DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 国家审计权的本原：从国家义务到公民权利 由国家权力衍生出的国家审计权，作为一种特殊的国家权力，对其概念的定义也不尽相同。有学者认为“国家审计权是国家为制约以财政权为核心的国家经济权力，通过宪法与法律授予国家审计机关所专属享有的，对团体人或自然人管理、使用国家财政资金或公共资源活动的真实性、合法性与效益性进行审查，并依法报告审计结果的资格与权限” [ 2 ] 。还有学者认为“国家审计是由专职机构和人员，依法对被审单位的财政、财务收支及其相关经济活动的真实性、合法性和效益性进行审查，评价经济责任，用以维护财经法纪、改善经营管理，提高经济效益，促进宏观调控的独立性经济监督活动” [ 3 ] 。无论学界如何界定，最后落脚点始终在“监督”二字上，可以把国家审计归纳为被授权主体针对公共经济活动的监督方式。 3.1. 审计机关的权力来源——国家履行义务 对国家审计本质的认识，也是随着国家审计的发展及其在经济社会发展中承担责任和发挥作用的变化而不断深化的。总体上可归纳为三种观点：一是审计起源于会计，是检查会计账簿、监督会计行为的一种活动；二是国家审计是民主法治的产物；三是国家审计的产生源于所有权与经营权、管理权相分离所形成的受托经济责任关系，是评价和确认受托经营者、管理者是否履行了其所负经济责任的一项经济监督活动，或监督保证受托责任履行的控制机制 [ 4 ] 。而第三种是现代国家审计本质起源的主流观点。 国家审计权力到底从何而来？《中华人民共和国宪法》第二条明确规定了：“中华人民共和国的一切权力属于人民”。这种国家权力的直接来源，最初起源于国家成立初始，人民将享有的自然权利一部分让渡给国家行使，具体表现方式体现在向国家纳税，以私有财产为保证与国家缔结契约，当其他自然权利受到侵犯时，私主体可以向集合了强大资源的国家主体寻求公力的救济，从而更好的享受个人权利。这种代表公民集中意志的国家权力成为了国家治理的建立基石，在权力运行过程中，如何保证民主诉求与责任受托的原始形态不被破坏得以顺利进行？公共资源是否真实、有效、合法的被分配、利用？公民让渡财产权利的初衷有无在政府运行过程中被扭曲？面临诸多疑问，有必要在国家权力行使过程中展开审查和监督工作，以防权力的无限扩张和异化。 在当前公共财政体制下，税收本质是纳税人获取公共产品而支付的一种“对价”，纳税人将其一部分资产让渡给政府作为公共资产统一管理，政府就履行了公共资产管理的受托责任，有义务为纳税人提供高效、高质量的公共产品 [ 5 ] 。享受权利的同时就负有相应的义务，同理，国家在接受了公民的经营公共资源的委托，就必然需要承担公众受托的这种公共责任。“公共责任”一词在正式文件中最早提出于1985年最高审计机关亚洲组织(ASOSAI)通过的《关于“公共会计责任制指导方针”的东京宣言》，该宣言指出：“公共责任是指受托经管公共资产的人员或当局有责任报告对这些资产的经管情况并附有财务、管理和计划项目方面的责任” [ 5 ] 。而国家审计作为一种强化受托责任的手段被广泛运用到公共领域的经济活动中。实际上，就是公民以委托人的身份，委托独立的第三方机构审计机关，对代理人国家主体是否履行国家义务的责任进行审核的过程。与其他司法监督、舆论监督、行政内部监督等监督方式的不同，审计监督专注于经济活动、公共财政资源，以权力制约权力，将权力装进制度的笼子。 3.2. 审计权的目的——保护公民权利 人民主权的真谛就在于权力在民，在上文中分析得出了人民是国家权力的最终来源，国家权力源自人民，那么国家就理应为人民服务，接受人民的监督，这也是国家审计受人民委托依法行使监督权的理论依据。而且，人民主权的国家性质决定了国家审计的发展方向，即在于国家审计应当体现人民的意志，应当服务于公民权益和公共利益 [ 6 ] 。现代民主国家从宪法层面确认国家审计，最终目的在于更好地体现公民意志，进而维护公民权利的实现 [ 7 ] 。 随着政府职能的扩张、财政支出的规模几何倍数增长，出于对伴随的隐性问题的担忧，人民对财政民主的需求也日益增长。所以，我们需要转换视角，从国家治理的层面上来看，国家治理最终成效仍然要体现在维护人民群众根本利益上，审计工作的最终目标就是维护人民群众的根本利益，审计工作的成果最终要由人民群众来评价和认可。根据十八届四中全会决定、十八届五中全会报告、十三五规划等中央文件精神，在现阶段，审计工作要把“推进法治、维护民生、推动改革、促进发展”作为出发点和落脚点。促进改善民生，是加强和创新社会管理的需要，是衡量国家治理水平的重要标准。审计工作要更多地关注涉及群众切身利益的热点、难点问题，把关系到民众生计、生产、生活的内容纳入审计视野之中，继续加大对财政投入较多、资产额度较大、关系国计民生的重点领域、部门、资金和项目的审计力度，加大对扶贫资金、社保资金、环保资金等专项资金的审计力度，促进公共资源、公共资产、公共服务公平合理分配，实现好、维护好、发展好最广大人民群众的根本利益 [ 4 ] 。
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user: 4. 国家审计权的定位：独立性 保持审计独立是学界学者的共识也是绝大多数各国立法的通用做法，例如2012年10月3日的《利马宣言》在第二章中专门规定了审计的独立性并分别从组织、成员、财政三个方面强调其独立性。更有学者认为，独立性就是审计权的“生命线”，没有独立性审计权就无从谈起。人事和财政两大关键都被政府所控制，需要审计权发挥权力制约效果时其监督审计的作用就大打折扣，更可能与政府联合向公众演一出审计假戏，所谓的“审计风暴”也会流于形式。我国宪法和法律对于国家审计权的定位就是落脚在独立二字上，无论是宪法第91条还是审计法第5的规定，都明确了“审计机关依照法律规定独立行使审计监督权，不受其他行政机关、社会团体和个人的干涉”。 4.1. 国家审计权独立的本质属性 国家审计是法定的国家审计机关对各机关、国有企业、事业单位等使用资金、管理财务等一切活动进行监督的制度，如何使这样的制度能行之有效，独立性则至关重要。而关于国家审计独立性一直存在不同的解读，但由于国家审计本身的特殊性，决定了不同于内部审计、社会审计等审计方式，重点关注其权力的来源。一种权力的产生本来就不独立，而是依附于另外一种权力或者派生于另外一种权力，那么就无法实现权力制约权力，权力监督权力，其功能与作用完全无法施展。为使权力的有效运行，分权与制衡的宪政理念被贯彻其中，最为传统的权力分立为立法、司法、行政三权，三种权力都在各自的权力运行范围内履行职责，有效的避免了权力过于集中带来的滥权、霸权、腐败现象。 在国家权力的视野下，各个权力都争相将审计权纳入其范围内，于是就有了三种不同的主要模式——立法模式、司法模式、行政模式。学界同样在争论三种模式的孰优孰弊，各国的审计实践也采用不同的模式，但每种模式下都存在不能的规避的弊端。那如何实现审计的独立性？在宪政思维的影响下，笔者认为可以另辟蹊径，设立独立于立法、司法、行政三权力的第四种权力，形成“四权分立”的权力制约。这种模式的设置，可以从根本上解决审计权独立性问题，还能反之解决了“谁来对审计权本身进行监督”的问题。这种模式的选择并不是空穴来风，而是国家审计权独立宪政基础所决定的。 4.2. 国家审计权独立的宪政基础 4.2.1. 人民主权是国家审计存在的基础 国家审计权是人民权利在国家权力体系中的一种体现。国家审计权受托于人民，对于管理、使用国家资源的其它权力进行监督。人民的意志就是国家权力的来源，国家就代表了人民意志，人民有权对国家权力进行监督。正如上文提到的国家审计权就是源于人民的委托，人民权利的让渡，从而必须代表人民行使监督权力。如果审计权只对国务院为首的政府负责，忽略了人民的意志，导致权力与义务的不平等，与现代意义上的民主国家理念完全不符。因此，需要从宪法、法律法规、制度的设计上让国家审计权保持独立性，从而更好的实现人民的权利。 4.2.2. 权力制约是国家审计独立的体现 “从事物的性质来说，要防止滥用权力，就必须以权力约束权力” [ 8 ] 。目前为止，约束权力的唯一有效办法就是权力之间的相互制约与平衡。因此，为有效制约权力，保证平稳的运行，必须将审计权分离出来。与立法、司法、行政权力的不同，审计权设置之初的目的就是为了监督其他权力，是专门的监督机关，在国家权力体系中促进其他权力的合理配置和运行。保持各个权力之间的相对独立的宪政思想内核，充分发挥国家审计权的监督特性，从权力自身无限扩张的缺陷出发，监督各个权力是否正当、合理的行使。这种权力制约的理论，正是对国家审计独立性提出了很高的标准和要求，只有国家审计权力自身保持很高的独立性，才能充分发挥其监督职能。 4.2.3. 民主法治是国家审计监督的灵魂 民主法治是现代化国家追求的终极目标。在国家治理的规划当中，将民主、法治写入其中。民主相对于专制，法治相对于人治，都是对封建专制的旧社会属性的彻底颠覆，也是现代化国家科学治理的前提和基础，严格依法办事，特别是社会秩序状态、社会活动方式亦或是社会管理机制都是以制约权力为关键。国家审计权作为制约权力的重要环节之一，当然是民主法治建设进程中不可或缺的一部分，而国家审计也要遵循法律的约束，让权力的行使具有合法性、正当性。国家审计法治化主要体现在两个方面：第一，程序正当原则，程序正当要求国家审计主体按照法律规定的进行监督，例如听证制度、回避制度、时效制度等一系列法定程序；第二，信息公开原则，信息公开是保障公民参与国家审计进行监督的重要途径之一，有利于维护公民利益。阳光政府、透明政府也是这几年国家治理提出的重要口号，目的就在于提高公众参与度，从而促进民主法治化的提升。
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user: 5. 结论：国家审计独立性存在的问题与改善路径 我国在建国之初设计的审计模式是隶属于国务院的行政审计模式，这种模式的选择跟立法机关、司法机关相比在独立性方面存在天然的缺陷，由此在几十年的国家审计实践当中，各种弊端逐一显现。而且随着国家政治、经济、文化的不断发展，国家过去设计的审计制度也跟不上社会快速的发展，审计监督职能力不从心。机关、人、财物是一个机关或者权力独立的决定性因素，我国国家审计权独立性不足也需要从这三方面进行分析。首先是审计机关不独立，虽然在宪法和审计法当中有关于独立原则性的规定，但也在审计法第109条规定了“县级以上的地方各级人民政府设立审计机关。地方各级审计机关依照法律规定独立行使审计监督权，对本级人民政府和上一级审计机关负责”，这意味着在国务院的领导下，对行政权力负责而不是对人民负责，而且对审计机关的定位也是人民政府的组成部分，是政府职能部门之一。其次是国家审计人员不独立，从审计人员的选取和录用完全实行的是公务员招考系统，与政府工作人员毫无差别，人事管理全权由人事部门负责，且在法律上的地位也等同于一般的公务员，所以在人事上也受制于同级政府。此外国家审计机关的财物不独立，国家审计机关的财政收入由同级人民政府统一拨款，审计法第11条也规定这一点“审计机关履行职责所必需的经费，应当列入财政预算，由本级人民政府予以保证”。国家审计无论是机关、人、财物都受制行政权力，国家审计机关无法实现独立，从某种程度上来讲，不存在真正独立的国家审计，国家审计沦为了政府机关、国有企业、事业单位等主体的内部审计，无法代表公民实现监督职能，致使保障公民权利无从谈起。 围绕审计机关独立性的改革，目前学界主要提出了以下观点：第一，升格审计署，提高行政级别；第二，使审计署“迈入”人大序列；第三，建立最高审计院；第四，省级以下审计机关垂直管理，人财物独立 [ 9 ] 。根据上述总结的现行的国家审计制度存在机关、人、财物三方面的问题，要从根本上解决这些问题，脱离固化的为改进制度而改进的思维困境，寻求新的改善路径——“第四种权力”。所谓“第四种权力”，就是独立于立法、司法、行政三权之外，另设国家审计权，与其他三权力享有同等法律地位，为具体的改革方式方法提供宪政基础，如升格审计署、“迈入”人大序列等都是从操作层面上提供详细指导。这样审计模式也不再是立法、司法、行政三种权力的传统模式，本文试图创新出独立性极高的新模式以有利于国家审计机关开展审计活动，而且关于人、财物受制的问题也会随之得到相应的解决。总之，本文特别强调国家审计的独立性，从宪政的逻辑思维出发，试图找出一条新的符合现代法治社会需要的改革道路——“第四种权力”，从而使国家治理体系健康运行。
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user: 摘 要 本文采用金相显微观察、扫描电镜观察、能谱仪及织构测试等手段，研究了固溶处理对Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金挤压板材组织与织构的影响，结果表明：随着固溶温度升高和固溶时间延长，合金的晶粒发生长大，同时挤压过程中形成的动态析出相逐渐溶入基体中；合金在 500 ℃ 以下的温度固溶时，晶粒长大速度较慢，当温度高于 500 ℃ 后，合金的晶粒长大速度明显增加，晶粒长大速度显著增加主要是由于合金中第二相粒子的快速溶解降低了其对晶界迁移的阻碍作用；随着固溶过程的进行，合金中基面织构的强度减弱而棱柱面织构的强度增强，棱柱面织构增强可归因于该类晶粒的择优生长。 关键词 :Mg-Gd-Y合金，固溶处理，动态析出相，晶粒长大，织构
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user: 1. 引言 Mg-Gd-Y系列合金由于具有优异的室温及高温性能而在航空航天工业中具有广阔的应用前景 [ 1 ] - [ 3 ] 。该合金是典型的时效强化型合金，时效强化是其主要的强化机制，前期研究表明 [ 4 ] - [ 8 ] ，该系合金的时效析出序列通常为：s.s.s.s→β→β'→β 1 →β。β相在时效初期形成，其晶体结构为DO 19 ，晶格常数为： ， ，由于其与基体完全共格，强化效果较弱。随着时效时间的延长，将形成β'相，该相为底心正交结构(bco)，其晶格常数为： ， ， ，与基体呈半共格关系，能够有效阻碍位错的滑移，是该 合金的主要强化相，常常存在于峰时效状态的样品中，随着时效时间的进一步延长，β'相将逐步演变为β 1 相，β 1 相与基体不共格，对位错的阻碍作用降低，同时开始出现合金硬度和强度的下降。最后，该相演变为平衡相β，标志着合金完全进入过时效状态，强度和硬度进一步下降。近年来的研究也表明 [ 9 ] ，在一些合金中，并未观察到过渡相β 1 的存在，而是直接由亚稳相β'演变为平衡相β。由合金析出相演变规律及合金的强化机制可以看出，为获得高强度的Mg-Gd-Y合金材料，形成高体积分数的β'相是可能的途径。但是，研究表明 [ 10 ] [ 11 ] ，Mg-Gd-Y合金在塑性变形过程中，通常容易发生动态析出，直接形成平衡相β，降低基体中溶质原子的浓度，从而降低时效时形成的β'相的体积分数以及合金的时效强化效果。因此，在时效之前，可参考铝合金的处理方式，进行固溶处理 [ 12 ] [ 13 ] ，将析出的平衡相β重新溶入基体，但需要注意的是，镁合金晶界迁移容易，在高温固溶时容易发生晶粒长大，从而降低晶界强化效果及晶粒之间变形的协调性。针对这一难题，本文研究了固溶温度及时间对Mg-Gd-Y合金挤压板材组织与织构演变的影响规律，研究结果可为高性能镁合金制备提供参考。
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user: 2. 实验 本文所用实验材料为Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金挤压板。锭坯采用差压铸造的方式进行制备，尺寸为Φ 250 × 500 mm，挤压前，铸锭预热温度为 400 ℃ ，挤压时挤压杆的移动速度为1 mm/s，挤压比为11.3。采用电火花线切割机从挤压板上切取尺寸为15 × 15 × 3 mm的样品进行固溶，固溶处理在电阻加热炉内进行，固溶处理过程中采用氩气进行保护以减少合金的氧化，固溶温度分别为 450 ℃ 、 475 ℃ 、 500 ℃ 和 520 ℃ 。用于金相组织观察及扫描电镜观察的样品采用机械预磨及抛光的方式制备，腐蚀液采用4 vol.%硝酸酒精溶液，市购硝酸的纯度为65%，腐蚀采用浸蚀的方式，腐蚀时间为20~30 s，合金晶粒尺寸的测试采用截线法进行。挤压态及固溶处理后样品中第二相粒子的观察在Quanta 200型扫描电镜上进行，并采用能谱仪对第二相的化学成分进行分析。织构测试在荷兰帕纳科高分辨衍射仪X’pert Pro MRD内进行，织构测试样品的尺寸为18 × 15 × 3 mm，测试面为ED (Rolling direction，轧向)-TD (Transverse direction，横向)面，测试前，为去掉表面应力层，试样表面采用浓度为4%的硝酸酒精混合溶液进行腐蚀，腐蚀时间大约为25~30 s。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 挤压态显微组织 图1所示为挤压板材的金相显微组织。从图中可以看出，挤压板的晶粒组织非常细小，其平均晶粒尺寸为3.2 μm。除此之外，在合金中还可观察到大量弥散分布的细小黑色的第二相粒子，该类黑色第二相粒子在扫描电镜下为白色，如图2所示。由图可知，合金中主要有三种类型的第二相粒子：细小且形状不规则的第二相粒子(粒子A)、方块状第二相粒子(粒子B)和团聚成块状的第二相粒子(粒子C)。其中，体积分数最高的是尺寸较细小、形状不规则的第二相粒子，能谱分析表明，该粒子中Gd元素含量为13.42 wt.%，Y元素含量为6.41 wt.%，Nd元素含量为4.21 wt.%。对第二类方块状粒子的分析表明，Gd元素含量为42.83 wt.%，Y元素含量为45.32 wt.%，Nd元素含量为3.29 wt.%。此外，对团聚块状粒子的能谱分析表明，Gd元素含量为34.81 wt.%，Y元素含量为44.95 wt.%，Nd元素含量为2.35 wt.%。由上述分析结果可知，三类第二相粒子中均富含稀土元素。对比几种类型粒子的能谱分析结果，可知方块状粒子和团聚的块状粒子中Gd、Y元素的含量更高，远远超过Nd元素的含量，也超过细小不规则第二相粒子中Gd元素及Y元素的含量。结合其它研究成果可知 [ 11 ] [ 14 ] ，细小且形状不规则的第二相粒子为挤压过程中动态析出的平衡相β，方块状粒子则为铸锭均匀化处理后残留的富稀土粒子，团聚的块状粒子与此相似，可能是均匀化处理后团聚的富稀土粒子在挤压过程中被破碎，从而团聚在挤压板材中。 3.2. 固溶过程中的组织演变 上述分析表明，合金在挤压过程中形成了大量的析出相，消耗了基体中的溶质原子，降低了基体中的过饱和固溶度，将降低合金在时效过程中产生的时效析出相的体积分数，降低合金的时效强化效果。另外，合金挤压过程中形成的平衡相，由于尺寸为微米级，强化效果有限，且该相还可能引起应力集中，成为裂纹源。因此，须通过固溶处理，将动态析出的第二相溶入基体，再在时效过程中析出，增加时效强化效果，使合金具有更高的强度。 图1. 挤压板材金相显微组织 图2. 挤压板材的扫描电镜组织及能谱分析结果：(a) SEM照片，(b) A点能谱，(c) B点能谱，(d) C点能谱 本文研究了合金在 450 ℃ 、 475 ℃ 、 500 ℃ 和 520 ℃ 条件下固溶处理过程中的微观组织演变，在上述温度下固溶不同时间的金相显微组织如图3所示，由图可知，当合金在 450 ℃ 条件下固溶时，合金中晶粒的长大速度非常缓慢，经 450 ℃ /4h固溶后，合金的晶粒尺寸为9.6 μm，仅较挤压态合金的晶粒尺寸增加6.4 μm，当在 475 ℃ 条件下固溶时，合金中晶粒长大速度稍快，但仍维持在较低的水平。但是，当在 500 ℃ 及更高的条件下进行固溶时，合金的晶粒尺寸迅速增长，经 520 ℃ /0.5 h固溶后，合金的晶粒尺寸即长大到34.1 μm。从固溶处理后合金的扫描电镜照片(图4)可以看出，当在 450 ℃ 及 475 ℃ 条件下固溶0.5 h后，合金中仍然有大量动态析出的第二相粒子，但当合金在 500 ℃ 条件下固溶0.5 h后，合金中的第二相粒子迅速减少；当温度升高到 520 ℃ 后，仅固溶半小时后，合金中的第二相粒子均已溶入基体，仅残留下少量均匀化处理后剩下的富稀土粒子，该粒子在均匀化处理过程中形成，熔点较高，难以在固溶温度下溶入基体。 挤压过程中析出的第二相粒子，在固溶处理过程中对晶界迁移有显著的阻碍作用，当在 450 ℃ 和 475 ℃ 条件下固溶时，晶界上动态析出的第二相粒子溶解进入基体的速度较慢，还能有效阻碍晶粒的长大，当固溶温度升高到 500 ℃ 及更高的温度时，第二相粒子溶入基体的速度大大增加，从而也失去了对晶界迁移的阻碍作用，导致合金中的晶粒迅速长大。 图3. 挤压板材固溶处理后的金相显微组织：(a) 450˚C/1h；(b) 450˚C/3h；(c) 450˚C/4h；(d) 475˚C/0.5h；(e) 475˚C/0.75h；(f) 475˚C/1h；(g) 500˚C /0.5h；(h) 500˚C/1h；(i) 520˚C/0.5h 图4. 挤压板材固溶处理后的扫描电镜照片：(a) 450˚C/0.5h；(b) 475˚C/0.5h；(c) 500˚C/0.5h；(d) 520˚C/0.5h 3.3. 固溶过程中的织构演变 为进一步分析合金固溶处理过程中的组织结构演变，本文对挤压态样品及固溶处理后的样品进行了织构分析，其结果如图5所示。由图可知，合金挤压态的织构主要由两种织构组分构成，即基面平行于挤压板面的基面织构和基面垂直于板材横向的棱柱面织构组态。经过 475 ℃ /0.5h固溶处理后，基面织构的极密度由挤压态的4.96降低为4.59，棱柱面织构的极密度则有所增强；经过 520 ℃ /0.5h固溶处理后，合金中的主要织构组态则由以基面织构为主变为以棱柱面织构为主。亦即，随着固溶过程的进行，合金中基面织构的强度减弱，而棱柱面织构的强度上升，可能是由于棱柱面织构组分在固溶过程中择优生长造成。
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user: 4. 结论 通过研究挤压板材在固溶处理过程中合金微观组织与织构的演变规律，得到了如下结论： 图5. 不同热处理状态合金的 和 极图：(a) (d) 挤压态；(b) (e) 475˚C/0.5h；(c) (f) 520˚C/0.5h 1) 挤压板材固溶处理过程中，晶粒长大和动态析出相的溶解同时进行，固溶温度低于 500 ℃ 时，晶粒长大速度较慢，固溶温度高于 500 ℃ 时，晶粒长大速度显著提高，其原因在于高温固溶时动态析出相迅速溶入基体，降低了对合金晶粒长大的阻碍作用，导致晶粒长大速度快速增长。 2) 挤压板材中基面织构是主要的织构组态，经固溶处理后，基面织构强度降低，棱柱面织构增加，主要归因于该类晶粒的择优生长。
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user: 摘 要 本文主要研究了不同浓度的菜籽油和亚麻籽油对粒毛盘菌YM406生物量和代谢产物的影响。向培养基中分别添加0.5%、1%、2%、3%和4%的菜籽油和亚麻籽油进行发酵10天，发现当菜籽油浓度为1%，亚麻籽油浓度为2%时，生物量与未添加油脂的平均生物量(4.29 g/L)差距不大，分别是4.26 g/L和4.27 g/L，而其他浓度都会不同程度地抑制生物量。但同一油脂不同浓度间生物量没有显著性差异。不同浓度的菜籽油和亚麻籽油对胞外多糖(LEP)产量均有明显的抑制作用。选择添加1%菜籽油和添加2%亚麻籽油的发酵液，采用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)，分别检测了经氯仿、乙酸乙酯萃取及未萃取的发酵液中代谢产物，检测结果显示添加1%菜籽油发酵液共检测出27种物质，添加2%亚麻籽油发酵液共检测出20种物质，添加这两种油脂的发酵液中检测出的物质只有4种相同，这说明不同类型的油脂对代谢产物类型有显著影响。添加1%菜籽油发酵液经两种萃取剂萃取后只有3种相同物质，而添加2%亚麻籽油后只有4种，说明不同萃取剂萃取后发酵液的检测结果差异明显。本研究结果表明，不同类型的油脂对粒毛盘菌YM406生物量和多糖产量具有抑制作用，并且不同浓度的油脂抑制作用不同；不同类型的油脂会影响粒毛盘菌YM406代谢产物种类。 关键词 :粒毛盘菌，生物量，代谢产物，LC-MS，油脂
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user: 1. 引言 粒毛盘菌属(Lachnum Retz.)始建于1769年，隶属于盘菌纲(Discomycetes)柔膜菌目(Helotiales)晶杯菌科(Hyaloscyphaceae)，是一类腐生性真菌。据统计，就粒毛盘菌属(Lachnum Retz)而言，全世界己知大约有170种 [ 1 ] ，中国己知48种 [ 2 ] ，而且新种不断被发现 [ 3 ] 。先前已经有研究表明，从粒毛盘菌属的深层培养液中提取的物质具有杀线虫和抗微生物作用的生物活性 [ 4 ] [ 5 ] 。近几年，我们对于粒毛盘菌代谢产物进行了更加深入的研究，发现一些粒毛盘菌在深层发酵的条件下能够产生多糖、色素、多酚等活性物质并且研究表明粒毛盘菌多糖具有抗慢性肾衰竭 [ 6 ] 、抗氧化 [ 7 ] 、抗肿瘤 [ 8 ] 、抗衰老 [ 9 ] 、降血糖 [ 10 ] 、肝保护 [ 11 ] 等作用；粒毛盘菌黑色素具有抗菌 [ 12 ] 、抗衰老 [ 13 ] 、抗氧化 [ 14 ] 、抗辐射 [ 15 ] 、抗贫血 [ 16 ] 等作用。 我们先前的研究已经表明，碳源、氮源、生长因子、pH、发酵时间对粒毛盘菌胞内和胞外多糖的产量具有重要影响 [ 17 ] ，另有研究表明油脂也会影响微生物的代谢产物，如王梦之等通过添加豆油等四种油脂，研究了不同饱和程度的油脂对瘤胃微生物体外产气及辅酶F420动态变化的影响 [ 18 ] 。谭韵雅等以油樟油作为诱导物，研究了三株油樟内生真菌在不同培养条件下对菌株中活性化合物的影响 [ 19 ] 。Yang等人通过向灵芝菌丝深层培养基中添加薏苡仁油，研究了薏苡仁油对三萜类化合物、多糖等活性代谢产物产量的影响 [ 20 ] 。在同一培养条件下，不同种微生物代谢产物往往不同 [ 21 ] ，因此代谢产物可以作为鉴定菌种的依据 [ 22 ] 。菜籽油和亚麻籽油作为我国主要食用油，分布广泛，廉价易得，并且其中油酸，亚油酸，亚麻酸等物质对微生物生长和代谢具有刺激作用 [ 23 ] - [ 25 ] 。但菜籽油和亚麻籽油对粒毛盘菌其他代谢产物的影响尚未报道。此外，采用LC-MS检测微生物发酵液中代谢产物多样性也少见报道。 本研究首次选用粒毛盘菌YM406，通过向培养基中添加不同浓度的菜籽油和亚麻籽油后，分别使用氯仿和乙酸乙酯对发酵液进行萃取，通过液相色谱–质谱联用技术(LC-MS)检测萃取后发酵液中的代谢产物，分析油脂对于粒毛盘菌YM406生物量和代谢产物多样性的影响。本研究为微生物代谢产物多样性研究、代谢产物调控以及菌种鉴定提供了重要的理论依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 2.1.1. 菌株 粒毛盘菌YM406子实体采集于安徽黄山，由合肥工业大学微生物资源与应用研究室分离保藏。 2.1.2. 培养基 平板活化培养基：葡萄糖20 g/L，蛋白胨5 g/L，酵母膏5 g/L，琼脂15 g/L，自然pH。基础发酵培养基：葡萄糖20 g/L，蛋白胨5 g/L，酵母膏5 g/L，自然pH。 2.2. 实验方法 2.2.1. 粒毛盘菌YM406的活化 将斜面保藏菌种接种于平板活化培养基上于25℃活化培养5天，作为摇瓶发酵的种子。 2.2.2. 油脂添加实验 在基础发酵培养基中分别加入0.5%、1%、2%、3%、4%的菜籽油和亚麻籽油制作成添加不同油脂的培养基，并与不添加油脂的空白组进行对照。每种浓度设置3个平行。 2.2.3. 发酵培养 在250 mL的三角瓶中，装入150 mL不同的发酵培养基，用打孔器接入直径为8 mm的菌块，在发酵条件下进行培养(发酵培养基，发酵温度25℃，发酵时间10天，摇床转速160 r∙min −1 )。 2.2.4. 生物量测定 发酵结束后，将发酵液抽滤，菌丝体用蒸馏水清洗2至3次后于50℃干燥箱中烘干至恒重，称重换算为菌体干重浓度(菌体干重浓度=菌体干重/发酵液体积)。 2.2.5. LEP产量测定 取10 mL发酵液并加入3倍体积的95%乙醇，于4℃下沉淀12 h，然后4000 r∙min −1 离心10 min，除去上清液，沉淀物用蒸馏水溶解至10 mL，参考Vinarta等 [ 26 ] 利用苯酚-硫酸法测定多糖质量浓度。 2.2.6. 代谢产物检测 取添加量为1%菜籽油和2%亚麻籽油的培养基中的发酵液，每瓶发酵液分装于三个小锥形瓶中编号为1、2、3，分别对1和2进行氯仿萃取和乙酸乙酯萃取，保留有机相。处理后，对发酵液进行LC-MS检测。 LC-MS检测条件：样品分离使用Agilent Eclipse XDB-C18 colunm (5 μm， 2.1 mm × 150 mm)，进样体积5 ul，柱温25℃，流速0.3 ml，流动相：A = 0.1%甲酸水溶液，B = 0.1%甲酸的乙腈，洗脱条件：0~3 min，5%B，3~20 min，5~50%B，20~45 min，50~100%B，45~55 min，100%B。质谱阳离子模式条件：氮气用作干燥气，氮气温度350℃，流速12 L/min，雾化气压35 psi；毛细管电压：阳离子4000 V，阴离子3500 V；碎裂电压：阳离子215 V，阴离子170 V，分离器电压60 V；质量采集范围：阳离子50~1500 Da，阴离子50~1500 Da。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 油脂对生物量的影响 图1表明，在菜籽油组中，当添加浓度为1%时，生物量最大，为4.26 g/L；在亚麻籽油组中，当添加浓度为2%时，生物量最大，为4.27 g/L。添加两种油脂后的最大生物量与未添加油脂时的平均生物量(4.29 g/L)没有明显差异；而添加0.5%、4%等浓度油脂会明显降低最大生物量。这可能是由于不同种类和浓度的油脂对细胞的刺激作用不同 [ 27 ] ，及1%的菜籽油和2%的亚麻籽油能够作为特定的表面活性剂改变细胞膜成分，改善膜的渗透性从而缓解油脂中某些脂肪酸对微生物的毒害作用，而其他浓度的油脂对膜渗透性的改善作用不同，故表现出不同的抑制作用 [ 28 ] - [ 30 ] 。 3.2. 油脂对LEP产量的影响 图2表明，浓度为1%和2%的亚麻籽油能降低粒毛盘菌YM406胞外多糖LEP产量(P < 0.05)，并且当亚麻籽油浓度为2%时，LEP产量最大，为0.81 g/L。菜籽油也能降低LEP产量，但作用不明显(P > 0.05)。这与谢通慧等人报道的甘油能够提高小球藻还原糖产量 [ 31 ] 以及Yang等人报道的薏苡仁油能提高灵芝菌 图1. 油脂对生物量的影响 图2. 油脂对LEP产量的影响 图3. 添加1%菜籽油发酵液经氯仿萃取后LC-MS色谱图 丝体胞外多糖产量 [ 20 ] 相反，而与Yang等人报道的亚油酸能够强烈抑制多糖的产生 [ 27 ] 及Park等人报道的亚油酸能抑制冬虫夏草菌丝体生长和胞外生物聚合物的产生 [ 32 ] 一致。这可能是由于植物和微生物种类不同，对于油脂的应答也有所不同 [ 18 ] 。并且，这也与油脂对于微生物的毒害作用和油脂对细胞膜及葡萄糖转移酶活性的影响是密不可分的 [ 24 ] [ 30 ] 。 3.3. 油脂对粒毛盘菌YM406代谢产物的影响 粒毛盘菌YM406添加1%菜籽油的发酵液分别经氯仿、乙酸乙酯萃取，萃取后有机相及未萃取的发酵液经LC-MS检测，色谱图分别为图3、图4、图5，对应检测物质见表1，“+”表示该物质检测出。 未萃取发酵液中时共检测出14种代谢产物。经氯仿萃取后检测出11种物质，其中5种在未萃取培养基中检出。经乙酸乙酯萃取后检测出13种物质，其中6种在未萃取培养基中检出。结果表明，发酵液在经这两种不同萃取剂萃取后代谢产物差异较大。对比氯仿与乙酸乙酯两种物质萃取后的发酵液可看出，发酵液在经两种不同萃取剂萃取后剩余产物差异较大。这可能是由于水相和有机相的检测、洗脱条件不同，导致检测出的物质不同。 图4. 添加1%菜籽油发酵液经乙酸乙酯萃取后LC-MS色谱图 图5. 添加1%菜籽油发酵液LC-MS色谱图 图6. 添加2%亚麻籽油发酵液经氯仿萃取后LC-MS色谱图 Table 1 Results of LC-MS of fermentation broth with 1% rapeseed oi 序号 化学式 相对分子质量 氯仿萃取 乙酸乙酯萃取 未萃取 1 C 14 H 6 N 2 O 16 S 2 522 + + + 2 C 10 H 14 O 3 182 + + + 3 C 13 H 18 O 5 254 + 4 C 15 H 16 N 4 O 3 S 332 + 5 C 20 H 38 N 8 O 6 486 + + 6 C 18 H 32 O 2 280 + + + 7 C 9 H 2 N 2 O 5 S 250 + + 8 C 19 H 42 N 4 O 10 486 + 9 C 18 H 39 NO 3 317 + 10 C 20 H 43 NO 3 345 + 11 C 12 H 25 NO 199 + 12 C 19 H 6 N 4 O 17 S 3 658 + 13 C 18 H 30 O 2 278 + + 14 C 21 H 22 N 4 OS 378 + + 15 C 8 H 17 NO 2 159 + 16 C 15 H 23 N 5 NaO 289 + + 17 C 18 H 32 O 6 344 + 18 C 22 H 39 NO 7 429 + 19 C 10 H 22 N 2 O 186 + 20 C 22 H 38 O 3 350 + 21 C 5 HClO 4 S 192 + 22 C 18 H 38 N 8 O 7 S 510 + 23 C 12 H 14 N 4 O 230 + 24 C 14 H 30 N 8 NaO 4 374 + 25 C 32 H 40 O 2 S 488 + 26 C 8 H 24 N 8 O 2 S 296 + 27 C 18 H 27 N 9 O 3 417 + 表1. 添加1%菜籽油发酵液LC-MS检测结果 3.4. 亚麻籽油对粒毛盘菌YM406代谢产物的影响 粒毛盘菌YM406添加菜籽油的发酵液分别经氯仿、乙酸乙酯萃取，萃取后有机相及未萃取的发酵液 经LC-MS检测，色谱图分别为图6、图7、图8，对应检测物质见表2，“+”表示该物质检测出。 发酵液经氯仿萃取后共检测出9种物质，其中3种物质在未萃取培养基中检出。经乙酸乙酯萃取后 图7. 添加2%亚麻籽油发酵液经乙酸乙酯萃取后LC-MS色谱图 图8. 添加2%亚麻籽油发酵液LC-MS色谱图 Table 2 Results of LC-MS of fermentation broth with 2% linseed oi 序号 化学式 相对分子质量 氯仿萃取 乙酸乙酯萃取 未萃取 1 C 9 H 2 N 2 O 5 S 250 + + + 2 C 14 H 28 N 6 O 2 312 + 3 C 14 H 6 N 2 O 16 S 2 522 + + + 4 C 18 H 30 O 2 278 + + + 5 C 20 H 38 N 8 O 6 486 + 6 C 24 H 20 N 4 O 380 + + 7 C 30 H 55 N 5 O 5 565 + 8 C 10 HClO 3 203 + 9 C 26 H 40 N 10 O 8 620 + 10 C 9 H 20 O 4 S 224 + + 11 C 18 H 11 ClN 2 O 17 658 + 表2. 添加2%亚麻籽油发酵液LC-MS检测结果 续表 共检测出9种物质，其中5种物质在未萃取培养基中检出。对比表1与表2可知，两表中检测出相同物质有4种，由此可推断粒毛盘菌YM406在分别添加菜籽油和亚麻籽油培养后都会产出这4种物质，并且添加这两种油脂后发酵液中代谢产物有明显差异。这些差异可能是由于油脂作为碳源会直接影响微生物代谢产物 [ 33 ] ，以及不同种类的油脂成分、饱和度不同对微生物物质合成相关酶的刺激作用不同 [ 34 ] 。
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user: 4. 结语 本研究首次通过向发酵培养基中添加不同浓度菜籽油和亚麻籽油，结合液相色谱–质谱联用技术(LC-MS)，研究油脂对粒毛盘菌YM406生物量和代谢产物的影响。实验分别选取了0.5%、1%、2%、3%和4%五种浓度的菜籽油和亚麻籽油，结果表明菜籽油浓度为1%以及亚麻籽油浓度为2%时，生物量与未添加油脂时的平均生物量(4.29 g/L)相差不大，分别为4.26 g/L和4.27 g/L，但其他浓度会明显降低生物量；同样，两种油脂对胞外多糖(LEP)产量也有明显的抑制作用。此外，还使用LC-MS检测了氯仿、乙酸乙酯萃取后发酵液及未萃取的发酵液中的代谢产物，发现添加这两种油脂后未萃取的发酵液中产物差异明显，并且添加同种油脂发酵后采用不同萃取剂萃取出的代谢产物也有较大差异，表明不同类型的油脂能显著的改变粒毛盘菌YM406代谢产物种类且萃取剂对LC-MS物质检测有显著影响。本研究结果不仅对深度挖掘微生物资源，开发新型次级代谢产物，发现新型活性化合物具有重要意义，而且为通过代谢途径调控相关物质合成及通过代谢产物进行菌种鉴定奠定了基础。在后续研究中，我们将检测更多粒毛盘菌菌种的代谢产物，为真菌菌种鉴定提供辅助依据。
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user: 摘 要 本文基于波阻抗分析法建立了夹层板的传声损失数学模型，根据松弛时间谱间接估算了磁流变液的粘弹性模量，基于此理论模型，采用MATLAB编写相应的传声损失数值模拟程序，仿真研究了磁流变液夹层板的传声损失。研究结果表明，励磁电流对磁流变液夹层板的传声损失具有明显的影响，通过调节励磁电流，可以实现夹层板隔声能力的半主动控制；夹层板的芯层厚度并非越大越好，大的芯层厚度易于使吻合频率落入夹层板的常用工作频率范围，从而恶化夹层板的低频隔声性能；夹层板的面板材料选取要综合考虑夹层板的高、低频隔声能力，且要注意成本和轻量化的要求。 关键词 :夹层板，隔声性能，传声损失，磁流变液
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user: 1. 引言 夹层板一般由两层面板和夹芯层组成，它是一种具有高比刚度和比强度的轻质材料，目前已在航空、船舶、车辆等领域获得了较广泛的应用 [ 1 ] 。但由于面板和空气腔夹芯层的共振，使得这种空气夹层板在低频段的隔声量大大降低，有时甚至低于单层板的隔声量。为提高夹层板的隔声量，通常的做法是将夹芯层设计成多孔性结构，如蜂窝结构和皱褶结构，或在夹芯层中布置阻尼材料或填入多孔吸声材料。近年来，研究人员探索了夹芯层媒质为液体的夹层板的隔声性能 [ 2 ] - [ 4 ] 。磁流变液是一种智能流体，已有的研究表明 [ 5 ] ，其声阻抗和阻尼皆可控。将磁流变液引入夹层结构，有望改善夹层板的低频隔声能力，拓宽其隔声降噪频带，实现夹层板声学性能的主、被动混合控制。 本文以夹芯层为磁流变液的夹层板为研究对象，基于夹层板的传声损失模型与由松弛时间谱间接估算出的磁流变液粘弹性模量，利用MATLAB软件编写相应的传声损失程序，理论研究磁流变液夹层板的隔声性能。
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user: 2. 夹层板传声损失模型构建 图1为夹层板结构及其声压场。图中，x和z坐标方向分别为夹层板的长度和厚度方向。u和w分别表示x和z方向的位移。假设夹层板在长度和宽度方向是无限延伸的，且图中所示声波都是平面波。设声压以角度θ入射到面板1上，p inc ，p ref ，p rad ，p tra 分别表示入射声压、反射声压、辐射声压和透射声压。 夹层板一般包括两种横向运动，即对称运动和非对称运动。假定入射声压的幅值与反射声压的幅值相同，那么作用在面层1与面层2上的总声压可分别表达为 [ 6 ] 。 (1) (2) 式中， 为空气的声阻抗； 和 分别表示对称和非对称运动的横向速度。 图1. 夹层板结构及其声压场 夹层板的阻抗通常定义为作用在板上的声压与板的横向速度的比值。因此，对称型夹层板的对称与反对称运动阻抗可分别表示为： (3) (4) 根据声透射系数的定义 [ 7 ] 可知，对称型夹层板的声透射系数为： (5) 对于面层与夹芯层为各向同性材料的夹层板，随机入射情况下其平均声透射系数可表达为 (6) 式中，θ lim 基于经验通常取为78˚ [ 8 ] 。 夹层板的传声损失STL即为 (7)
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user: 3. 磁流变液粘弹性模量估算 对于各向同性介质，泊松比、弹性模量和剪切粘滞系数之间存在如下关系： (8) (9) 式中，一阶拉梅常数 表示材料的压缩性，等价于体弹性模量或杨氏模量；二阶拉梅常数μ表示材料的剪切模量； 为泊松比，E为弹性模量。 杨氏模量与剪切模量的关系如下： (10) 对于受外部磁场影响的智能材料来说，泊松比在0.4~0.5之间。本文磁流变液的泊松比取为0.45。设磁流变液流体行为为粘弹性的，其复合模量可用储能模量G 1 和耗能模量G 2 表示为： (11) 式(12)与式(13)为Weese [ 9 ] 建立的松弛时间谱参数和储能/耗能模量的关系： (12) (13) 式中， 表示松弛时间， 表示松弛时间谱。 表1所示为在不同励磁电流作用下磁流变液的松弛时间谱参数 [ 10 ] 。 基于磁流变液的松弛时间谱参数，利用MATLAB软件编写相应的仿真程序，可估算不同励磁电流作用下磁流变液的储能模量G 1 和耗能模量G 2 。图2(a)和图2(b)分别为励磁电流i = 0.2 A和i = 1.0 A时1/3倍频带范围内磁流变液的储能模量G 1 和耗能模量G 2 。 由图2可以看出，由励磁电流引起的磁场变化对磁流变液的储能模量G 1 和耗能模量G 2 影响显著。随着励磁电流的增加，储能模量G 1 和耗能模量G 2 整体增加，且其随频率的变化趋势不变。储能模量在整个频带范围内，均呈现上升趋势。在低频区，随着频率增加储能模量上升较缓慢；在中频区，储能模量急速上升；而在高频区，储能模量基本维持不变。耗能模量在整个频率段内是先增大后减小，直至在高频区其值接近为零。
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user: 4. 传声损失影响因素分析 基于上述夹层板的传声损失数学模型以及磁流变液的粘弹性模量，利用MATLAB编写相应的传声损失计算程序，仿真研究在10~10，000 Hz频率范围内不同参量对磁流变液夹层板传声损失的影响。 4.1. 励磁电流的影响 本节所研究的磁流变液夹层板的面层厚度为2.5 mm，面层材料为铝，其密度为2700 kg/m 3 ，杨氏模 Table 1 Relaxation spectrum parameters of the magneto-rheological flui i(A) 0.001 0.00316 0.01 0.03162 0.1 0.2A 17，997 72 1533 1923 1 0.6A 137，019 106 9 9410 4067 1.0A 262，184 4281 322 19，420 13，466 1.4A 452，633 340 22 12，250 41，834 1.8A 586，966 578 40 24，351 61，251 表1. 磁流变液的松弛时间谱参数 量和剪切模量分别为70 GPa和26 GPa；磁流变液夹芯层厚度为15 mm，密度为2490 kg/m 3 。为探讨励磁电流对磁流变液夹层板隔声能力的影响，取励磁电流分别为0.2 A、1.0 A、1.8 A，计算不同励磁电流作用下磁流变液夹层板的传声损失，其仿真结果如图3所示。 由图3可以看出，与传统芯层材料的夹层板一样，磁流变液夹层板的传声损失总体随声波频率的增大而增大，在某些频率处会出现吻合现象，即因入射波波长与板的弯曲波波长吻合而引起的板的传声损失骤降现象。因此，在夹层板设计时，应尽量避免使吻合频率落在夹层板的工作频率范围内。不难看出，励磁电流对磁流变液夹层板的传声损失具有明显的影响，它可以显著改变夹层板的吻合频率，使其与板的工作频率错开，从而改善磁流变液夹层板的隔声性能。换句话说，对于磁流变液夹层板，可以通过调节励磁电流的大小实现夹层板隔声能力的半主动控制。 4.2. 磁流变液芯层厚度的影响 本节研究了三种不同磁流变液芯层厚度的夹层板的传声损失。铝面层厚度依然为2.5 mm，磁流变液芯层 图2. 储能/耗能模量估算值 图3. 不同励磁电流下夹层板的传声损失 厚度分别取作15 mm，35 mm和55 mm，由其所构成的三种磁流变液夹层板的传声损失模拟结果如图4所示。 由图4可知，磁流变液夹层板的传声损失STL总体随着芯层材料厚度增加而增加。但芯层厚度越大，夹层板的传声损失吻合频率越低，板的低频隔声能力越差。可见，并非芯层厚度越大越好，大的芯层厚度易于使吻合频率落入夹层板的常用工作频率范围，恶化夹层板的低频隔声性能。因此，芯层材料厚度的选取应考虑夹层板的实际使用工况。 4.3. 面层材料的影响 本节仿真研究了面层材料分别为铝合金、不锈钢和木质胶合板这三种磁流变液夹层板的隔声性能。夹层板的面层厚度均取为2.5 mm，面层材料属性如表2所示，磁流变液芯层厚度为15 mm。 三种面层材料磁流变液夹层板的传声损失如图5所示。由于不锈钢较大的密度值，使得不锈钢夹层板的传声损失STL值在整个研究频率范围内均明显大于其它两种夹层板，但不锈钢夹层板的第一共振频 图4. 不同芯层厚度时夹层板的传声损失 图5. 不同面层材料时夹层板的传声损失 Table 2 Material properties of the face sheet 材料 弹性模量(GPa) 密度(kg/m 3 ) 铝合金 70 2700 不锈钢 206 7900 木质胶合板 6 550 表2. 面层材料属性 率明显低于其他两种夹层板，并且其在高频区域出现了两次共振现象，这将严重影响夹层板在相应低频和高频区域的隔声性能。铝合金面板夹层板的隔声性能在低频段与木质胶合板面层夹层板相当，在高频段略高于木质胶合板面层夹层板。因此，在满足结构强度的前提下，从最小化使用成本角度出发，可优先选择木质胶合板面层的夹层板作为隔声构件。 总之，面层材料选择密度大一点的材料能够在总体上提高夹层板的隔声能力，但因其第一共振频率变低，高频共振现象增多的特点，会影响相应频域的隔声性能，且密度大的面板会使夹层板变重。所以，面层材料的选取既要综合考虑其高、低频隔声能力，且要注意轻量化的要求。
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user: 5. 结论 论文基于波阻抗分析法和估算的磁流变液的粘弹性模量，建立了磁流变液夹层板的传声损失数学模型，采用MATLAB仿真研究了磁流变液夹层板的隔声性能，所取得的主要研究结论如下： 1) 励磁电流对磁流变液夹层板的传声损失具有明显的影响，它可以显著改变夹层板的吻合频率，使其与板的工作频率错开，从而改善磁流变液夹层板的隔声性能，实现夹层板隔声能力的半主动控制。 2) 夹层板的芯层厚度并非越大越好，大的芯层厚度易于使吻合频率落入夹层板的常用工作频率范围，恶化夹层板的低频隔声性能。 3) 夹层板的面板材料选取既要综合考虑夹层板的高、低频隔声能力，也要注意夹层板的成本和轻量化要求。
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user: 摘 要 为研究集液管对旋喷泵性能的影响，本文对旋喷泵内部流场进行了数值模拟，获得了整泵流道内的速度、静压强和湍动能分布。本文对比了不同流量工况下的流动参数分布特征，重点讨论了集液管及内部导流板对流动的影响及集液管受到的流体作用力。结果表明：旋喷泵转子腔内的流动参数分布规律性强，在集液管入口处及集液管内流道转弯处存在着较高的静压强梯度；未设置导流板时集液管内流体湍动能较高，但泵性能较设置导流板时高；集液管所受的流体作用力合力随流量增加而下降，其中沿泵轴的作用力分量占主导地位，加装导流板后集液管的受力略下降。 关键词 :旋喷泵，集液管，导流板，流体作用力
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user: 1. 引言 旋喷泵是一种结构和工作原理都特殊的泵 [ 1 ] 。旋喷泵的流量小、扬程高，其比转速一般在5~30之间，目前已被成功地应用于石油、食品、炭黑等重要行业 [ 2 ] 。有关旋喷泵的专利最早出现在1923年 [ 3 ] 。到目前为止，旋喷泵的设计方法仍然欠缺，根本原因在于对于影响旋喷泵性能的因素认识不够深入 [ 4 ] 。国际上公开发表的旋喷泵研究文章极少，且以产品介绍为主 [ 5 ] 。国内学者在旋喷泵方面的研究起步相对较晚，目前开展的工作仍停留在设计探索阶段。刘宜等人 [ 6 ] 针对不同结构的转子腔进行了数值模拟研究，发现增加凸棱和适当减小转子腔轴向宽度可以提高泵的性能。黄思等人 [ 7 ] 分析了两种不同叶片结构对旋喷泵性能的影响，证明采用矩形流道断面的叶片有助于提高泵性能。 对于旋喷泵产品的运行，泵运行的可靠性和泵效率是最受关注的两个方面 [ 8 ] 。集液管不但起到收集介质能量的作用，还承受随时间变化的流体作用力。由于集液管折断而导致泵停机是旋喷泵运行中实际存在的问题 [ 9 ] 。目前对于集液管的研究大多集中在水力设计和外部轮廓形状的优化改进两个方面，对于集液管内部的流动特征和结构进行系统分析的报道很少 [ 10 ] - [ 12 ] 。 目前旋喷泵的研究以数值模拟为主，实验研究也多以测量泵的外特性为目的，对泵内部流场进行测量时受到转子腔内静压强、转速等参数的限制，很难构建透明装置以实现流场的无扰动测量。本文运用数值模拟手段，对包括集液管在内的旋喷泵的内部湍流流动进行求解，获得旋喷泵在不同流量条件下的外特性和内部流动特征。研究中重点对集液管内部和外壁附近流动进行分析，获得集液管对转子腔内流动的影响以及集液管内部的流动特征；求解集液管所受的流体作用力，对集液管内有无导流板时的流动和受力特征进行对比，综合评价导流板对集液管和泵性能的影响。
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user: 2. 旋喷泵几何模型 本文所研究的模型泵结构如图1所示。转子腔体与集液管是直接与介质发生相互作用的两大关键水力部件。从图1(a)可以看出，集液管是旋喷泵能量转换的重要部件，其收集转子腔内高速旋转的流体并通过扩散段将流体的速度能转换为压能。同时，从图1(a)中所示的集液管位置和图1(b)中集液管的形状来看，其必然引起水力损失和不平衡流体作用力。集液管的外形和内部通道是集液管设计过程中重点考虑的两个内容。为了分析集液管对旋喷泵性能的影响，本文在集液管入口段设置导流板，如图1(b)所示， 图1. 旋喷泵结构及集液管示意图 同时与不设导流板时的流动特征和泵性能进行对比。设置导流板的主要目的是为了消除流体在进入集液管后迅速转弯而可能产生的旋涡与回流，从提高流场品质入手减少集液管内的能量损失。由图1(c)所示的集液管外轮廓形状可以推测，其在转子腔内将对原旋转流动构成显著的扰动，主流在受到壁面影响的同时，还将产生小尺度的湍流脉动。
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user: 3. 数值模拟方案 3.1. 控制方程 1) 连续性方程 不可压缩流体定常流动连续性方程的张量形式为： (1) 以上方程中， 为坐标分量， 为平均速度分量。 2) 动量守恒方程 将旋喷泵内的流动遵循的动量守恒方程采用微分方程的张量形式表达： (2) 方程(2)中，p为静压强， 为i方向的体积力分量。 3.2. 湍流模型 RNG 模型与标准 模型具有相似之处，其对有效粘性系数 进行了模化并对 方程进行了修正。对有效粘性系数 进行修正后得到如下结果： ， ， (3) 在 方程中增加了R项，R项可表示为： (4) 式中， ， ， 修正后的k， 的输运方程： (5) (6) 其中 (7) 各湍流模型常数分别为： ， ， ， ， ， 当 (高应变率区)时， ，RNG 模型比标准 模型所得的湍流涡团粘性低；当 (低应变率区)时，R项的增加使 ，其结果是使采用RNG 模型获得的湍流涡团粘性值比采用标准 模型得到的值高。由于RNG 模型考虑了高应变率或大曲率壁面等因素，从而提高了湍流模型在预测强旋流和大曲率壁面流动情况下的精度。 3.3. 计算域网格与边界条件 旋喷泵内部流道形状比较复杂，各个局部流道之间的尺寸可能相差较大，故选用非结构化网格对计算域进行划分。集液管的入口和腔体壁面之间的径向距离小，易出现较高的速度梯度。为了提高计算的精度以及稳定性，对集液管靠近固壁区域和转子腔外缘壁面进行网格局部加密。计算域网格如图2所示，网格总数约为272万。此处泵进、出口延长段未表示。计算中采用直角坐标表示方法，将泵轴线设为Z轴，X和Y轴均沿转子腔径向且相互垂直。 本文使用ANSYS CFX软件进行求解，利用分离式求解器，即三维定常湍流计算方法，采用RNG 湍流模型，压力与速度耦合方法选用SIMPLE算法。整个计算域的进口采用均匀速度进口边界条件，速度大小由流量和进口断面的面积确定，计算域的出口采用静压强出口边界条件，设定为1个大气压的常压条件。本研究不考虑泵内汽蚀，所以求解结果中的静压强值均以出口压强为参考值。在各个与介质接触的固体壁面处采用无滑移边界条件，近壁区的流动采用可伸缩壁面函数进行处理。
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user: 4. 泵的外特性分析 本文研究的旋喷泵，其设计流量Q为7.2 m 3 /h，设计转速n为3550 r/min。在数值模拟中，对0.6Q~1.4Q范围内的流量工况进行了研究。图3为两种结构旋喷泵的外特性曲线图。从图中可以看出，泵性能随流量的变化趋势合理，符合旋喷泵的性能特点，也证实了数值模拟方案的有效性。在设计工况下，无导流板时的泵效率为28.5%，扬程为168 m。在整个流量范围内，未设置导流板时泵性能均高于设置导流板的旋喷泵。导流板作为集液管狭窄空间内的障碍物造成了水力损失，故该导流板的设置并不能提高旋喷泵的性能。在小流量工况下两种泵的扬程和效率均比较接近。从导流板对泵能量性能的影响程度来看，导流板的设置并未对泵性能构成显著影响，所以从宏观的角度出发，导流板对影响能量损失的大尺度流动结构的影响不大。
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user: 5. 流场计算结果与分析 此处对旋喷泵运行中最为典型的两个流量工况：0.8Q与1.0Q进行详细分析，并对比设置导流板与未 图2. 计算域网格 图3. 泵扬程和效率随流量的变化 设置导流板时的流动特征。 5.1. 速度和静压强分布 图4为旋喷泵转子腔垂直于泵轴的中心截面处的速度分布。可以看出，转子腔内流体的速度分布规律性明显，且流量的变化对速度分布规律的影响小。由于流体与转子腔同步旋转，在离心力的作用下，流体速度沿半径方向逐渐增大，并在转子腔内壁处达到最大。进入集液管后，流体的流速呈减小趋势， 且由于流动惯性与壁面的限制，靠近集液管外侧的流体流速要大于内侧流体的流速。设计工况下集液管内的流体流速略大于小流量工况。 如图5所示，转子腔内流体的静压强分布趋势与图4相呼应，静压强沿半径方向逐渐增大且变化平稳，在靠近集液管外壁面处的流体静压强略高于相同径向位置的其它静压强值。总体来看，小流量工况下流体的静压强分布与设计工况下相似，但静压强量级较小。从图中可以看出，在集液管的入口和两个弯头处出现了局部高压，相应的静压强梯度将会导致能量损失。集液管内流体的静压强要明显高于转子腔内的静压强。与图4进行对比可以发现，流体进入集液管后流速逐渐降低，同时总体静压强呈增大趋势，集液管将流体的速度能转换为压能，向泵外输送高压流体。 对于集液管入口段设置导流板的情况，同样提取设计流量工况和小流量工况时的计算结果进行分析。图6为集液管入口段导流板附近的静压强分布。从图中可以看出，导流板对于流量的变化比较敏感，且导流板的上下表面的静压强分布特征存在明显的差异。在小流量工况下，导流板上表面的静压强分布不均匀且静压强梯度沿板长度方向变化剧烈，从导流板前端至集液管转弯处的静压强经历了从最小到最大的过程，这主要是由于流体流至导流板前端时流速较高，在集液管入口段滞流增压的作用下流体流速降低同时压力急剧增大所导致的。同时受到集液管内侧流体的冲击导流板的下表面还出现了局部高压。相比之下，设计流量条件下导流板附近的静压强分布不均匀程度更高，且在导流板的上表面前端出现了明 图4. 垂直于泵轴截面的速度分布 图5. 垂直于泵轴截面的静压强分布 显的低压区，从集液管入口段前端到转弯处流体静压强急剧增大。集液管入口处及转弯处流动状态的变化与调整对导流板本身及集液管承受的流体载荷产生重要影响。 5.2. 湍动能分布 为了进一步研究导流板对集液管内流体流动状态的影响，提取了旋喷泵内的湍动能分布，将设置与未设置导流板的情况进行对比。图7所示为设计流量工况下轴面上的湍动能分布对比图。 从图7可以看出，有无导流板对转子腔内的湍动能分布规律影响不大，湍动能近似呈对称状分布于集液管的左右两侧，且越接近转子腔外缘湍动能越高。可以预测，高速旋转的流体在从集液管两侧流过时由于流动空间的减小而产生了剧烈的脉动并造成能量损失。与转子腔内相比，集液管内的湍动能较小，并主要集中在扩散段和靠近泵轴的转弯处。同时图7(a)中集液管内的湍动能要明显小于图7(b)，说明导流板的设置在一定程度上抑制了集液管内的湍流脉动。 图8为垂直于泵轴截面上的湍动能分布。在图8(a)和图8(b)中，沿着集液管的迎流面，均出现了沿半径方向逐渐增大的湍动能。由于壁面效应，最靠近集液管外壁处存在一层低湍动能流体。在集液管入口处由于流动空间的限制流体的脉动比较剧烈且湍动能变化剧烈，同时湍动能的最大值也出现在此处。 图6. 导流板附近的压强分布 图7. 设计流量工况下轴面湍动能分布 随着主流在集液管内流道中的运动，湍动能进一步发展，在图8(a)中，导流板的存在迫使部分流体沿集液管内侧流动并使集液管后半部分流道内出现了一条集中在集液管内右侧的高湍动能区，而未设置导流板的集液管内的湍动能则沿流向呈射流状发散，如图8(b)所示。 小流量工况下的轴面和轴截面的湍动能分布如图9和图10所示。小流量工况下旋喷泵内部的湍动能分布特征与设计工况相似，但湍动能的量级较设计工况明显减小，在集液管内更加明显。一方面，小尺度脉动不但未随着流量的减小而增强，反而呈减弱趋势；另一方面，旋喷泵内的湍流运动受壁面的影响显著，以大尺度的流动结构为主导。