关键词： 家蚕   前部丝腺   准静态轴向拉伸力学模型   仿生微通道   微流体系统  

摘要： 微通道是微流体系统的核心单元,由于特征尺度的减小,微通道及其内部流体流动特性已成为微流体系统研究的热点。目前,国内外学者主要采取理论研究、实验研究和仿真分析相结合的方式研究微通道及其内部流体的流动特性。而家蚕作为自然微系统,在吐丝过程中表现出良好的微流动特性,且具有吐丝器官结构简单、驱动能耗低和流动正常性好等特点,为微流体系统的研究提供了仿生研究的思路。\n 本文鉴于前部丝腺与微通道的结构和功能相似,但力学性能迥异的特点,以研究基于前部丝腺的仿生微通道为目的,从前部丝腺准静态轴向拉伸力学性能研究方法和检测机理两方面,研究生物软组织力学特性、超弹性力学模型、前部丝腺的细观结构特征及丝素溶液的物理特性;通过实验研究和仿真分析,获得前部丝腺的准静态轴向拉伸力学模型,验证了检测机理;最后对前部丝腺准静态轴向拉伸力学性能进行应用研究。本文主要完成了以下研究:\n (1)研究生物组织常规研究方法、力学行为、超弹性力学模型以及家蚕前部丝腺细观结构特征、丝素溶液的主要物理特性,分析拉伸过程,提出了家蚕前部丝腺准静态轴向拉伸力学性能研究方法和检测机理;\n (2)用YG001D电子式单纤维强力仪和扫描电子显微镜(JSM-6480)试验研究复合体家蚕前部丝腺准静态轴向拉伸力学性能,重点讨论了试样断口显微形貌和复合体前部丝腺准静态轴向拉伸力学性能;\n (3)用Abaqus6.10软件和Origin8.0软件处理长度为10mm的五龄第10天复合体家蚕前部丝腺实验数据,获得了应变率为0.01s-1、0.015s-1和0.025s-1的前部丝腺和丝素溶液的准静态轴向拉伸超弹性本构模型;\n (4)通过对应变率为0.025s-1复合体前部丝腺拉伸过程的仿真分析,验证了力学模型和检测机理的正确性;\n (5)结合微流控芯片微通道的结构和功能特征,从仿生微通道材料选取、制备及仿生微通道加工方法等方面,进行了家蚕前部丝腺准静态拉伸力学性能的应用研究。

摘要： During animal development, cells undergo dynamic changes in position and gene expression. A collection of quantitative information about morphological dynamics under a wide variety of gene perturbations would provide a rich resource for understanding the molecular mechanisms of development. Here, we created a database, the Worm Developmental Dynamics Database (http://***/wddd/), which stores a collection of quantitative information about cell division dynamics in early Caenorhabditis elegans embryos with single genes silenced by RNA-mediated interference. The information contains the three-dimensional coordinate values of the outlines of nuclear regions and the dynamics of the outlines over time. The database provides free access to 50 sets of quantitative data for wild-type embryos and 136 sets of quantitative data for RNA-mediated interference embryos corresponding to 72 of the 97 essential embryonic genes on chromosome III. The database also provides sets of four-dimensional differential interference contrast microscopy images on which the quantitative data were based. The database will provide a novel opportunity for the development of computational methods to obtain fresh insights into the mechanisms of development. The quantitative information and microscopy images can be synchronously viewed through a web browser, which is designed for easy access by experimental biologists.

关键词： 关节动画   动力学   运动控制   流固耦合  

摘要： 随着计算机图形学和软硬件的飞速发展，基于物理模型的关节动画技术已经逐渐成为了计算机动画的研究重点。然而，由于建模复杂和计算机软硬件条件的限制，复杂场景作用下的关节动画却很少有人研究。论文研究的流体环境下的关节动画技术，能够展现脊椎动物和机器人等逼真的游泳和飞行效果，在电影动画、生物游泳力学、视频游戏以及潜水机器人领域等方面都具有重要的作用。此外，流体环境下关节动画研究也在一定程度上为其他复杂受力场景提供了解算依据。 课题来源于国家863项目“虚拟环境下群体动画实时模型与绘制技术”和国家863项目“3D物理引擎和高效绘制技术与系统”。本文首先对流体环境下关节动画的相关建模进行了深入地研究和分析，包括铰链体的建模技术、铰链体的控制技术和流体对铰链体的影响建模，然后设计并实现了流体环境下的关节动画仿真系统。论文的创新之处在于提出了一种改进的比例微分控制器和铰链体在流体环境下的受力模型，并将这些模型应用于流体环境下的关节动画仿真系统。 铰链体的建模技术十分重要。这是因为它的坐标系将作为整个解算过程的基准。本文实现了基于拉格朗日动力学的铰链体建模技术。该方法比牛顿-欧拉方程选取的未知数少，因此能提高解算的效率。在动力学运算中，铰链体的建模技术是根本，只有先确立了建模的方程，才能建立后续的控制技术和耦合建模。 为了使铰链体具有主动运动的效果，论文引入了控制器技术来控制铰链体沿着预先设定的轨迹运动，并提出了一种改进的比例微分控制器。在欧拉方法的作用下，该控制器能够稳定并精确地跟踪参考轨迹，而且能在驱动过程中获得驱动数据带来的广义力和约束力效果。 而在流体对铰链体产生影响力的建模方面，论文通过提取流体仿真中纳维叶斯托克斯方程的参数，提出了一种具有法向压力和切向摩擦力的影响力模型，并将该模型运用至广义坐标系中作为流体对铰链体的影响力。 最后，论文在前期研究的各种建模技术的基础上，实现了流体环境下的关节动画仿真系统，并将该系统运用至“流固耦合”系统中。随后，本文对目前的研究成果进行了总结，并对将来进一步的工作进行了展望。

关键词： 电磁流体控制   电磁环境   数值模拟   电磁激活板   共面波导  

摘要： 电磁流体控制工程中的电磁激活板和共面波导周围激励的电磁场在实现电磁力控制的同时,泄露的电磁场也可能会触发磁性水雷或者成为磁性探测的目标,全面、准确地了解和掌握电磁流体控制工程中的空间磁场分布关系到水下航行器的磁性防护以及磁性水雷战术、磁性探测技术的使用。本文采用理论研究和数值模拟相结合的方式,分析讨论了在物体表面包覆电磁激活板或排布共面波导时电磁流体控制工程中的电磁环境特性。 采用有限元法对电磁激活板和共面波导周围的电磁环境进行数值模拟后总结了下面两个内容。 电磁激活板周围的电磁环境特性：在对电磁激活板进行数值模拟后得到其周围电磁场的空间分布,电磁激活板表面和周围的电场分布、磁场分布都呈现了一定的规律性,电磁激活板表面的磁场强度呈现近似于正弦曲线的分布;整个电极是一个等势面,磁极上的电势由高向低分布或由低向高分布,空间上的电场和磁场都在衰减。本文建立的电磁激活板模型中,距离电磁激活板表面0.15m的地方磁场就小于海洋背景磁场。这个距离相对于水下航行器的尺寸非常小,实现电磁力控制的同时不会增加水下航行器的危险性。 共面波导周围的电磁环境特性：对不同激励条件下的共面波导进行数值模拟,通过数据比较知道空气中的共面波导,其周围的电磁场有规律的分布,并沿着共面波导方向向前传播,在其传播方向电磁场几乎没有衰减;海水中的共面波导,其周围的电磁场分布有其特有的规律,在传播过程中电磁波频率越高衰减越快;对于不同频率的电磁波在海水中的共面波导表面传输时,频率较低的电磁波受到的影响相对要小。不管是空间分布还是沿共面波导传播,频率较低的电磁波其分布和传播效果都要优于频率高的电磁波。要让共面波导能够有效地实现电磁力控制,使其良好地工作,必须要降低共面波导周围的相对介电常数或者降低电磁波的频率。本文建立的共面波导模型中,距离共面波导表面2mm的地方磁场就小于海洋背景磁场,在海水中衰减非常快。在水下航行器上施加共面波导对其进行优化控制时,不会增加水下航行器的危险性。 通过对电磁流体控制工程中的电磁激活板和共面波导周围的电磁环境特性进行研究,得到了相关控制过程中在实现电磁力控制的同时电磁环境也是安全的结论。

关键词： 流体力学   教学改革   教学方法  

摘要： 针对环境工程专业《流体力学》课程特点和教学实际，从改革教学方法和教学手段等方面对《流体力学》课程教学改革进行了探讨。指出课程教学应紧扣本专业的人才培养目标，通过各种教学方法与手段激发学生的学习兴趣，培养学科的思维方式，提高学生的知识运用与工程实践能力。

关键词： 酸性环境   可燃流体   输送管道   验收规范   油气田  

标准号: SH/T 3549-2012

摘要： 本规范规定了油气田地面集输管道工程和站场管道工程中酸性环境(H S体积含量大于或等于5%)可燃流体管道施工技术与质量要求。本规范适用于油气田地面集输管道工程和站场管道工程中酸性环境(H S体积含量大于或等于5%)可燃流体管道的施工及验收。本规范不适用于非金属管道及非金属衬里管道的施工及验收。

关键词： 酸性环境   可燃流体   石油   输送管道   管道焊接  

标准号: SH/T 3611-2012

摘要： 本规程规定了油气田地面集输及站场工程建设中酸性环境(H S体积含量大于等于5%)可燃流体输送管道焊接的工艺评定、焊工考试、焊接工艺及焊接检验的要求。本规程适用于油气田地面集输及站场工程建设中,酸性环境可燃流体输送管道采用焊条电弧焊、金属粉芯下向焊、钨极气体保护焊和熔化极气体保护焊等方法进行的焊接。

关键词： 五倍子   单宁酸   变异链球菌   微流体系统   剪切力   生物膜  

摘要： 龋病是一种口腔内多因素疾病，其发生的先决条件是细菌的存在。口腔内的主要致龋菌为变异链球菌（Streptococcus mutans），其次为乳杆菌和放线菌属。其中变异链球菌与龋病的发生有着最密切的关系，在菌斑生物膜形成的早期也起着非常重要的作用。鉴于没有致龋菌的存在，龋病就不会发生，且致龋又必须依赖于菌斑生物膜这种特定的生态环境，因此，控制菌斑的形成、抑制变异链球菌等致龋菌的生长繁殖是防治龋病的重要措施。目前在口腔领域内公认的抗菌能力较强的药物有氯已定、氟化物等，但都存在一定的局限性，如长期使用会引起口腔菌群紊乱，味苦、着色等不良反应。因此，寻找一种使用安全并能有效调理口腔生态平衡的天然防龋药物已成为龋病防治的研究重点。 许多中草药如黄柏、黄连、金银花、鱼腥草、五倍子等均有一定的抗菌性能，且毒副作用相对较小。五倍子（Galla Chinensis，GCE）为漆树科植物盐肤木、青麸杨或红麸杨上寄生的虫瘿，主要由五倍子蚜虫寄生而形成，其用药历史悠久，主要成分为单宁酸（tannic acid），亦称鞣酸，具有抗菌、抗氧化、收敛止血等多种生物学效应。在口腔领域的应用中五倍子可抑制致龋菌、促进釉质再矿化以及对牙周炎的防治等作用，但五倍子的有效成分单宁酸对变异链球菌的作用研究尚不明确。 因此，本文通过实验研究测定五倍子单宁酸对变异链球菌的抗菌作用，并观察其在剪切力作用下对变异链球菌生物膜形成的影响，以及对牙体硬组织、牙科材料表面及其粘接界面菌斑生物膜形成的影响，为其进一步在口腔领域的临床应用提供科学依据，提示其可能作为一种新型的天然防龋药物应用于临床。 1.五倍子单宁酸对变异链球菌及其生物膜形成的体外研究 本实验通过测定五倍子单宁酸及氯已定对变异链球菌的最低抑菌浓度（MIC）和最低杀菌浓度(MBC)，参照所测结果设定五倍子单宁酸组在后续实验中浓度分别为8mg/ml和16mg/ml;对照组采用0.2%洗必泰（CHX）即常用漱口水浓度。还测定了各组在特定作用时间上的杀菌曲线，结果显示16mg/ml五倍子单宁酸具有接近于0.2%洗必泰的瞬时杀菌效果。利用微流体系统培养在0.8dyne剪切力作用下的变异链球菌生物膜，观察各实验组对早期菌斑生物膜的形成是否有影响，结果为0.2%洗必泰组和8mg/ml、16mg/ml五倍子单宁酸组与对照组相比均未形成完整的菌斑生物膜，洗必泰组视野内基本为散在的死菌存在，五倍子组只可观察到少量散在的死菌和活菌;但两者在抑制早期菌斑生物膜的形成上具有一致的作用。 2.五倍子单宁酸对牙体硬组织、牙科材料表面及其界面菌斑生物膜形成的影响 首先通过电镜进行形态学观察在牙釉质、牙本质上各实验组对变异链球菌的作用研究;其次利用激光共聚焦扫描显微镜测定在树脂、玻璃离子和全瓷表面上各实验组处理后变异链球菌生物膜的活菌百分比;以及利用电镜对树脂与牙本质粘接界面处进行各组变异链球菌生物膜的形态学观察。结果显示五倍子单宁酸组在牙釉质牙本质及界面处均未形成菌斑生物膜，并可观察到变异链球菌形态有一定的变化;激光共聚焦观察各材料表面活菌死菌比例，统计分析后三种材料的各实验组活菌百分比两两比较均有统计学差异，同一实验组三种材料之间比较尚无统计学差异。

关键词： 微重力   导流叶片   流体管理   落塔试验  

摘要： 导流叶片是板式表面张力贮箱的关键部件之一,微重力条件下,它的流体传输性能决定了表面张力贮箱的推进剂管理能力.搭建导流叶片模型试验系统,针对不同截面形状的导流叶片模型的流体传输行为进行微重力落塔试验研究,得到微重力环境下导流叶片流体传输规律.试验结果表明,不同截面形状的导流叶片对流体传输性能有较大影响,合理设计导流叶片截面形状可有效地控制液体传输速度,并且为推力器提供不夹气的推进剂.该试验成果不仅为新型板式流体管理部件优化设计提供参考,同时也为空间环境下流体控制提供了一种新的方法.

关键词： 工程流体力学   基本知识点   教学方法改进   创新思维  

摘要： 分析了不同工科专业基础课程教材选用《流体力学》中的主要特点，针对建筑环境与设备专业后期课程的教学需要，提出了学生必需掌握的流体力学的基本知识点。通过改进教学方法，将与建筑环境与设备专业紧密相关的工程应用以及科研成果引入课堂。认真分析有关流体流动的基本概念和规律，适当略去繁难的公式推导，利用多媒体演示有关流体流动的规律，帮助学生深刻体会抽象难懂的流动的基本原理。通过改革教学手段，利用网络教学，强化实验教学环节，通过创新实验引发学生思考等对策，激发学生对工程流体力学课程的学习兴趣，提高学生掌握工程流体力学基本知识的能力。