基于正交种子曲线扩展算法设计自由曲面离轴反射无焦系统

离轴反射无焦光学系统在空间望远镜中具有重要的应用,自由曲面能够校正离轴反射系统中的非对称像差。设计自由曲面离轴反射无焦系统的初始结构非常关键。提出了正交种子曲线扩展算法(OSCE),可直接设计自由曲面离轴反射无焦系统的初始结构。为了验证方法可行性,分别设计了放大倍率为10和20的离轴无焦三反和四反系统。设计结果表明离轴三反系统初始结构均方根(RMS)波前差为0.36 λ,离轴四反系统初始结构波前差为0.18 λ。对这两个初始结构分别进行优化,优化之后的RMS波前差小于0.02 λ。     

葛根素与乙酰胆碱酯酶作用的分子动力学模拟

旨在阐明葛根素与乙酰胆碱酯酶(AChE)的分子作用机制,并为基于葛根素的类似物的AChE抑制剂的研发提供参考.运用AutoDock 4.2进行葛根素与AChE的分子对接,采用YASARA进行分子动力学模拟,利用MMPBSA.py模块计算复合体系的结合自由能,分析氨基酸的能量贡献.结果显示,葛根素与AChE对接体系含有4个氢键,2个π-π键. 5 ns后,体系均方根偏差(RMSD)趋于平衡,体系结合自由能为-18.19 kcal/mol.促体系结合的主要作用力是范德华力、静电作用力,非溶剂化能是主要的结合阻力.能量贡献最大的残基依次为Asn533、Lys530、Ala534、Pro529.这些研究为新型抑制剂的研发提供理论参考.     

FD-21风洞Ma=10高超声速推进试验技术探索

针对Mach数8以上（Ma>8）冲压发动机地面试验能力不足问题,基于FD-21高能脉冲风洞,开展了吸气式推进试验技术探索,提升了FD-21风洞的重活塞驱动能力,获得了总压18.66 MPa、总温3 950 K、Ma=9.62、静压436.6 Pa、速度3 km/s的高焓大动压模拟流场,同时发展了高时间分辨率吸收光谱测量技术和基于重模型自由飞原理的发动机推阻测量方法.在此基础上,设计了弯曲激波压缩二元发动机,构建了燃料在线供应与喷注控制、模型悬挂与瞬态释放及相关测量一体的试验系统,在所建立的Ma=9.62风洞模拟环境中进行了集成验证试验,定量测得了有/无氢气射流与空气/氮气超声速气流作用下二元发动机的壁面压力、吸收光谱峰值吸收率、轴向力等数据,并利用纹影观测到了进气道唇口与燃烧室部位的波系特征.多次试验所得的壁面压力、峰值吸收率、轴向力随时间变化曲线均存在2 ms以上的平台,表明二元发动机建立了准定常流动.冷热态及氮气对照组对应的壁面压力分布、峰值吸收率、轴向力等数据呈现出了明显不同,且二者规律近似一致,一方面说明所建立的模拟流场、燃烧诊断技术、发动机推阻测量技术是有效的,另一方面也表明二元发动机实现了点火燃烧、获得有效热功转换,为后续相关研究奠定了良好的基础.      

分子动力学模拟Cu2+对α-突触核蛋白(1-17)肽段构象变化的影响

利用分子动力学模拟研究铜离子(Cu2+)对α-突触核蛋白1-17号氨基酸肽段(α-synuclein(1-17))构象变化的影响,采用GROMOS 43A1力场对Cu2+-α-synuclein(1-17)复合体和α-synuclein(1-17)肽段单体分别进行了6组独立的分子动力学模拟,每组模拟时间为500ns,总模拟时间为3μs.研究结果表明:Cu2+与α-synuclein(1-17)肽段结合使其更易向β折叠片结构折叠,促进了其二级结构的形成,增强了构象的稳定性;Cu2+增大了α-synuclein肽段疏水残基的溶剂可及表面积,增强了其疏水残基的暴露程度.自由能分析指出,Cu2+-α-synuclein(1-17)复合体的自由能比α-synuclein(1-17)肽段低,构象稳定,采样空间紧密,其自由能极小构象为β折叠片结构.构象聚类分析进一步表明,Cu2+使得α-synuclein(1-17)肽段构象趋于稳定.总之,Cu2+诱导固有无序蛋白α-synuclein(1-17)肽段由无序向有序转变,降低了构象的自由能,同时Cu2+增强了α-synuclein(1-17)肽段的疏水性,使得α-synuclein肽段因疏水作用更倾向于形成β折叠片结构,加速其疏水性聚集.     

分子动力学研究抑制剂pDI6W与MDM2的相互作用机制

p53-MDM2相互作用已经成为治疗癌症药物设计的重要靶标.本文采用分子动力学模拟和MM-PBSA(molecular mechanics-Possion-Boltzmann surface area)方法计算了肽类抑制剂pD16W与MDM2的结合自由能,结果证明范德华作用是pD16W与MDM2结合的主要力量.相关矩阵的计算结果表明pD16W的结合主要诱导了MDM2内部的反相关运动.基于成对残基的自由能分解计算不仅证明pD16W的5个残基Phe19′,Trp22′,Trp23′,Leu26′和Thr27′能够与MDM2产生较强的相互作用,而且确认了CH-π,CH-CH和π-πc相互作用驱动了pD16W在MDM2疏水裂缝中的结合.这为抗癌药物的设计提供了理论上的指导.     

双向分布水翼周围有势流动时的耗散自由表面解

为浸没于自由表面下部的2维水翼,建立水翼周围作耗散有势流动时的二次积分方程.假设自由表面具有能量的耗散,也就是阻尼的来源.根据耗散Green函数的无旋性近似和水翼表面的双向分布,提出了双向的面元法( doublet panel method).数值计算后得到的结果,与分析解和已有实验数据均吻合得很好.     

具有不规则自由表面的粘弹性介质中声波模拟的有限差分算法

声波在具有不规则自由表面的粘弹性介质传播的数值模拟工作在地震勘探,地震预测中非常重要,特别是当模型有起伏的自由界面和较强的衰减特性时更是如此。基于镜像方法和直接方法,本文发展了一种二维有限差分算法,可以模拟不规则自由表面引起的声波散射问题。该方法将自由表面条件与速度应力方程结合求解粘弹性波动方程,在垂直和水平自由段及拐点处设置相应的边界条件。该方法假设自由表面穿过剪切应力和相应参数的网格点。为了提高计算精度,分别计算了水平和垂直方向上应力镜像值,而对质点速度,采用先水平方向后垂直方向分析进行镜像计算和更新。将粘弹性水平自由表面镜像方法和不同倾斜度平滑自由表面的改进方法的数值结果进行对比,并验证了算法的精度。     

考虑晶粒尺寸效应的超薄(10–50 nm) Cu电阻率模型研究

结合Marom模型与实验数据, 给出了晶粒尺寸与金属薄膜厚度的关系式. 基于已有的理论模型, 针对厚度为10–50 nm Cu薄膜, 考虑到表面散射与晶界散射以及电阻率晶粒尺寸效应, 提出一种简化电阻率解析模型. 结果表明, 在10–20 nm薄膜厚度范围内, 考虑晶粒尺寸效应后的简化模型与现有实验数据符合得更好. 相对于Lim, Wang与Marom模型, 所提模型的相对标准差分别降低74.24%, 54.85%, 78.29%. 关键词： 表面散射 晶界散射 晶粒尺寸效应 平均自由程