梯度表面能材料表面上液滴形状的数值模拟

本文建立了固体表面上静止液滴的势能方程,根据能量最小化原理,当系统总势能取得最小值时,液滴将处于平衡状态.采用有限元方法,将初始自由液面离散化,通过曲面上节点的虚拟位移,改变自由液面的拓扑结构,使系统总势能取得最小值,从而得到静止液滴的形状.并应用该方法对均质表面和梯度表面能材料表面上的液滴界面进行了数值模拟,得到了均质材料表面和梯度表面能材料表面上静止液滴的界面形状及分布.     

Separation of nine compounds from Salvia plebeia R.Br. using two‐step high‐speed counter‐current chromatography with different elution modes

Nine compounds were successfully separated from Salvia plebeia R.Br. using two‐step high‐speed counter‐current chromatography with three elution modes. Elution–extrusion counter‐current chromatography was applied in the first step, while classical counter‐current chromatography and recycling counter‐current chromatography were used in the second step. Three solvent systems, n‐hexane/ethyl acetate/ethanol/water (4:6.5:3:7, v/v), methyl tert‐butyl ether/ethyl acetate/n‐butanol/methanol/water (6:4:1:2:8, v/v) and n‐hexane/ethyl acetate/methanol/water (5:5.5:5:5, v/v) were screened and optimized for the two‐step separation. The separation yielded nine compounds, including caffeic acid ( 1 ), 6‐hydroxyluteuolin‐7‐glucoside ( 2 ), 5,7,3′,4′‐tetrahydroxy‐6‐methoxyflavanone‐7‐glucoside ( 3 ), nepitrin ( 4 ), rosmarinic acid ( 5 ), homoplantaginin ( 6 ), nepetin ( 7 ), hispidulin ( 8 ), and 5,6,7,4′‐tertrahydroxyflavone ( 9 ). To the best of our knowledge, 5,7,3′,4′‐tetrahydroxy‐6‐methoxyflavanone‐7‐glucoside and 5,6,7,4′‐tertrahydroxyflavone have been separated from Salvia plebeia R.Br. for the first time. The purities and structures of these compounds were identified by high‐performance liquid chromatography, electrospray ionization mass spectrometry, ¹H and ¹³C NMR spectroscopy. This study demonstrates that high‐speed counter‐current chromatography is a useful and flexible tool for the separation of components from a complex sample.     

discontinuous galerkin method for discontinuous temperature field problems

针对不连续温度场问题建立了一种间断Galerkin有限元方法,该方法的主要特点是允 许插值函数在单元边界上存在跳变. 在建立有限元方程时,通过在单元边界上引入数值通量 项和稳定性项来处理间断效应,并且数值通量可以直接由接触热阻的定义式导出. 数值算例 表明该方法可以很方便且准确地捕捉到结构内部由于接触热阻而引起的温度跳变,同时在局 部高梯度温度场的模拟方面也比常规连续Galerkin有限元方法效率明显要高. 该方法也为研 究由接触热阻引起的温度场与应力场之间的耦合问题提供了一种新的数值模拟手段.     

多变量单元结构共振解耦动力优化设计方法

针对截面多变量单元结构的动力优化问题,建立了带频率约束的结构动力优化设计模型,对隐式非线性频率约束函数进行Taylor近似展开,给出了截面多变量单元频率梯度函数显式表达式,基于Kuhn-Tucker条件构建迭代算法,其中拉格朗日乘子通过建立联合方程组求解,形成了含多变量单元共振解耦优化设计方法。以矩形截面单元结构为算例的结果表明,所给单元多变量算法具有良好的准确性;截面变量对频率的贡献存在主次之分,区分指标可采用梯度值;次要变量的修正因子迭代中可采用定值,且其下限应尽可能降低,利于节约成本。本文工作对多变量复杂截面结构动力优化设计可提供理论指导,提高结构动力优化方法的适用性。     

自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法实验研究

随机并行梯度下降算法是一种极具应用潜力的自适应光学系统控制算法,具有不依赖波前传感器直接对系统性能指标进行优化的特点。基于32单元变形镜、CCD成像器件等建立自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法实验平台。考察算法增益系数和扰动幅度对校正效果和收敛速度的影响,验证随机并行梯度下降算法的基本原理。实验结果表明参量选取合适的情况下,随机并行梯度下降控制算法对静态或慢变化的畸变波前具有较好的校正能力。根据实验结果分析了影响随机并行梯度下降算法校正速度的主要因素。     

Multi-objective optimization of gradient coil for benchtop magnetic resonance imaging system with high-resolution

Significant high magnetic gradient field strength is essential to obtaining high-resolution images in a benchtop mag- netic resonance imaging （BT-MRI） system with permanent magnet. Extending minimum wire spacing and maximum wire width of gradient coils is one of the key solutions to minimize the maximum current density so as to reduce the local heating and generate higher magnetic field gradient strength. However, maximum current density is hard to optimize together with field linearity, stored magnetic energy, and power dissipation by the traditional target field method. In this paper, a new multi-objective method is proposed to optimize the maximum current density, field linearity, stored magnetic energy, and power dissipation in MRI gradient coils. The simulation and experimental results show that the minimum wire spacings are improved by 159% and 62% for the transverse and longitudinal gradient coil respectively. The maximum wire width increases from 0.5 mm to 1.5 mm. Maximum gradient field strengths of 157 mT/m and 405 mT/m for transverse and lon- gitudinal coil are achieved, respectively. The experimental results in BT-MRI instrument demonstrate that the MRI images with in-plane resolution of 50 ~tm can be obtained by using the designed coils.     

多层介质中的光自旋霍尔效应研究

本文研究了光束通过多层介质分界面的光自旋霍尔效应. 以三层介质为例,建立了光束通过棱镜-空气-棱镜结构的传输模型,揭示了横移与空气介质的厚度、折射率梯度以及入射角等因素的定性关系. 发现对某一特定的圆偏振光束,改变两棱镜之间的折射率梯度可以调控横移,反射场与传输场的横移方向取决于折射率梯度. 相对于两层介质来说,高斯光束通过三层介质能明显地增强光自旋霍尔效应. 研究多层介质中光自旋霍尔效应横移的影响因素可为调控和增强光自旋霍尔效应提供理论依据. 关键词： 光自旋霍尔效应 横移 折射率梯度     

基于梯度翅片换热器的热电发电系统性能研究

本文建立了热电发电系统(TEG)多物理场数值模型,并充分考虑换热器流体影响,综合研究了具有不同热侧换热器翅片结构的TEG系统性能。在雷诺数为1000~10000范围内,分析了流体沿程温度分布特征、泵功及热电发电模块的能量转换特性.所研究的三种翅片结构包括:全流道等高度直翅片(Fin-1)、下游强化梯度翅片(Fin-2)以及上游强化梯度翅片(Fin-3).研究表明,通道长高比及热电材料覆盖率一定,热电发电功率及转换效率随流量呈二次曲线变化关系,存在最匹配流量使得系统发电性能最佳。等高度直翅片对流量的变化敏感,随流量增大,则压损增大,导致系统净输出功率及发电效率无收益.而梯度翅片可以在更大范围内产生正收益;下游强化梯度翅片具有最佳的流体沿程温度均匀性,但沿程局部热阻却最大.综合考虑沿程局部热阻分布及泵功消耗,上游强化梯度翅片TEG系统净转换效率最高,因此局部热阻分布及泵功综合因素应为TEG内的换热器合理设计的关键。     

高能X光照相中密度重建的共轭梯度算法

通过对高能X光照相过程的物理分析,得到了辐射照相的点扩展函数,给出了估价函数的表达式.并以典型的法国试验客体模型为例,将共轭梯度算法应用到高能X光照相的密度重建中,得到了较满意的结果.这种方法从模拟辐射照相过程出发,将辐射照相的模拟结果与实际测量结果做比较并找出最大可能解.可在一定程度上克服其它密度重建算法通过反卷积过程消除模糊效应所引起的不确定性.     

无约束最优化的Polak—Ribiere和Hestenes—Stiefel共轭梯度法的全局收敛性

本文在很弱的条件下得到了无约束最优化的Polak-Ribiere和Hestenes-Stiefel共轭梯度法的全局收敛性的新结果,这里PR方法和HS方法中的参数β^PRk和β^HSk可以在某个负的区域内取值,这一负的区域与k有关,这些新的收敛性结果改进了文献中已有的结果。数值检验的结果表明了本文中新的PR方法和HS方法是相当有效的。