内外噪声扰动下放牧生态系统的稳态转换现象

生态系统的稳态转换可能会造成生态环境的退化和巨大的经济损失,研究稳态转换如何受随机因素影响非常必要.文章研究放牧模型在高斯噪声和Lévy噪声共同作用下的稳态转变现象.首先介绍了放牧模型的确定性方程,然后利用Janicki-Weron算法产生Lévy噪声,并通过四阶Runge-Kutta算法对放牧系统进行数值模拟,最后基于稳态概率密度分别分析了内噪声和外噪声对系统稳态转换行为的影响.研究发现两种噪声均可诱导系统产生稳态转换现象,但作用相反;高斯噪声强度的增大可以诱导放牧系统从高植被态向荒漠态转换,而Lévy噪声的强度、稳定性指标和偏斜参数的增大均可促进放牧系统从荒漠态向高植被态的恢复.     

可压缩旋转气体中超空化射流的热稳定性

液体射流热稳定性研究是对射流稳定性问题的更深层次的探讨,可以进一步加深对液体射流分裂与雾化机理的认识,具有重要的学术意义和工程应用价值. 基于射流稳定性理论,在同时考虑射流周围气体旋转、射流和周围气体可压缩性以及射流液体中含空化气泡的条件下,建立了描述可压缩旋转气体中超空化射流热稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证分析;在此基础上,分析了液体射流表面与周围气体间温差及射流内部温度梯度同时作用下对射流稳定性的影响;并进一步探讨了超空化射流的热稳定性. 结果表明,射流表面扰动波的最大扰动增长率、最不稳定频率以及最大扰动波数皆随气液温差的增大呈近似线性增大趋势;射流内部温度梯度的存在使得气液温差对射流的失稳作用更加显著;射流内部温度梯度会抑制超空化对射流稳定性的影响,但气液温差会在一定程度上促进超空化对射流的失稳作用.      

考虑非稳态风荷载斜拉索风雨激振响应分析

为研究自然风荷载对斜拉桥拉索风雨激振的影响,将数值模拟的非稳态风荷载作用到拉索振动微分方程中,对拉索振动响应进行了详细分析。首先,针对水线初始位置,使用最小二乘法拟合得到水线初始位置方程;接着,采用四阶Runge-Kutta法求解拉索振动响应。通过比较在非稳态风和稳态平均风作用下的拉索响应,发现在非稳态风荷载下拉索最大振幅的变化趋势并没有发生较大改变,皆是随着风速的增大先增大后减小;但拉索的整个振动过程发生了变化,伴随着节拍改变,其最大振幅也出现在不同振动周期内。此外,从风速-振幅曲线知,对频率为1 Hz,2 Hz和3 Hz的拉索,在一定风速范围内,考虑非稳态风荷载的拉索振幅反而更大,而且此时的风速范围也更大。     

脉冲超声激励下SonoVue微泡的瞬态空化特性

将SonoVue微泡从临床疾病诊断拓展至治疗引起了诸多研究人员的兴趣。为了平衡治疗效率和生物安全性,深入理解声学参数和SonoVue微泡瞬态空化的关系至关重要。本研究自行制备仿体容器放置SonoVue微泡,使用1 MHz发射换能器激励其产生空化效应,另一个7.5 MHz的聚焦换能器接收声信号,经放大及高速数据采集后送上位机处理。通过深入分析信号的时频域特征,我们提出以宽带信号的能量及其随时间变化曲线的半高宽来表征瞬态空化的剂量(ICD)和相对持续时间(ICP),并确定:瞬态空化的发生和ICD依赖于峰值负声压,但ICP随峰值负声压的增加而减小;脉冲重复频率和脉冲持续时间都和ICD及ICP正相关;且脉冲持续时间的影响较大。这些结果有望为SonoVue微泡的治疗应用提供理论支持。      

稳态强磁场的细胞生物学效应

随着科学技术的发展以及稳态强磁场在医疗诊断中的广泛应用,人们接触到1 T以上稳态强磁场的机会越来越多,稳态强磁场对人体健康的潜在影响也备受关注.虽然目前由于实验条件的限制,稳态强磁场对动物以及人体的研究报道依然有限,但是细胞作为生物体的基本单位,其研究相对较多.然而由于实验中磁场参数、细胞类型等各种因素的不同,使得稳态强磁场对细胞的影响在不同的研究中存在着差异.因此,本文不仅总结和分析了国内外1 T以上稳态强磁场细胞生物学效应的相关研究,包括细胞取向、增殖、微管和纺锤体等,而且对现有研究结果进行比较和概括,并对可能造成实验差异的因素进行分析,例如磁场强度和细胞类型等,从而为下一步研究稳态强磁场下的细胞生物学效应提供基础和依据.     

同轴传输线微放电的统计理论稳态建模及敏感区域计算

为准确有效地预测微波器件的微放电阈值,提出了一种可以同时考虑同轴结构微放电过程中单边与双边碰撞的统计理论稳态模型.考虑到同轴结构中场分布的非均匀性以及二次电子的出射随机性,采用微扰法近似推导电子轨迹表达式,并基于电子出射速度与渡越时间之间的隐式关联性,构建用于计算同轴结构内、外导体处电子渡越时间概率分布的联合概率密度函数.通过电子出射相位分布的稳态假设,推导用于描述同轴结构中微放电倍增过程的稳态积分方程组,并提出一种通用的联立迭代求解方法.采用稳态模型分别计算银、铜、铝与阿洛丁等工程常用镀膜材料的同轴传输线微放电敏感区域,并分析了同轴传输线径比对微放电阈值的影响.与欧空局的微放电实验结果对比表明,稳态模型能够准确有效地计算同轴传输线的微放电阈值,同时发现平行平板与同轴结构微放电的敏感曲线之间存在显著差异.研究提供了一种精确有效的同轴传输线微放电阈值分析方法,并为实际工程中"免微放电"微波器件的设计与优化提供参考与依据.     

空化粉碎结石的试验研究

体外冲击波碎石术已经在临床上取得了成功的应用,但其引起的空化对组织的损伤以及如何合理利用空化来提高碎石效率还有待更细致的研究.本文利用兆赫兹频率级别的聚焦超声换能器诱发冲击波作用于结石模型材料,采用不同的声波参数包括频率、强度、占空比等进行了实验.结果表明,聚焦冲击波对结石的损伤呈凹坑状;空化在凹坑形成初期起到主导作用;采用高低频搭配的脉冲超声波可以实现对结石模型最大的损伤.     

空化紊流流动的数值计算模型及其验证

本文介绍了一种空化紊流流动的数值计算模型,并计算了射流放水阀内部的空化流动现象。该模型基于均相平衡模型和液相与汽相传输方程,基本方程采用N-S方程,空化模型采用Kunz等提出的汽液质量转换模型。紊流封闭采用标准的κ-ε素流模型;稳定流动计算采用扩展的SIMPLE压力修正方法,非稳定计算采用PISO算法。为评价该数值模型,计算了绕射流放水阀的空化流动,并与实验结果进行了对比,计算结果与实验结果取得较好的一致,说明该流动模型和计算方法是可靠的。     

微泡对高强度聚焦超声焦域影响的研究

微泡对高强度聚焦超声(HIFU)治疗具有增效作用,而HIFU治疗中不同声学条件下微泡对HIFU治疗焦域的影响尚不清楚。本文基于声传播方程、Yang-Church气泡运动方程、生物热传导方程、时域有限差分法(FDTD)、龙格-库塔(RK)法数值仿真研究输入功率、激励频率和气泡初始半径对HIFU在含气泡体模中形成焦域的影响,并利用含Sono Vue造影剂的仿组织体模研究进行实验验证。结果表明,增大输入功率、气泡初始半径和升高激励频率均可增大焦域,随着输入功率的增大,焦域形状可能发生变化,而随着激励频率升高和气泡初始半径的增大,焦域会向远离换能器的方向移动。     

RC滤波电路稳态特性实验方案设计

在传统的RC串联电路稳态特性实验基础上,结合电磁学理论课程,提出包含二阶RC滤波电路的稳态特性实验方案设计,对比分析了一阶二阶RC滤波电路的幅频和相频特性.本实验对学生深入理解滤波原理,掌握基尔霍夫方程组等交流电路相关知识十分有益.