 耦合映像格子 参数估计 遍历性     

电容式高膛压测试仪的动态特性分析

由于在压力的激励下新型电容式高膛压测试仪壳体产生的振动特性将影响测试仪的动态特性,因此着重研究了测试仪壳体的动力学特性,建立了壳体受外压作用时的动力学模型。理论计算表明,壳体径向振动的一阶振动频率在75kHz以上,而火炮膛压的频谱在5kHz以下,说明壳体振动对膛压测试精度的影响可以忽略。