基于科研成果的应变电测技术的延伸教学1）

在应变电测技术的教学中,结合作者的科研课题,引入CFRP (carbon fiber reinforced plastic) 智能表层这一新型应变传感器进行延伸教学. 教学过程中从灵敏度、测量区域以及耐久性3 个方面的不足分析了电阻应变片的局限性;通过CFRP 智能表层应变-电阻效应、连续测量功能和温度补偿方式的介绍使学生了解CFRP 智能表层的基本原理及特点. 这种延伸教学方式一方面能启发学生的科研兴趣,另一方面能对传统授课内容的学习起到促进作用.     

How Mutations Affecting the Ligand-receptor Interactions:a Combined MD and QM/MM Calculation on CYP2E1 and Its Two Mutants

Cytochrome P450(CYP) 2E1 is a dual function monoxygenase with a crucial role in the metabolism of 6% of drugs on the market at present. The enzyme is of tremendous interest for its association with alcohol consumption, diabetes, obesity and fasting. Despite the abundant experimental mutagenesis data, the molecular origin and the structural motifs for the enzymatic activity deficiencies have not been rationalized at the atomic level. In this regard, we have investigated the effects of mutation on the structural and energetic characteristics upon single point mutations in CYP2E1, N219D and S366C. The molecular dynamics(MD) simulation combined with quantum mechanics/molecular mechanics(QM/MM) and noncovalent interaction(NCI) analysis was carried out on CYP2E1 and its two mutants. The results highlight the critical role of Phe207, which is responsible for both structural flexibility and energetic variation, shortening the gap between the theory and the experimentally observed results of enzymatic activity decrease. The underlying molecular mechanism of the enzymatic activity deficiencies for mutants may be attributed to the changes of spatial position of Phe207 in the two mutants. This work provides particular explanations to how mutations affect ligand-receptor interactions based on combined MD and QM/MM calculations. Furthermore, the mutational effects on the activity of CYP2E1 obtained in the present study are beneficial to both the experimental and the computational works of CYPs and may allow researchers to achieve desirable changes in enzymatic activity.     

冷速对液态金属Mg凝固过程中微观结构演变的影响

采用分子动力学方法对不同冷速下液态金属镁(Mg)快速凝固过程中的微观结构演变进行了模拟研究.并采用能量-温度(E-T)曲线、双体分布函数、Honeycutt-Andersen键型指数法、原子团簇类型指数法(CTIM-3)以及三维可视化等方法系统地考察了凝固过程中微观结构演变与相转变过程.结果发现:在以冷速为1×10~(11)K/s的凝固过程中,亚稳态bcc相优先形成,随后大量解体,其变化规律符合Ostwald规则,系统最终形成以hcp结构为主体与fcc结构共存,中间还夹杂部分bcc结构的致密晶体结构.在1×10~(12)K/s冷速下,结晶过程呈现迟缓现象,形成bcc结构的初始温度降低,系统形成以hcp居多、与bcc和fcc三相共存的结构,且因相互竞争、相互制约而导致不易形成粗大的晶粒结构.而在1×10~(13)K/s冷速下,系统则形成以1551,1541,1431键型为主的多种非晶态基本原子团组成的非晶态结构.此外,在冷速1×10~(12)与1×10~(13)K/s之间的确存在一个形成非晶态结构的临界冷速.     

波束方向探测技术的注入式仿真系统验证

这篇文章主要介绍采用功率探测仪方式的注入式仿真系统对波束方向地面探测试验系统进行验证的系统设计和软、硬件控制与实现。通过向注入式仿真系统输入模拟目标星在不同位置发射的信号功率,以及目标星在平台坐标下的角度和位置信息,一方面确定地面探测试验系统技术方案的可行性和检测相关设备的性能,另一方面验证对目标星发射天线主波束方向的探测是否满足精度要求。通过仿真试验证明该注入式仿真系统不仅使用方便、节约成本,而且通过控制相关仪器设备能够准确记录地面探测试验系统对目标星仿真数据的计算信息,进而实现验证。     

两种Z箍缩X射线总能量测量技术对比

薄膜量热计和闪烁探测系统是国内常用于Z箍缩辐射总能量测量的两种诊断手段。两种方法基于完全不同的诊断原理,通过对比其诊断结果可以提高Z箍缩X射线总能量测量的精度,加深对Z箍缩的理解。采用上述两种诊断装置对“强光一号”加速器Z箍缩实验中多种材料和构型的负载辐射总能量进行了测量。结果表明,对于Al丝阵负载,无论是单排还是双排平面丝阵,随着负载参数的变化,两种手段总能量测量结果均发生改变且呈正比,二者符合较好;但对于镀膜W丝阵两种方法的诊断结果差异较为明显,随着丝间距的增大,量热计测量结果明显减小,但闪烁探测系统的测量结果却变化较小,二者不再呈比例关系。通过模拟计算对产生上述现象的原因进行了分析,可以得出如下结论：(1)闪烁探测系统对低能光子响应较高,且响应能谱范围较量热计宽,因此所有的总能量测量结果比量热计测量结果略大;(2)Al丝阵等离子体辐射能谱分布范围较宽,主要辐射能段处于两种测量手段响应都比较平坦的区间内,因此两种手段测量结果符合较好;(3)W丝阵辐射主要集中在1 keV以下的软X射线能段,处于镍薄膜全吸收范围内,因此量热计测量结果应该是比较准确的;(4)对于闪烁探测系统测量结果对镀膜W丝阵负载参数不敏感的现象,一种可能的解释是：随着W丝阵丝间距增大,等离子体滞止时刻的温度减低,导致能谱软化,但辐射谱型向闪烁体灵敏度较高的方向移动。因此虽然总能量降低了,但闪烁探测系统的测量结果变化却不大;(5)辐射中电子的影响同样不可忽视。     

一类奇摄动非线性方程Robin问题激波的位置

利用匹配法构造了一类奇摄动非线性方程Robin问题激波解的渐近表示式.得出了激波在边界附近出现的条件.     

双参数奇摄动非线性反应扩散问题

讨论了一类具有双参数的非线性反应扩散方程奇摄动初始边值问题.在适当的假设下,构造了解的渐近展开式并讨论了它的渐近性态.     

挖掘演示实验的物理内涵 充分发挥演示实验在文科物理教学中的作用

结合大学物理演示实验教学实践中的具体实例——真实的镜子引入反物质世界、有趣画面阐释波粒二象性问题.以挖掘演示实验物理内涵,充分发挥演示实验在文科物理教学中的启发作用为主题,就如何以演示实验室为依托,抓住学生感兴趣的点,切入文科物理教学,引领文科生走入大学物理课堂进行简单的讨论.     

Molecular dynamics simulation of effect of liquid layering around the nanoparticle on the enhanced thermal conductivity of nanofluids

The effect of the molecular layering at liquid–solid interface on the thermal conductivity of the nanofluid is investigated by an equilibrium molecular dynamics simulation. By tracking the position of the nanoparticle and the liquid atoms around the spherical nanoparticle, it was found that a thin layer of liquid is formed at the interface between the nanoparticle and liquid; this thin layer will move with the Brownian motion of the nanoparticle. Through the analysis of the density distribution of the liquid near the nanoparticle, it is found that more argon atoms are attracted to form the layer around the nanoparticle when the diameter of the nanoparticle is larger, and therefore lead to the more significant enhancement of the thermal conductivity of the nanofluid.     

锯齿型通道湍流流动和换热的自维持振荡

采用RNG k-ε湍流模型对锯齿形通道内流动和换热进行了数值模拟。对以时均方程法模拟得到的流场、温度场以及U-V相图、Nu-θ相图进行了分析。研究表明,在本文计算的Re范围内,数值计算结果仍能反映出周期性通道内流动和换热的自维持振荡特性,无量纲速度U,通道平均Nu数随时间作周期性振荡,并且振荡幅度、频率随Re数的增大而增大。