开放式多体系统动力学仿真算法软件研发(I)DAEs求解算法构架设计

基于开放式工程与科学计算集成化软件平台SiPESC,研发了用于多体系统动力学时程分析的一类通用求解算法构架。该构架的核心思想是算法与数据相分离,整个构架由五个基本类及子类组成。本文重点阐述基本类的抽象过程,利用插件技术设计求解器的构架,进一步应用该构架实现了Newmark方法,HHT(Hilber-Hughes-Taylor)方法,Generalized α方法,Bathe方法及祖冲之类Symplectic方法等微分-代数方程组(DAEs)求解器的开发。研究工作表明,本文所提出的DAEs求解算法构架对多体系统动力学的时程分析具有良好的开放性和通用性,可方便进行各种新的DAEs求解算法的动态扩展。     

非稳态流动的隐式最小二乘等几何方法

对非稳态粘性不可压流动问题提出了一种隐式最小二乘等几何计算方法。该方法先用隐式的向后多步差分格式对Navier-Stokes方程进行时间离散,再用Newton法线性化对流项,最后在每个时间步上用最小二乘等几何方法进行求解。根据该算法编制了计算程序,通过构造解析解的方法验证了程序的正确性,用该程序求解了雷诺数为5000时的非稳态二维顶盖驱动流问题,计算结果捕捉到了流动过程中涡的演化过程,表明本文方法可用于非稳态流动的求解。     

结构拓扑优化中变量连接算法研究与软件实现Research and software implementation of variable connection algorithm for structural topology optimization

结构拓扑优化的变量连接,是通过对设计变量之间添加约束关系,从而得到特定的拓扑优化构型,使得优化结果能够满足工程上的特殊要求和工艺制造技术的限制。针对拓扑优化中的几类过滤形式及灵敏度分析,给出了考虑变量连接的计算公式;基于自主研发的SiPESC软件集成化平台,在SiPESC ．TOPO拓扑优化模块上进行二次开发,构建了拓扑优化的变量连接算法框架,其核心思想是基于面向对象设计方法和软件设计模式,实现算法与数据分离。详细阐述了变量连接的作用方式,以及软件框架通用接口设计方案,并通过数值算例验证了其在静力问题、动力问题和热传导问题上的可行性。     

惯性平台系统火箭橇试验数据处理方法

火箭橇试验具有产生大过载、高速度、强振动和冲击等综合条件的能力,可以在综合环境条件下对惯性测量装置的功能和精度进行验证.针对惯性平台系统开展了3 km火箭橇轨道的功能验证试验,对振动传感器的数据进行了过载分析和振动量级的谱分析.研究了惯性平台系统火箭橇试验后的数据处理方法,包括振动传感器对橇体运行的过载和振动量的分离方法,遮光板光电组件的位置和速度微分方法,以及惯性平台系统的导航算法等,并通过数据比较,对惯性平台系统的性能和功能进行评价.由于遮光板外测系统的采样时间和观测量与捷联惯性测量装置不同,还探讨了试验后观测信息之间的转换、同一时刻不同信息数据的比较等数据处理方法,通过数据比较验证了惯性平台系统在火箭橇试验时的功能正常.该研究对惯性平台系统进一步开展精度验证和误差系数的分离奠定了基础.     

纤维素及其衍生物负载铜催化有机反应的研究进展

纤维素作为自然界中含量最丰富的天然聚合物,存在于高等植物、棉花、藻类和细菌等各种物质中,并且被科研工作者作为金属纳米粒子的负载材料用于有机合成和催化的研究中.近代以来,过渡金属催化领域发展迅猛,但由于存在着成本高、分离难以及不可回收再利用等缺点,所以越来越多的科研工作者利用纤维素及其衍生物负载过渡金属,实现非均相催化....     

基于香蕉形液晶分子自组装的纳米螺旋丝有机凝胶及其流变特性

在香蕉形液晶分子B4相态中,非手性香蕉形液晶分子自组装形成层状结构,分子在层内倾斜,形成层手性和自发极化,并且造成层内不匹配,最终形成纳米螺旋丝.本文设计了NOBOW/十六烷混合体系,在高温时,香蕉形液晶分子溶解于十六烷,在低温时,香蕉形液晶分子自组装形成纳米螺旋丝,并最终形成三维网络,变成有机凝胶.为深入理解纳米螺旋丝有机凝胶的特性,拓展其在软物质领域的应用,本文通过流变实验对该有机凝胶的黏弹性质进行了系统研究.实验表明纳米螺旋丝有机凝胶与传统凝胶不同,纳米螺旋丝有机凝胶可以随温度变化形成凝胶-流体的可逆变化,并且通过测量NOBOW/十六烷混合体系在不同液晶分子浓度、温度、应变大小和应变速率下的流变特征,揭示了该有机凝胶的流变特性与纳米螺旋丝的性质密切相关.     

低温超导磁体杜瓦装置的结构设计与传热分析

介绍了低温超导磁体杜瓦装置的结构设计和传热分析。为了获得有效的超导磁体运行的低温环境,研制了一套采用真空多层绝热、铜辐射冷屏、蛇形排气管结构形式的绝热系统,省去了传统的在内杜瓦外面添加液氮屏的结构,简化了工艺结构,操作方便,绝热效果良好。通过传热理论计算表明,液氦的损耗量小于技术要求的0.9 L/h指标,能够保证超导磁体系统能够在一定的低温环境下长时间的运行。     

乳酸乙酯对映体和丙酮酸乙酯混合物的气相色谱分析

运用气相色谱手性固定相在适宜的色谱操作条件下将丙酮酸乙酯和乳酸乙酯手性对映体完全分离。以环戊酮为内标物定量测定了丙酮酸乙酯和乳酸乙酯手性对映体的含量,测试结果的相对误差范围为-1.66%~ 1.23%,回收率范围为97.03%~101.9%;RSD为0.15%~0.86%。该法具有简捷、高效、准确、稳定性强、重复性好及线性范围宽等特点,是一种可以同时定量测定丙酮酸乙酯、R-乳酸乙酯及S-乳酸乙酯含量的方法。     

高血压患者血清中八种金属元素的

通过对48名高血压患者和52名正常健康人进行血清中八种金属元素的检测,探讨了人体必需金属元素的含量变化是否与患高血压疾病有直接的关系。采用离心分离的方法处理样品,用火焰原子吸收分光光度法检测样品中钙、镁、钾、钠、锌、铜、铁和锰的水平含量。结果表明,患高血压组血清Na、Mg、Zn、Fe、Mn的水平含量均高于健康对照组,其中Na、Mn两组间比较差异显著（P＜0．05）,Zn、Fe两组间比较差异非常显著（P＜0．01）,Mg两组间比较差异无显著性（P＞0.05);患高血压组血清Na／K比值均高于健康对照组,Ca/Mg、Cu/Zn比值均低于健康对照组。检测的八种金属元素在人体内的含量多少与患高血压疾病有一定的关系。提示适当增补体内的Ca、K、Cu和Mg含量,减少Na的过多摄入,科学控制Zn、Fe、Mn的增加,注意体内Na/K、Ca/Mg和Cu/Zn比值的平衡关系,降低Na/K比,提高Cu/Zn比,补Ca的同时一定要注意适当补充Mg,保持体内各元素间的相互依赖关系,有利于高血压病的预防和治疗。     

用无机钛源合成Ti-MCM-41的研究

采用无机络合剂稳定钛酰离子的方法,用多种无机钛源合成出了中孔Ti-MCM-41型分子筛,采用XRD,低温N2吸附和FT-IR等方法对合成的含钛分子筛进行了物性的表征。以苯乙烯的H2O2氧化作为模型反应,考察了合成的Ti-MCM-41分子筛的催化性能。结果表明,钛原子已进入分子筛骨架,用Ti(SO4)2和TiCl4为钛源合成的Ti-MCM-41分子筛在960cm^-1处存在较强的红外吸收,并对苯乙烯的H2O2氧化表现出较高的催化活性。