近场水下爆炸气泡脉动及水射流的实验与数值模拟研究

海上作战时,近场水下爆炸形成的水射流能造成水面舰船结构的严重局部毁伤。为了研究近场爆炸时舰船底部水射流的形成机理及规律,开展了TNT当量2.5 g的炸药在固支方板底部不同爆距下起爆的水下爆炸实验。结果表明,气泡坍塌形成水射流的过程随着爆距的增加由吸附式向非吸附式转化。接着,基于ABAQUS软件采用CEL方法开展了系列数值模拟,结果表明:爆距在0.821～0.867倍最大气泡半径时,存在吸附式射流向非吸附式射流转化的临界点;固支方板加快了气泡坍塌的进程,炸药与钢板间的距离越小则射流形成的时间越早;射流形成过程中最大速度和射流击中钢板时速度均随着爆距的增大先增大后减小,并在临界点附近达到最大值,射流速度最大可达621 m/s,射流击中钢板时速度最大可达269 m/s。最后,给出了射流开始形成时间、射流最大速度、射流最大速度出现时间、射流击中钢板速度和射流击中钢板时间与距离参数的函数关系式。     

拆除解体技术模拟实验

通过重混凝土拆除技术调研，采用磨料水射流和金刚石绳锯两种切割技术进行模拟切割实验。利用中国核动力研究设计院的LGS-800型遥控水下等离子切割机，对铝合金板材和由下联箱、喷射管道和毕文管组成的整体模拟件进行了模拟切割实验。     

水中爆炸气泡与水底边界相互作用的水射流现象

应用开尔文冲量原理,分析了水中爆炸产生的气泡与水底边界相互作用产生水射流的主要影响因 素,开展了气泡与水平放置的钢板相互作用水射流现象的实验研究工作。通过改变炸药到钢板的距离,得到 不同爆距条件下,气泡与钢板相互作用形成水射流的动态过程图像和气泡2次脉动压力。理论分析和实验结 果均表明:随着爆距的减小,Bjerknes力迅速增加,气泡与水平放置钢板相互作用产生水射流的临界条件为爆 距小于气泡最大半径。水射流具有非常明显的方向性,对目标毁伤作用明显。     

中成药中马兜铃酸A的UPLC/MS研究

建立了中成药中马兜铃酸A的超高压液相色谱/质谱检测方法。测定结果表明,马兜铃酸A在超高压液相色谱/质谱的选择离子记录（SIR）中有较强的分子离子峰,检出限为0.1mg/kg,可以满足对中成药中马兜铃酸A测定要求。     

超高速自由液体射流的动力学研究

自由射流的稳定性一直是材料加工、能源利用领域的重要基础问题,超高压射流对稳定性研究提出了新的要求。从湍流的角度阐述了超高压射流流动的特殊性及相关研究面临的挑战。运用相位多普勒(PDA)技术,设计实验对射流横截面的动力参数进行测量。围绕速度、速度脉动及液滴直径分析了射流内部存在的流动现象并针对实验潜在的局限性展开讨论.结果表明:流向速度沿径向呈1/7幂次分布,破碎段速度均匀但核心区存在逆向浓度梯度;雾化段具有明显的核心、剪切层结构,流动参数呈轴对称分布.PDA解析的液滴尺寸仅为全部尺度的0.1%。     

超高压处理的草莓果肉饮料在贮藏过程中的品质变化

 采用超高压处理（压力600 MPa、保压时间4 min）方法,实验研究了在4 ℃下储藏7个月时草莓果肉饮料的微生物及主要品质的变化。结果表明：草莓果肉饮料在7个月贮藏期内没有细菌、霉菌或酵母检出,仅从微生物角度看,超高压处理有效地延长了货架期;贮藏过程中草莓果肉饮料中的颜色逐渐变暗,可溶性固形物、pH值、可滴定酸有波动,但变化不显著（P>0.05）,总酚、维生素C及花青素含量均逐渐减少,·DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）自由基清除能力及铁离子还原能力逐渐减弱;贮藏过程中草莓果肉饮料挥发性香气成分的种类和含量均发生明显变化,其中酯类成分显著降低,芳樟醇和反式-橙花叔醇随储藏时间的延长而显著增加。     

塑性加工条件下射流颗粒冲击去除效应

针对在微观上存在尖锐突起、凹坑和划痕等缺陷的光学元件,提出用低质量分数磨料水射流冲击的方式对其进行处理。从弹性接触出发,对射流中粒子与元件发生塑性接触的临界速度进行了推导,并引入了塑性转入脆性加要的临界速度,从而对射流的塑性去除阶段作了明确的界定。针对常用的两种光学材料K9和石英玻璃,结合具体参数对使其处于塑性去除阶段的射流速度进行了模拟计算,利用单颗粒冲击去除模型,在塑性去除范围内对两种材料的冲击去除进行了模拟计算。结果表明:石英玻璃进入塑性去除的临界速度高于K9玻璃,而进入脆性去除的临界速度低于K9玻璃,因而使石英玻璃处于塑性去除阶段的射流速度范围为K9玻璃相应速度范围的子区间;在塑性去除阶段,各材料的去除量皆随着冲击速度的增大而增大,但较硬的石英玻璃更不耐冲击,较K9玻璃更容易被去除。     

新型切向分块式两面顶超高压模具

以提高年轮式超高压模具的压力承载能力为目标,设计一种新型切向剖分式模具结构。切向剖分式结构通过剖分面上的相互摩擦和挤压,不仅能够消除压缸内壁的周向拉应力,而且在内壁上产生较大的周向压应力。这种受压状态对硬质合金材料非常有利,可以显著提高压缸的极限承载能力。数值模拟结果显示,在相同的载荷条件下,分块式压缸受到的等效应力显著小于年轮式压缸。分块式压缸内壁的3个主应力均为压应力,且差值较小,接近于等静压状态,因此能够承受更高的样品腔压力。对比实验结果同样证明切向剖分式超高压模具结构具有更高的极限承载能力。     

超高压对蛋白质的影响

在现有的超高压对蛋白质影响研究的基础上,详细地总结了超高压对蛋白质的分子体积、非共价键和分子结构的影响。在超高压作用下,蛋白质的分子体积被压缩变小;压力通过改变蛋白质分子的氢键、离子键、水合作用和疏水相互作用来影响蛋白质结构;低于800MPa的压力会造成蛋白质分子的二级、三级和四级结构的改变,其中四级结构对压力最敏感,三级结构次之,二级结构的改变较小;高于8GPa的压力会影响蛋白质分子的一级结构。     

超高压引发胰蛋白构象变化与酶活性间的关系

采用超高压技术处理胰蛋白酶,改变其空间结构,研究酶空间结构变化与酶活力之间的关系。采用傅立叶红外光谱(FTIR)检测超高压处理后胰蛋白酶的二级结构变化;采用荧光光谱检测处理后胰蛋白酶的三级结构;酶活力的检测采用福林酚法。结果显示,与未处理的相比,在37 ℃,不同压力(100～600 MPa)条件处理20 min,对胰蛋白酶活力影响显著(p＜0.05)。其中,300 MPa处理,胰蛋白酶活力达到最大,较未处理的酶活提高了0.386倍。FTIR检测分析显示,300 MPa处理的胰蛋白酶,α-螺旋与β-转角的峰面积比值达到最大(2.749);内源性荧光光谱检测结果显示,当激发波长为295 nm,其荧光强度达到最高值(1 353);激发波长为280 nm,其荧光强度达到最高(4 262);外源性荧光光谱结果显示,当激发波长为228 nm,疏水氨基酸残基的荧光强度达到最高(2 022); 上述荧光强度的变化较0.1 MPa处理的胰蛋白酶均有显著差异(p＜0.05)。结论：超高压处理影响胰蛋白酶的空间结构及酶活性。其中,胰蛋白酶活性与α-螺旋和β-转角的峰面积的比值、色氨酸等疏水氨基酸及酪氨酸残基暴露程度有关。