充液弹性毛细管低温相变的力学分析

充液弹性毛细管广泛存在于生物体（如毛细血管、植物导管等）和工程领域（如微流控冰阀门、制冷系统热管、MEMS微通道谐振器等）.低温工作环境中,充液弹性毛细管内部的液柱会发生相变并引发冻胀效应,从而导致管壁的变形、损伤乃至断裂.该文建立并求解了考虑温度梯度、界面张力及液体冻胀作用的弹性毛细管平衡方程,分析了液柱低温相变过程中毛细管壁的径向和环向应力,发现管壁应力分布受热毛细弹性数和冻毛细弹性数的影响,且影响大小跟壁厚相关.该研究不仅有助于理解生物体内充液弹性毛细管冻胀失效机制,还可为MEMS微流控芯片的抗冻胀失效设计提供理论指导.     

耳蜗结构对低频信号频散特性的影响

耳蜗是人体最为精密的力学元器件,能处理频率从几十到几万赫兹的声信号.实验研究表明,声波进入耳蜗后,沿着基底膜传播,基底膜能够将不同频率的声信号分散到不同的位置,并为位于基底膜上的毛细胞所感知,就像一个天然的Fourier(傅里叶)滤波器.在von Békésy行波理论框架体系下,基于Manoussaki等的三维螺旋基底膜流固耦合耳蜗模型,考虑耳蜗导管高度和基底膜刚度均为纵向梯度变化,推导出基底膜声波传播的频散方程,分别分析了基底膜刚度和耳蜗导管高度对频散特性的影响.发现耳蜗内淋巴液的存在大大提高了耳蜗对低频信号的处理能力,且捕获频率随基底膜刚度和耳蜗导管高度的减小而降低,两者梯度变化在声信号调制中起协同作用.最后,以人、沙鼠和豚鼠的具体耳蜗参数为例,得到3种生物耳蜗频率-点位图,并验证了低频段模型预测的正确性,比较分析了耳蜗频散功能与生物适应性之间的关系.     

钠离子和钾离子通道噪声扰动对神经网络 时空模式的影响

研究了钠离子和钾离子通道噪声扰动对Hodgkin-Huxley神经网络放电时空模式的影响. 发现无论钠离子通道噪声还是钾离子通道噪声扰动, 当取定一组温度、噪声强度, 随着耦合强度的增大, 神经网络放电时空斑图总能演化出螺旋波, 而且存在形成螺旋波所需的临界耦合强度. 分析发现钠离子通道噪声有利于神经网络螺旋波的形成, 而钾离子通道噪声不利于螺旋波形成. 结果还表明较低的温度能够使神经网络对噪声更加敏感. 最后, 讨论了特定参数下螺旋波与靶波之间的转化现象.     

Simulation of Aerodynamic Performances of Flexible Flapping Wing Airfoils北大核心CSCD

与固定翼相比,在低速、小Reynolds数条件下,扑翼飞行具有显著的气动性能优势,受到越来越多的重视。然而,目前对扑翼翼型的研究以刚性翼型为主,对柔性翼型气动性能认识还不清楚。该文建立了柔性椭圆翼型的流固耦合仿真模型,分析了不同风速、迎角下柔性椭圆翼型的周围流场、变形以及气动性能。仿真结果表明,较刚性翼型,柔性翼型延缓了尾涡脱落时间,有效降低升力扰动振荡频率;柔性翼型显著抑制了尾流流场的扰动,降低升力扰动振荡幅值,合适的弹性模量翼型使得扰动振荡完全消除。研究结果可为软飞行器气动设计提供参考。     

前言

装备（空间飞行器、飞机、直升机、海洋平台、舰船、高铁、特种车辆等）主承载结构的轻量化、多功能化是实现性能提升、节能减排的重要途径。高孔隙率多孔材料具有超轻、高比强、高比刚度、高强韧、耐撞击、高效散热/隔热、高效吸声等多样化性能,是实现装备结构轻量化、多功能化的优良材料。然而,装备主承载结构的多功能轻量化设计、制备、验证及工程化应用仍面临着诸多挑战,涉及超轻多孔材料与结构一体化设计理论、多功能复合材料与结构跨尺度设计理论及优化策略、材料和结构先进制造技术、材料与结构测试及多物理场表征技术等研究领域。     

随机中毒对神经元网络时空动力学行为的影响

神经元细胞膜上的离子通道能够被一些有毒的化学物质阻断. 离子通道阻断会降低离子通道的电导率和激活通道数, 影响神经元的放电活动, 进而影响神经网络时空模式的动力学行为. 本文采用具有周期边界的近邻耦合Hodgkin-Huxley神经元网络, 数值研究了钠离子和钾离子通道随机中毒时神经网络时空模式的演化过程. 发现钠离子和钾离子通道随机中毒可以导致螺旋波破裂. 通过分析网络的放电概率, 发现钠离子通道随机中毒降低了神经网络的兴奋性, 且其对中毒的敏感程度与噪声强度有关; 钾离子通道随机中毒增强了神经网络的兴奋性. 与均匀的通道中毒相比, 随机通道中毒的神经网络具有更丰富的动力学行为. 最后, 采用无流边界条件对神经网络进行数值仿真, 得到了类似的结果. 该研究更真实地反映神经系统中毒时整体兴奋性的变化, 从另一个方面揭示离子通道中毒对网络时空行为的影响, 有利于更进一步理解离子通道在网络整体行为中的作用. 关键词： 神经网络 离子通道 随机中毒 时空动力学