新冠肺炎病人吸入药物肺内定向投递的数值模拟研究

新冠肺炎病毒席卷全球,世界范围内患病人数仍在迅速增加,新冠肺炎病人的治疗引起研究者的关注,我国新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案指出可采用雾化吸入α-干扰素进行抗病毒治疗。为探索提高雾化吸入治疗效果的方法,本文针对一中症新冠肺炎病例进行了计算流体力学数值模拟分析,分区域重建了病患肺部呼吸道几何结构,在低吸气流量条件下(15 L/min)开展了不同直径药物液滴的肺内投递数值模拟,统计了呼吸道内液滴沉积的数量和位置以及能够投递入肺段深处的液滴数量。揭示了肺段投递效率随Stokes数增大而降低,获得了液滴入口位置与去向间的关系,发现从主气管入口截面上两个圆形区域内释放药物液滴能够高效投递入严重病变肺段,证明了吸入药物定向投递的可能性。     

基于倒双谱的套管井声学评价系统特性辨识

将发射探头(T)、接收探头(R)和TR之间介质视为套管井声学评价系统的组成部分，由套管井声波测井响应，采用倒双谱技术辨识该声学系统的冲激响应，计算得到了该声学系统的特性曲线(冲激响应曲线)。当T、R同时位于自由套管区域时，声学系统特性曲线幅度最高，并且曲线的两端和中心点附近都有比较大的起伏；当T、R同时位于水泥完全胶结区域时，特性曲线幅度最低且比较平坦；随着T、R间窜槽面积的增大，特性曲线幅度逐渐增加并且中心点附近幅度的增加比较明显。通过对该声学系统特性的辨识，从冲激响应曲线瀑布图中可直观反映出套管井水泥胶结的质量。该方法对丰富、完善声波水泥胶结测井资料解释工作具有重要参考价值。     

通过机器学习实现基于摩擦纳米发电机的自驱动智能传感及其应用

在物联网时代,如何开发一种可持续供电、部署方便且使用灵活的智能传感器系统成为了亟待解决的难题..以麦克斯韦位移电流作为驱动力的摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)可直接将机械刺激转化为电信号,因此可作为自驱动传感器使用.基于TENG的传感器拥有结构简单、瞬时功率密度高等优点,为构建智能传感器系统提供了重要手段.同时,机器学习作为一种成本低、开发周期短、数据处理能力和预测能力强的技术,对TENG产生的大量电学信号处理效果显著.本文梳理了基于TENG的传感器系统通过采用机器学习技术进行信号处理和智能识别的最新研究进展,从交通安全、环境监测、信息安全、人机交互和健康运动检测等角度出发,概述了该研究方向的技术特点与研究现状.最后,深入讨论了该领域当前存在的挑战和未来的发展趋势,并分析了未来如何改进以期开拓更广阔的应用空间.我们相信机器学习技术与TENG传感器的结合将推动未来智能传感器网络的快速发展.     

土-地铁隧道动力相互作用模型试验分析

本文对土的动力特性本构模型以及土-结构的接触面模型进行了较详细的探讨,最后分别选用非线性等价粘弹性模型和Ramberg-Osgood模型。分析表明,在进行模型试验设计时,不仅材料要满足相似性原理,而且在设计边界条件和地震波输入时也应以上述模型为参照。通过对一圆形隧道的地震反应分析,表明拱顶处的最大动应力是圆形隧道出现裂痕的主要原因,进而分析了孔隙率对结构横向变形的影响,分析结果与实际工程情况较为吻合。本文的研究成果可为地铁隧道的抗震设计提供一定的参考意见。     

Na~+对尖晶石结构Co_((1-x))Na_xCr_2O_4电子结构及光学性质的影响

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,系统研究了Na+四面体掺杂Co(1-x)NaxCr2O4体系的基态结构参数、能带结构、电子态密度、磁矩和光学性质。当Na+掺杂离子数分数x为0.125时,计算结果表明Na+四面体掺杂(Co位)比八面体掺杂(Cr位)容易进行。对Na+四面体掺杂体系Co(1-x)NaxCr2O4,计算发现,随着Na+掺杂离子数分数增加,体系的晶格参数逐渐增大,晶胞的磁矩和禁带宽度均减小。同时,费米能级进入价带部分更深。此外,光学性质的结果显示Na+可以使CoCr2O4的吸收光谱发生红移,并在低能区有很强的吸收,表明Na+能极大地提高CoCr2O4对可见光的吸收和光催化效率。     

梯度法简述

梯度法是一类求解优化问题的一阶方法。梯度法形式简单、计算开销小,在大规模问题的求解中得到了广泛应用。系统地介绍了光滑无约束问题梯度法的迭代格式、理论框架。梯度法中最重要的参数是步长,步长的选取直接决定了梯度法的收敛性质与收敛速度。从线搜索框架、近似技巧、随机技巧和交替重复步长四方面介绍了梯度步长的构造思想及相应梯度法的收敛性结果,还对非光滑及约束问题的梯度法、梯度法加速技巧和随机梯度法等扩展方向做了简要介绍。     

Nafion-离子液体-修饰碳糊电极在抗坏血酸和尿酸存在下选择性测定多巴胺

用Nafion和亲水性离子液体溴化1-辛基-3-甲基咪唑([OMIM]Br)作修饰剂制作了Nafion-离子液体-修饰碳糊电极;在0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH 7.40)中,用循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)研究了多巴胺在该修饰电极上的电化学行为,建立了抗坏血酸和尿酸存在下选择性测定多巴胺的新方法.研究表明,该修饰电极降低了多巴胺氧化、还原反应的过电位,增大了其氧化、还原反应的峰电流,而抗坏血酸和尿酸在该修饰电极上无响应;在方波伏安曲线上,多巴胺的氧化电流与其浓度在3.0×10-8～2.0×10-6 mol/L范围内呈线性关系,检出限为1.0×10-8 mol/L.该法可用于注射液和模拟生物样品中多巴胺的测定.     

The effect of interface hopping on inelastic scattering of oppositely charged polarons in polymers

The inelastic scattering of oppositely charge polarons in polymer heterojunctions is believed to be of fundamental importance for the light-emitting and transport properties of conjugated polymers. Based on the tight-binding SSH model, and by using a nonadiabatic molecular dynamic method, we investigate the effects of interface hopping on inelastic scattering of oppositely charged polarons in a polymer heterojunction. It is found that the scattering processes of the charge and lattice defect depend sensitively on the hopping integrals at the polymer/polymer interface when the interface potential barrier and applied electric field strength are constant. In particular, at an intermediate electric field, when the interface hopping integral of the polymer/polymer heterojunction material is increased beyond a critical value, two polarons can combine to become a lattice deformation in one of the two polymer chains, with the electron and the hole bound together, i.e., a self-trapped polaron-exciton. The yield of excitons then increases to a peak value. These results show that interface hopping is of fundamental importance and facilitates the formation of polaron-excitons.     

基于冷原子重力仪的船载动态绝对重力测量实验研究

冷原子重力仪正逐渐向小型化、动态化、实用化方向发展,将其应用于深远海绝对重力测量及水下长航时、高精度导航具有十分重要的意义.而目前冷原子重力仪多数尚处于实验室静基座或准静基座测量状态,难以满足动态应用场景下的重力测量需求,因此对冷原子干涉重力测量进行“由静到动”的相关研究十分迫切和关键.本文分析了动态测量的基本原理,给出了冷原子重力仪与加速度计组合测量的基本方法,搭建了一套基于冷原子重力仪和惯性稳定平台绝对动态重力测量系统,并采用冷原子重力仪与传统加速度计组合测量方式,开展了船载动态测量实验.首先,在实验室静态环境下进行了约40 h的连续绝对重力测量,对冷原子重力仪的性能进行初步评估,灵敏度为447μGal/■(1Gal=1 cm/s2),长期稳定度可达2.7μGal.在此基础上开展船载实验,测量船在湖上以约4.6 kn的速度航行,采用重复测线的方式开展了船载绝对动态重力测量.经评估,四条重复测线的内符合精度为2.272 mGal,四个航次外符合精度分别为2.331,1.837,3.988和2.589 mGal.最后,针对实验结果,对可能存在的问题进行进一步分析与总结.本实验研究为海洋...     

基于开放式T靶的弹丸斜入射数学模型

常规声学立靶测量系统要求入射弹道垂直于预先设立的靶面,当弹道斜对靶面入射时,得到的计算结果误差较大。本文通过采用T型传感器布阵,提出了一种新的无风状态下弹丸斜入射时的数学模型。实验结果表明,该模型使斜入时定位精度得到了提高。