苯与丙烯在β分子筛上吸附行为的蒙特卡罗研究

采用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法研究了β分子筛上苯与丙烯分子的吸附行为. 由分子筛内吸附质粒子云分布可知, 在100 kPa时, 丙烯在分子筛上的吸附量要远远大于苯的吸附量. 由吸附相互作用能分布来看, 苯与分子筛之间相互作用能比丙烯与分子筛之间的相互作用能更负, 这就使苯分子的吸附相对于丙烯分子稳定. 相对而言, 温度变化对丙烯吸附影响远大于对苯吸附的影响, 如100 kPa时, 温度由298 K升高至443 K导致丙烯分子吸附量明显减少, 由每8个晶胞吸附98个丙烯分子减少到80个; 而对苯分子吸附却没有显著的影响. β分子筛上存在着苯和丙烯的竞争吸附, 并且吸附分子之间存在相互作用使两者与分子筛之间的相互作用能分布改变. 在压力范围1×10－3～5.0 kPa, 不同温度下苯与丙烯在分子筛内吸附等温线的模拟结果表明, 在较高温度、较低压力下丙烯的吸附量要小于苯的吸附量.     

十八烷基超支化分子的结构表征与破乳性能

以甲醇为溶剂,用十八胺、丙烯酸甲酯和乙二胺为原料,通过迈克尔加成反应和酰胺化缩合反应,制备了1.0 G超支化分子;通过红外光谱、核磁共振手段对合成产品的结构进行了表征,且考察了十八烷基超支化分子对O/W型原油模拟乳液的破乳性能,并与传统的线性破乳剂SP-169进行了对比.结果表明:在温度为50℃、添加量为20 mg/L、破乳时间为120 min的条件下,其脱水率达到了76.2%,脱出水中的含油量为41.9 mg/L;而破乳剂SP-169在相同的条件下的脱水率为61.5%,脱出水中的含油量为52.4 mg/L.     

Zn(Ⅱ)金属有机骨架作为基质金属蛋白酶模拟物催化水解微囊藻毒素-LR

以3-氨基-1,2,4-三氮唑-5-羧酸（Hatz）和1,3,5-苯三甲酸（H₃btc）为配体,制备了模拟基质金属蛋白酶（MMPs）结构的纳米片状Zn（Ⅱ）金属有机骨架Zn-MOF-1-NS。Zn-MOF-1-NS能成功实现对微囊藻毒素（MC-LR）肽键的水解。在常温条件下,7.5 h内Zn-MOF-1-NS催化水解了82.6%的MC-LR（k=0.23 h^-1）,远高于目前报道的具有最高水解效率的菱铁矿（k=0.04 h^-1）。研究发现,在该体系中即使添加10倍剂量的腐殖酸,也不会显著阻碍MC-LR的水解,证明Zn-MOF-1-NS对MC-LR的水解具有显著的选择性。通过原位衰减全反射傅里叶变换红外光谱（in-situ ATR-FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）分析、理论计算以及与非羧基对应物的比较,发现Zn-MOF-1-NS表面Zn（Ⅱ）位点和羧基共同参与了MC-LR肽键的水解。     

翼型前缘分离流动在等离子体激励器控制下的响应

将等离子体对中性气体的作用模型化为彻体力矢量,采用DES(Detached Eddy Simulation)和DDES(Delayed-Detached Eddy Simulation)方法,求解带彻体力源项的Navier-Stokes方程,研究NACA0015翼型16°迎角下,前缘分离流动在等离子体激励器控制下的响应过程.激励器工作后,DDES计算结果显示,分离流动经历一个渐近的再附过程;DES计算因发生网格诱导分离,得到了非定常的响应过程.     

含水合物沉积物多相渗流特性研究进展

天然气水合物作为一种储量大、无污染的清洁能源近些年受到了广泛关注.近20年来,中国进行了较大范围的陆海域天然气水合物储层勘探与储量预测. 2017年,中国地质调查局牵头对南海神狐海域的天然气水合物进行了基于降压渗流原理的试验性开采.国内外已进行的水合物试采工程面临着气体产量低、出砂较多等问题,其最主要的原因之一是开发过程中沉积物内复杂多相渗流机理尚不明晰.本文综述了平行毛细管模型、Kozeny模型等广泛应用于天然气水合物开发渗流分析的理论模型,对比分析了水合物开发多尺度渗流过程模拟方法,简述了国内外含水合物沉积物渗透率测试、渗流过程中沉积物物性演变以及水合物开采室内模拟等方面的渗流实验进展,总结了矿场尺度的天然气水合物储层开采过程中产气数值模拟手段,展望了多相渗流模型、储层原位含水合物样品室内测试及结构与物性演化、矿场尺度数值模拟与水平井压裂技术等应用研究的未来方向与挑战.     

动磁式作动器电-磁-热-流耦合数值模拟

以二自由度动磁式作动器为研究对象,提出基于Maxwell与Icepak的电磁场、温度场、流体场耦合传递方法.将电磁场中的涡流损耗和铜耗映射到温度场,采用强制液冷对作动器进行散热设计,并与自然冷却的温升进行对比.分析冷却液流速对散热的影响规律,利用管内强制对流Dittus-Boelter关联式与数值模拟结果进行对比验证....     

再议秋千参数自激振动的数学模型与数值模拟

将秋千视为可变长度单摆,基于高斯函数构造了摆球相对摆杆的速度表达式,式中参数独立于秋千的运动,从而使其在秋千大摆角摆荡时也能符合"高蹲低站"的要求.并以此为基础,建立了秋千的动力学微分方程,进而对秋千运动进行了数值模拟,得到了秋千的运动规律和功能转化的机制.     

蜂毒肽与二元脂膜相互作用过程的单分子运动行为

蜂毒肽等抗菌肽可通过破坏细菌的细胞膜而直接杀灭细菌,因此它的杀菌功能具有高效、广谱和不易产生耐药性等特点,并被认为有望能从根本上解决目前正严重威胁人类健康的抗生素耐药性问题.然而,抗菌肽通过增强细胞膜的通透性来实现杀菌的分子机制至今尚不清楚.本文结合单分子荧光追踪技术和分子动力学模拟,从单分子运动的角度对蜂毒肽与二元脂质细胞膜的界面相互作用过程进行了研究.结果表明,相较于其他大多数脂分子而言、部分脂分子在膜内的扩散速率会由于蜂毒肽的吸附、聚集、插膜成孔等扰动行为发生显著降低;而蜂毒肽倾向于作用在多组分脂膜相畴的边界处,干扰并降低脂膜相分离的程度,进而降低相边界对脂质分子扩散运动的限制.本工作阐明了蜂毒肽的膜作用活性对脂分子运动行为和脂膜相行为的影响、以及三者之间的关联.这些结果对于从单分子运动行为的角度来探索抗菌肽生物活性的分子机制和开发新型抗菌药物具有重要的指导意义.     

高超声速磁流体力学控制霍尔效应影响

针对霍尔效应对高超声速磁流体力学控制的影响问题,考虑高超声速流动过程中高温化学反应、气体分子热力学温度激发(即平动、转动、振动以及电子温度能量模态之间的激发与松弛过程)及多电离组分等离子体霍尔系数分布,通过耦合求解各向异性霍尔电场泊松方程和带电磁源项的高温热化学非平衡流动控制方程组,建立了高超声速流动磁流体力学控制霍尔效应数值模拟方法,开展了多种条件下高超声速流动磁流体力学控制数值模拟,分析了霍尔效应"漏电"与"聚集"现象原理及其对气动力/热特性的影响机制,详细探讨了不同空域、速域和飞行器特征尺度条件下霍尔效应的作用机理和影响规律.研究表明:1)霍尔效应改变了流场等离子体洛伦兹力分布,削弱了整体的力学效果,使整体的磁阻特性降低; 2)霍尔效应对高超声速磁流体力学控制的影响,与壁面导电性和壁面附近漏电层的"漏电"现象紧密相关,要增强磁控效果,必须抑制壁面附近的"漏电"现象; 3)霍尔效应对磁控热防护效果的影响较为复杂,受"漏电"现象和电流"聚集"现象共同作用; 4)基于本文基准状态,当高度高于67 km或速度高于5.7 km/s或特征尺度大于0.5 m时,霍尔效应使磁控热防护效果增强,电...     

磁绝缘线振荡器中模式竞争的物理分析和数值模拟

作为一种紧凑型高功率微波器件,磁绝缘线振荡器在起振过程中容易出现模式竞争现象,如果不能对其进行有效抑制,可能导致器件的最终输出性能下降.由于磁绝缘线振荡器中波束互作用区通常采用同轴盘荷波导作为其慢波结构,因此本文从同轴盘荷波导中几个可能被相对论电子束激发的低阶本征模与电子束之间的色散关系入手,分析了三种类型的模式竞争的特点、产生的可能原因以及削弱方法.基于以上分析,给出了一种高功率紧凑型L波段磁绝缘线振荡器的物理模型,并利用全电磁三维粒子程序对其进行了冷腔和热腔的数值模拟.结果表明,由于结构不完全对称和电子发射可能存在一定的非均匀性,器件运行初期互作用区有竞争模式HEM₁₁模出现,与理论分析一致;起振一小段时间后(10 ns左右),互作用区基模增长加快,高阶模被抑制.进一步优化后器件在基模获得了高效率和高功率微波输出,饱和时输出功率约为8.1 GW,输出效率达到了18%,模式纯度约为97%.本文研究结果可为磁绝缘线振荡器运行过程中出现的竞争模式的识别和输出性能优化提供理论参考和依据.