DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 喷嘴内部流场的速度分布 根据2.3部分建立的有限元模型，对喷嘴内部流场的速度分布进行模拟。在计算过程中，喷嘴的几何尺寸具体数值如表1所示。图5给出了磨料相、工作液相和磨料–工作液混合相的喷嘴内部流场的速度分布情况，其中，边界条件设置为：工作液入口速度为100米/秒，磨料入口速度为10米/秒。 从图5(a)和图5(c)可以看出磨料–工作液混合相和工作液相在喷嘴内部流场的速度分布规律一致，工 图3. 喷嘴内部几何结构示意图 图4. 喷嘴有限元网格划分图 Table 1 Geometric dimensioning for the internal structure of the nozzl 参数 L 1 (米) L 2 (米) L 3 (米) H (米) Φ 1 (米) Φ 2 (米) Φ 3 (米) α (度) 值 0.006 0.02 0.006 0.024 0.003 0.008 0.003 210 表1. 喷嘴内部结构几何尺寸 作液入口和喷嘴出口处的速度明显大于流场其他区域的速度。在图5(b)中，磨料相在喷嘴处以及接近工作液入口区域的速度，要大于其他区域的速度。在工作液入口处，磨料的速度相对很小的原因是：在工作液高速冲击下，磨料难以进入工作液入口处，该处磨料颗粒分布很少。 3.2. 几何尺寸对出口处流场速度分布的影响 喷嘴内部几何结构对流场的速度分布会产生重要影响，这部分研究主要集中在喷嘴工作液入口尺寸、磨料入口尺寸和喷嘴出口尺寸的变化对喷嘴内部流场速度分布的影响。如图3所示，工作液入口尺寸、磨料入口尺寸和喷嘴出口尺寸分别用Φ 1 、Φ 2 和Φ 3 表示，单位为米。边界条件设置为：工作液入口速度为100米/秒，磨料入口速度为10米/秒。图6、图7和图8分别给出了Φ 1 、Φ 2 和Φ 3 对出口处速度分布的影响。 从图6可以看出，随着工作液入口直径Φ 1 的增加，喷嘴出口处的速度在不断增加，这是由于工作液入口直径增加，导致了进入喷嘴内部的工作液流量增加，从而增加了出口的速度。但是，从出口处速度 图5. 喷嘴内流场的速度分布：(a) 磨料–工作液混合相流场的速度分布；(b) 磨料相流场的速度分布；(c) 喷嘴内流场的速度分布 图6. 工作液入口直径Φ 1 对出口速度分布的影响 分布均匀性来看，Φ 1 为0.003米时的速度分布最为均匀(即速度变化幅度较小)。从磨料射流与电火花复合加工技术角度来看，出口速度分布均匀的喷嘴，能够获得更稳定的加工工件表面质量。 从图7可以看出，随着磨料入口直径Φ 2 的增加，喷嘴出口处的速度也在不断增加，但是增加幅度相对较小，因为Φ 2 的增加，增加了进入喷嘴内部的磨料流量，所以导致了出口处速度的增加。同时，从图中也可以看出，Φ 2 对速度均匀性也会产生影响。当Φ 2 = 0.006米时，出口处速度分布最为均匀。 从图8可以看出，随着出口直径Φ 3 的增加，喷嘴出口处的速度在不断减小，这是因为在相同的工作液入口速度和磨料入口速度条件下，出口直径Φ 3 的增加导致了通过单位横截面积的液体的量减少，速度 图7. 磨料入口直径Φ 2 对出口速度分布的影响 图8. 混合物出口直径Φ 3 对出口速度分布的影响 相应减小。从图中还可以看出，出口直径Φ 3 的变化对速度均匀性分布影响较小。 3.3. 入口速度对喷嘴内部和出口处流场速度分布的影响 在这一部分，主要研究工作液入口速度和磨料入口速度对喷嘴内部和出口处流场的速度分布影响。喷嘴的几何尺寸如表1所示，有限元模型如2.3所述。图9和图10分别给出了磨料入口速度对喷嘴内部流场和出口处速度分布的影响，图11和图12分别给出了工作液入口速度对喷嘴内部流场和出口处的速度分布影响。 从图9可以发现，对于不同的磨料入口速度，喷嘴内部流场的速度分布呈现不同的分布状况。在相同区域，随着磨料入口速度的增加，流场的速度值也增加。喷嘴出口附近区域的速度值也随着磨料入口速度的增加而逐渐增大。 从图10可以看出，磨料入口速度为1米/秒和10米/秒时，喷嘴出口处速度变化不大，当磨料入口速度为50米/秒和80米/秒时，喷嘴出口处速度都有较大幅度增加。这说明了磨料入口速度在低速时对喷嘴出口速度影响不大，而在高速时，影响较大。从出口处速度均匀性分布来看，低速时，喷嘴出口处速度 图9. 磨料入口速度对喷嘴内流场速度分布的影响 图10. 磨料入口速度对喷嘴出口处速度分布的影响 分布较为均匀。 从图11可以发现，对于不同的工作液入口速度，喷嘴内部流场的速度分布大致一致，速度较大部分主要分布在工作液入口与喷嘴出口连线下部区域。但是，在相同区域，随着工作液入口速度的增加，流场的速度值也增加。喷嘴出口附近区域的速度值也随着工作液入口速度的增加而逐渐增大。 从图12可以看出，随着工作液入口速度的增加，喷嘴出口处的速度值也在不断增加，这是因为工作液入口速度增加，会导致进入喷嘴内部的工作液流量增加，喷嘴出口尺寸不变，喷嘴出口处的速度增加。从喷嘴处速度均匀性分布来看，对于不同的工作液入口速度，喷嘴出口处的速度均匀性变化不大，这与喷嘴出口和工作液入口处于同一水平位置有关。 图11. 工作液入口速度对喷嘴内流场速度分布的影响 图12. 工作液入口速度对喷嘴出口处速度分布的影响
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user: 4. 结论 通过本文研究，可以得出以下结论： 1) 在相同磨料入口速度和工作液入口速度情况下，随着工作液入口尺寸和磨料入口尺寸的增加，喷嘴出口处速度值都会增加，但速度分布均匀性却相应变差；喷嘴出口尺寸的增加，会导致喷嘴出口处速度值的降低，但速度分布均匀性变化不大。 2) 低速时，磨料入口速度增加，对喷嘴内部流场的速度分布状况影响不大；对于不同的工作液入口速度，喷嘴内部流场的速度分布大致一致，速度较大部分主要分布在工作液入口与喷嘴出口连线下部区域。磨料入口速度和工作液入口速度增加，都会导致喷嘴内部流场相应位置流速的增加。 3) 喷嘴几何尺寸、入口速度都会对喷嘴内部流场的速度分布以及喷嘴出口处速度分布产生影响。 4) 在磨料射流与电火花复合加工过程中，针对不同的入射速度，应该设计出具有不同结构尺寸的喷嘴。
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user: 资助信息 山东省自然科学基金项目(ZR2016EEB14)资助。
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user: 摘 要 明确河流主要水污染负荷的贡献类型，将对污染源监控和管理有重要作用，并直接决定污染治理投资的方向及强度。本文提出了一套采用控制断面实测通量识别河流水污染负荷贡献类型的方法。建立了一个简单的适合点源和非点源多种情况的时段通量计算方法，改进了常规的点源和非点源分割方法——枯水期平均通量法，提出了水污染负荷贡献类型的判别标准。应用实例表明，该方法是可行的，可为流域水污染控制规划提供科学依据和技术支持。 关键词 :河流，点源，非点源，通量，污染 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 流域污染负荷包括点源和非点源两部分。目前，我国几乎没有系统的长系列入河点源和非点源污染监测资料。河流水质污染监测则主要在可控制的河道断面上，监测数据中的污染物既有来自点源污染物， 也有非点源污染物 [ 1 ] 。如何在现有监测资料的基础上确定点源和非点源污染负荷各自比重，明确河流主要污染负荷的贡献类型，是一项具有重要现实意义的工作，将对污染源监控和管理有重要作用，并直接决定污染治理投资的方向及强度。 河流污染物通量可为水污染控制提供重要信息和决策依据。目前，关于河流污染物通量的估算方法大致有四种类型，分时段通量和 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 、时段平均浓度与时段水量之积 [ 5 ] [ 6 ] 、通量频率分布之和 [ 7 ] 、对流–扩散模式 [ 4 ] [ 8 ] 等。前2种类型较为常用，后者比前者粗略。Webb等 [ 9 ] (1997)采用实测断面瞬时浓度、时段平均浓度、断面瞬时流量、采样期间平均流量、时段平均流量等构造了5种时段通量的计算公式，并进行了评估。结果显示各种方法估算的结果相差较大。富国 [ 10 ] (2002)通过对5种估算方法的误差比较分析，指出时均离散通量对估算误差具有一定的贡献，在选择时段通量估算方法时应考虑污染源类别、污染物特性等因素影响。表1列出了5种时段通量估算方法、特点及应用取向分析。 根据河流断面污染物通量可以确定实际点源和非点源对通量的贡献，对此国内外学者已开展一些研究 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] 。常规点源和非点源分割方法是枯水期平均通量法：采用枯水期河道平均通量作为点源贡献进而推广到全年。该方法基本原理是认为非点源污染主要是由汛期地表径流引起的，枯水期河水水质主要反映点源的污染情况，可以忽略非点源贡献。其不足之处在于，由于枯水期点源的流达率最低，因此将枯水期平均通量作为点源平均通量估算到全年，则可能导致点源年通量的低估。袁宇等 [ 14 ] (2008)从实用的角度提出了以月径流量与月通量相关系数确定丰水期通量增量的非点源比例系数，建立了河流年通量的点源和非点源分割公式，但该方法在将枯水期平均月通量作为点源通量时未考虑背景负荷(可视为非点源部分)贡献，可能一定程度上导致点源年通量的高估。 针对上诉情况本研究总结前人工作的基础上，建立了一个简单的适合点源和非点源多种情况的时段通量估算方法，改进了传统的点源和非点源通量分割方法，提出了水污染负荷贡献类型的判别标准，并选取岷江流域主要控制断面进行了实例分析。
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user: 2. 研究方法 2.1. 河流断面污染物时段通量估算方法 本研究建立了一个简单的适合点源和非点源多种情况的时段通量估算方法，见式1。 L = α K ∑ 1 n C i Q i n + ( 1 − α ) K ∑ 1 n C i Q ¯ p (1) 式中， C i 为瞬时浓度； Q i 为瞬时流量； Q ¯ p 为时段平均流量； n 为估算时间段内的样品数量； K 为时段长度； α 为权重系，根据 Q i 和 C i 的相关系数 r q c 确定，若 Q i 和 C i 相关系数 r q c > 0.5 ，则 α = 1 − r q c ；若 Q i 和 C i 相关系数 r q c < − 0.5 ，则 α = | r q c | ；若 Q i 和 C i 相关系数 − 0.5 ≤ r q c ≤ 0.5 ， α = 0.5 。 2.2. 河流断面通量点源和非点源的分割方法 本研究采用的点源和非点源通量分割方法如下： 枯水期月平均通量 L d a ¯ ： L d a ¯ = 1 n ∑ i = 1 n L d i × k 1 (2) 点源年通量 L n ： L n = L d a ¯ × 12 + ∑ j = 1 m ( L f j − L d a ¯ ) × ( 1 − k 2 ) (3) 非点源年通量 L p ： L p = ∑ j = 1 m ( L f j − L d a ¯ ) × k 2 (4) Table 1 The estimation methods， features and applied range analysis of the river period-fluxe 方法 时段通量估算式 通量估算方法要点 应用取向分析 A L A = K ∑ 1 n C i n ∑ 1 n Q i n 瞬时浓度 C i 平均与瞬时流量 Q i 平均之积 对流项远大于时均离散项的情况， 弱化径流量的作用，较适合点源占优的情况。 B L B = K ( ∑ 1 n C i n ) Q ¯ r 瞬时浓度 C i 平均与时段平均流量 Q ¯ r 之积 对流项远大于时均离散项的情况， 强调径流量的作用， 较适合非点源占优的情况。 C L C = K ∑ 1 n C i Q i n 瞬时通量 C i Q i 平均 弱化径流量的作用， 较适合点源占优的情况。 D L D = K ∑ 1 n C i Q ¯ p 瞬时浓度 C i 与代表时段平均流量 Q ¯ p 之积 强调径流量的作用， 较适合非点源占优的情况。 E L E = K ∑ 1 n C i Q i ∑ 1 n Q i Q ¯ r 时段通量平均浓度 ∑ 1 n C i Q i ∑ 1 n Q i 与时段平均流量 Q ¯ r 之积 强调时段总径流量的作用， 较适合非点源占优的情况。 表1. 河流时段通量的估算方法、特点及应用取向分析 [ 10 ] 备注： n 代表估算时间段内的样品数量； K 为估算时间段转换系数(取时段长度)。 以上各式中， L d i 为枯水期第 i 月的月通量； L f j 为丰水期或平水期第 j 月的月通量； n 为枯水期月数； m 为丰、平水期月数； K 1 为扣除背景负荷的调整系数，根据枯水期平均浓度 C d a ¯ 和背景浓度 C 0 确定，即 K 1 = 1 − C 0 ∗ e − k x / u / C d a ¯ ； K 2 为丰水期点源通量增量调整系数，根据丰水期通量 L f j 和径流量 Q j 的相关系数 r q l 确定，即 K 2 = r q l 。 2.3. 河流断面水污染负荷类型的判别标准 在上述断面通量估算及点源和非点源分割方法的基础上，本文将河流污染负荷贡献类型划分成5种类型，分别为点源为主型、点源占优型、混合型、非点源占优型、非点源为主型。表2给出了以点源贡献比例为判据的水污染负荷贡献类型的判别标准。
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user: 3. 应用实例 3.1. 岷江主要断面污染物月通量 本研究方法应用于长江主要一级支流岷江，表3为2013年岷江主要控制断面高锰酸盐指数和氨氮 Table 2 Description of water pollution load type 污染负荷贡献类型 点源贡献比例r 点源为主 r ≥ 80% 点源占优 60% ≤ r < 80% 混合型 40% < r < 60% 非点源占优 20% < r ≤ 40% 非点源为主 r ≤ 20% 表2. 水污染负荷类型分类 Table 3 Estimation of fluxes per month of Min River in 200 月份 高锰酸盐指数 氨氮 彭山 五通桥 高场 大渡河 彭山 五通桥 高场 大渡河 1 1874.2 6634.2 4912.1 2199.7 828.6 1082.5 586.7 266.1 2 1044.8 4436.2 5395.1 2031.7 1090.9 327.7 314.3 377.6 3 823.6 4918.0 4937.9 2306.3 965.5 1203.7 277.5 193.9 4 886.2 4722.8 3643.5 3354.8 921.6 1325.2 296.3 878.3 5 1075.8 8528.6 13623.0 7379.8 780.1 679.1 273.2 550.6 6 2515.0 21284.4 41188.2 19272.1 1182.7 1533.0 588.4 1156.6 7 7750.9 33602.1 29445.1 28881.8 1583.0 1762.0 733.4 1416.6 8 9419.9 25949.9 48527.6 16740.4 1948.4 1238.4 1230.9 945.0 9 3668.6 18162.6 27434.7 18252.5 552.5 2789.4 1172.8 1873.8 10 5315.6 15205.7 15607.1 9910.7 1834.8 1640.0 245.2 993.3 11 2125.5 9169.7 9952.6 6260.5 951.3 736.9 222.2 441.5 12 1595.2 3933.6 7196.1 2338.8 1331.3 629.3 356.8 309.7 表3. 2013年岷江主要控制断面污染物月通量估值 污染物月通量估值。可以看出，在2013年6~9月的丰水期内，各断面高锰酸盐指数的月通量较高，与径流量有较高的相关性。表4为各断面高锰酸盐指数和氨氮指标月均浓度和月通量分别与径流量的相关系数，由表4可知，各断面高锰酸盐指数的月通量与径流量的相关系数分别为0.94，0.94，0.89和0.92，说明岷江高锰酸盐指数通量与径流量关系密切。高场和大渡河断面氨氮丰水期(6~9月)月通量较高，与径流量的关相系数为0.90和0.76。而彭山和五通桥断面氨氮月通量和径流量的相关系数较低，为0.62和0.65，这一差别应该是这两个断面氨氮指标的点源贡献率较高所致。这一结论可由表4中显示的彭山和五通桥断面氨氮月均浓度和径流量呈现较好的负相关性得到进一步证实。 3.2. 污染负荷贡献类型分析 根据前文确定的河流断面水污染负荷类型的判别标准，我们对四个断面高锰酸盐指数和氨氮的污染负荷贡献类型进行分析，结果表明，就高锰酸盐指数而言，彭山断面属于混合型，为点源和非点源共同作用。五通桥、高场及大渡河断面都显示以非点源占优。氨氮在彭山断面显示出明显的点源贡献为主，五通桥断面也显示为点源占优，高场断面属于混合型，大渡河断面表现出非点源贡献较高。总的来说，流域高锰酸盐以非点源贡献为主，氨氮以点源贡献为主(表5)。 彭山断面上游的成都市是岷江流域污染负荷最大的输入区，是流域高锰酸盐指数和氨氮点源污染负荷的主要输入区，致使流域成都以下江段水质受到污染。五通桥和高场断面在大渡河支流汇入岷江干流以下，大渡河水质以非点源来源为主，其水量在一定程度上对岷江干流彭山断面下来的物污染物进行了稀释。
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user: 4. 结论和建议 1) 本文在前人工作的基础上建立了一个简单的通量计算方法，该方法适合点源和非点源多种情况的时段。该方法的下一步工作是利用自动监测站数据，验证其准确性，并与其他方法进行对比分析。 2) 本文在概念上明确点源和非点源分割改进的方法，从实用角度提出以月径流量与月通量相关系数确定丰水期点源通量增量调整系数。该方法的主要改进方向在于丰水期点源通量增量的调整系数更精确的估算。 Table 4 Linear correlations of runoff volume per month and concentration and flux per month of Min Rive 相关关系 高锰酸盐指数 氨氮 彭山 五通桥 高场 大渡河 彭山 五通桥 高场 大渡河 Q与C相关系数 r q c −0.77 0.23 0.35 0.73 −0.70 −0.56 −0.47 −0.31 Q与L相关系数 r q l 0.94 0.94 0.89 0.92 0.62 0.65 0.90 0.76 表4. 岷江2013年月径流量与各污染物月均浓度和月通量的线性相关系数 Table 5 Distribution of point souse and non-point sourc 高锰酸盐指数 氨氮 彭山 五通桥 高场 大渡河 彭山 五通桥 高场 大渡河 点源贡献率% 46 37 32 23 93 62 52 36 非点源贡献率% 54 63 68 77 7 38 48 64 污染负荷贡献类型 混合型 非点源占优 非点源占优 非点源占优 点源为主 点源占优 混合型 非点源占优 表5. 点源与非点源对通量的贡献率及类型分析 3) 岷江流域主要断面实例计算分析表明本文提出的负荷估算及贡献类型识别方法的实际效果。流域高锰酸盐污染主要以非点源贡献为主，氨氮以点源贡献为主，结果可为流域水污染控制规划提供科学依据。
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user: 摘 要 不同序列的CpG-ODNs对淡水长脚大虾的原酚氧化酵素基因propo的表现具有不同的影响。为评估不同免疫调节效应之CpG-ODNs的应用可行性，本研究使用已根据促进或抑制人类和鱼类免疫力的不同CpG-ODN序列设计之四段新的CpG-ODNs (ODN2050，ODN2051，ODN3006和ODN4006)，分析其对淡水长脚大虾(Macrobrachium rosenbergii)免疫力的影响。首先，利用流式细胞仪进行ODN对血球结合率分析，四种ODNs中，ODN2050结合50%血球所需浓度(BC 50 )最低(1.88 μg/mL)，且浓度5 μg/mL即可结合90%以上的血球细胞。以不同浓度ODN于体外直接处理虾血球后，四种ODNs都能促进释出胞外之总PO活性(PO T )，其中ODN2050于0.67 μg/mL不但能明显地增强PO T 且活性最高(p < 0.01)；但是ODN2051高于10 μg/mL才能明显增强PO T 。虾子注射ODN后1小时，测定血浆中PO T 发现，除ODN3006不影响PO T 外，其他三种ODNs都明显地增加PO T ，其中ODN2050促进PO T 表现最强，约无ODN处理之对照组的3.8倍。注射后3小时测定血球的4种免疫相关功能基因的表现显示，相较于对照组，ODN2050及ODN2051明显地增加3种与原酚氧化酵素活化系统(PAS)相关之基因(propo、pon及a2-m)的mRNA表现量；反之，ODN3006降低propo和pon的表现；至于ODN4006则对4种基因均无明显影响。最后，以脂多醣分子(LPS)注射刺激虾子1天后，进行致病菌攻击并，同时以ODN3006处理虾子，测得ODN3006组虾子的死亡率为65%，低于未经ODN处理组的85%。综合上述结果推测，四段新型且合成的CpG-ODNs可能具有调节虾子免疫反应的作用，其中的ODN2050及ODN2051为促进型，ODN3006和ODN4006可能分别为抑制型和中和型。 关键词 :新型CpG寡脱氧核苷酸，免疫调节，水产养殖虾类，淡水长脚大虾 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 甲壳类动物的防御系统以非专一性的先天性免疫为主 [ 1 ] ，防御系统分为体液性(humoral)与细胞性(cellular)免疫反应。细胞性功能有吞噬作用(phagocytosis)、疖结形成(nodule formation)、包膜作用(encapsulation)、细胞毒杀作用(cytotoxicity)与原酚氧化酵素系统(prophenoloxidase-activating system， PAS)，而PAS被认为能引起进而增强防御系统的连锁反应 [ 2 ] 。先天性免疫反应为生物体防止外来入侵物的第一道防线，对于宿主而言，最大的挑战是通过有限的受体迅速识别大量不同的病原体以引发有效的防御。Janeway于1992年提出[模式识别理论] (pattern recognition theory) [ 3 ] ，将先天性免疫反应的防御性细胞受体或分子主要能辨识的病原体之目标分子形式称作病原相关的分子模式(Pathogen-associated molecular pattern; PAMP)，因为这些分子广泛存在于病原体表面或细胞内的各类分子，且在演化上趋于保守的 [ 4 ] ，如酵母细胞壁上的葡聚糖(glucan)、细菌细胞壁之脂多醣(lipopolyssacharide， LPS)、多肽糖(peptidoglycan; PGN)和胞壁酸(lipoteichoic acid; LTA)、以及核酸分子如细菌的DNA和病毒的RNA等。由于这些分子不存在宿主或与宿主分子有差异，宿主可以藉由防御性识别受体，又称为模式识别受体(pattern recognition receptor; PRR)，进行“自我”和“非我”的区分 [ 5 ] ，如类铎受体(Toll-like receptors， TLR)。 细菌DNA中某些特定序列之未甲基化CpG寡聚脱氧核苷酸(CpG oligodeoxynucleotides; CpG-ODNs)为一种PAMP，其通常在5’端有两个purines (Pu)及3’端有两个pyrimidines (Py)将其包围，即5’Pu-Pu-CpG-Pyr-Pyr3’核苷酸序列，因此种序列具有生物活性，故将其命名为CpG基序(CpG motif) [ 6 ] [ 7 ] 。Takeshita等人(2001)研究指出，不同序列之CpG-ODN对HEK 293细胞引起不同的反应，且不同物种能辨识的ODN可能有差异 [ 8 ] 。在鱼类，目前已有许多有关CpG-ODN应用的研究。CpG-ODN能增强的免疫功能包括：巨噬细胞活性、过氧离子产量、淋巴球增生以及抵抗细菌和病毒等免疫力 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 。但是也有研究显示，有些CpG-ODN具有抑制效应，包括：抑制鲤鱼的肾巨噬细胞的增生 [ 12 ] 、无法提升金鱼(Carassius auratus)抗体的产量 [ 14 ] 、以及对大西洋鲑无明显影响等 [ 10 ] 。在甲壳类，本研究室是第一个证明CpG-ODN可以增强虾类免疫力，包括：激活虾血球的PAS活性、呼吸爆炸作用(respiratory burst)和血球基因proPO的表现 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] ，且增强的proPO表现会被另一种ODN抑制，推测不同序列的ODN可能对虾免疫力具有不同效应 [ 16 ] 。此外，有研究发现内含多个(multi-copy) CpG基序之质体具有增强白虾(Litopenaeus vannamei)抗菌力和PO活性 [ 18 ] ，以及在虾子受到白点病毒(WSSV)感染期间，CpG-ODN可以降低病毒在血球细胞内的复制 [ 19 ] 。 本研究室已经根据对鱼类等具刺激或抑制效应的不同序列CpG-ODN进行分析并设计可能对虾血球为刺激或抑制的不同序列之CpG-ODN。本研究将针对这些CpG-ODNs，分别于体外直接刺激虾血球和注射处理虾子的实验，测定刺激后的酚氧化酵素(phenoloxidase， PO)活性以及四种免疫相关基因及一种呼吸相关基因的mRNA表现，最后利用感染实验确定这些不同序列CpG-ODNs对虾子防御力的影响效应属刺激性、抑制性或中和性。本研究结果将可以作为未来评估不同效应之CpG-ODNs应用在养殖上的参考。
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user: 3. 结果 3.1. 不同序列CpG-ODN能结合血球细胞 为确定设计且人为合成之四种不同序列的ODNs是否能直接与血球细胞作用，本实验以不同浓度(0，0.1、0.5、1、2、5、10、20、30、40及50 μg/mL)且标定荧光素FAM的ODN与虾血球作用后，利用流式细胞仪分析其结合血球细胞的百分率。图1结果发现，ODN于低浓度时(0.1至1 μg/mL)，ODN2050和2051于0.5 μg/mL能结合的血球百分率均高于5%，于1 μg/mL能结合的血球百分率均超过10%。ODN3006和4006于0.5 μg/mL能结合的血球百分率仅分别为1%和0.6%；ODN3006于1 μg/mL能结合的血球百分率升高至12%，然ODN4006仅能结合3%的血球细胞。 当ODN于浓度1至10 mg/mL时，包括对照组ODN2006和ODN2014在内的所有ODNs结合血球的百分率随浓度而增加(图2)；四种ODNs中以ODN2050结合50%血球所需浓度(required concentration for binding 50% of the cells， BC 50 )最低(1.88 mg/mL)，其他ODNs的BC 50 依浓度低至高分别是ODN2006 (4.43 mg/mL) < ODN2051 (4.59 mg/mL) < OD3006 (6.12 mg/mL) < ODN2140 (6.66 mg/mL) < ODN4006 (9.28 mg/mL)。此外，除ODN3006与ODN4006于50 mg/mL仅能结合72%和88%的血球外，其他ODNs均能结合约95%血球，但所需浓度不同，其中ODN2050仅需5 mg/mL即能与约95%血球结合。本实验利用荧光单染分析ODN3006与ODN2050与血球细胞表面的结合位是否相同。实验中，使用固定浓度的FAM-ODN3006 (12.5 mg/mL)分别与不同浓度的ODN2050 (0、12.5及25 mg/mL)共同处理虾血球细胞后，以流式细胞仪分析FAM-ODN3006于细胞表面结合之变化。结果如图3所示，随ODN2050浓度的增加，测得能与FAM-ODN3006结合的细胞百分率下降。 3.2. 不同序列CpG-ODN于体外影响血球细胞酚氧化酵素(PO)的活性 实验以不同浓度(0.33 mg/mL至13.3 mg/mL) ODNs直接与血球作用后，测定细胞外液中总酚氧化酵素活性(PO T )的结果显示，除ODN2014抑制PO T 外，其他ODNs均可以增加PO T ，即促进血球细胞的释颗粒作用(图4)。以高于未加入ODN处理之对照组活性的1.5倍为基准发现，正对照组的ODN2006于0.33 mg/mL即可以明显增强PO T ，其次是ODN2050和ODN3006至少为0.67 mg/mL能明显增强PO T ，ODN4006及ODN2051则分别要大于1.67 mg/mL和10 mg/mL才具有明显刺激PO T 表现。 3.3. 不同序列CpG-ODN影响虾子的免疫力 相较于无ODN处理的对照组，虾子注射剂量2 mg/尾的ODN后1小时测定的血浆PO T 显示，ODN2050、ODN2051及ODN4006三组虾子血浆PO T 与正对照组ODN2006相同，均明显地增加，其中ODN2050为对照组的3.8倍；至于ODN3006和ODN2140则与对照组无明显差异(图5(a))。除PO T 外，本实验分析四个免疫相关的基因表现以评估不同序列ODNs对虾子的影响，包括：原酚氧化酵素活化系统(prophenoloxidase-activating system， PAS)相关基因propo、pon及α2-m以及抗微生物相关基因alf。相对于对照组的各基因之mRNA表现量，ODN处理虾子后3小时测得的mRNA表现量如图5(b)显示， 图1. 低浓度CpG-ODN结合虾血球细胞的百分率 ODN2006组虾子有四种免疫相关基因(propo、pon、α2-m和alf)的mRNA表现量明显升高；相反地，ODN2140和ODN3006组分别有3种(propo、α2-m和alf)和2种(propo和pon)基因的mRNA明显低于对照组。至于ODN4006组虾子之四种基因的mRNA表现与对照组无显着差异。 3.4. CpG-ODN2014和CpGODN3006降低发炎性虾子感染后的死亡 由图5结果推测ODN2140和ODN3006可能对虾子免疫力具有抑制性，也许可以降低发炎状态虾子 图2. 浓度高于1 mg/mL之CpG-ODN结合虾血球细胞的百分率 图3. 利用单荧光素染法测定两种CpG-ODN结合虾子血球细胞的分布 图4. 不同浓度CpG-ODN处理虾血球后释出胞外的总酚氧化酵素活性(PO T ) 因感染而造成的死亡。实验以LPS诱发虾子发炎反应后1天，以致病菌Lactococcus garviae (1 × 10 8 cells/尾)感染虾子后发现，感染但未以ODN处理组之虾子的死亡率为85%；当虾子感染的同时以剂量2 mg/尾的ODN3006或ODN2140处理后，虾子的死亡率分别会降低至65%和60% (表3)。
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user: 5. 结论 综合本研究实验结果，四段不同序列的CpG-ODNs对虾子免疫反应具有不同的调节作用。ODN2050和ODN2051都能增强虾子血球的释颗粒作用和PAS；反之，ODN3006抑制这些血球的免疫反应；ODN4006则对免疫反应无明显影响。此外，抑制性ODN3006能降低发炎状态之虾子的易感性。本研究结果可以提供开发不同效应之CpG-ODNs以应用于养殖业之参考。未来或许可以视养殖虾子的状态，选择最适效应的ODN以提升养殖期间虾子的存活。以受到感染且发炎的虾子为例，持续给予促进性ODN2050，也许会导致过度发炎反应而加速虾子的死亡；若给予抑制性ODN3006可能降低发炎而减缓虾子的伤害。
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user: 摘 要 本文提出了一种用于描述双组份爆轰现象的格子Boltzmann模型。为了模拟爆轰过程中的流动，我们使用双平衡态分布函数分别描述反应物和产物的密度、动量、能量；采用Lee-Tarver反应率函数描述化学反应。该模型能够实现化学反应和流动的自然耦合。数值结果表明，本文所提出的模型可以用来模拟爆轰现象。 关键词 :格子Boltzmann模型，双组份，爆轰现象 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 爆轰现象是伴有能量释放的化学反应动力学过程。爆轰过程释放的巨大能量曾造成了很多毁灭性的灾难，因此人们最初研究爆轰主要是在安全防护、防爆和熄爆等领域。随着对爆轰形成和传播机理的了解，人们开始对爆轰加以利用，特别是随着航空航天和国防事业的发展，爆轰已经成为研究的热点之一。 近年来，爆轰现象的数值模拟虽然得到了快速发展，但其物理建模仍面临两大挑战：一是如何描述爆轰波阵面，传统的方法虽然能够处理间断面，但不能忠实地描述波阵面。二是如何描述流场中的化学反应和能量释放的过程，主要依赖于更加合理的化学反应模型。在文献资料中常见的爆轰问题数值模拟方法有欧拉法 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 、ALE法 [ 4 ] [ 5 ] 、level set方法 [ 6 ] [ 7 ] 、VOF法 [ 8 ] 、阵面追踪法 [ 9 ] [ 10 ] 等。近年来，随着高速可压缩流体的格子Boltzmann建模和模拟的发展，格子Boltzmann方法也被用于模拟爆轰现象 [ 11 ] - [ 17 ] 。 本文提出了用于描述双组份爆轰现象的格子Boltzmann模型，为了模拟爆轰过程中的流动，我们使用双平衡态分布函数分别描述反应物和产物的密度、动量、能量；在连续极限下，该模型可以恢复Navier-Stokes方程。化学反应采用目前应用最为广泛的反应率模型之一Lee-Tarver反应率函数 [ 18 ] 描述。化学反应放能过程和流动过程相耦合，内能的增加引起压强的变化，进而影响流体的宏观流动。数值结果表明，本文所提出的模型可以用来模拟爆轰现象。
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user: 3. 数值例子 3.1. 带有黏性和热传导的活塞问题 考虑一均匀充满可燃气体的爆轰管，爆轰管左端为一稳定爆轰波，初始条件为： ( ρ ， u ， v ， T ， λ ) L = ( 1.35 ， 0.81 ， 0 ， 2.65 ， 1 ) ， (22) ( ρ ， u ， v ， T ， λ ) R = ( 1 ， 0 ， 0 ， 1 ， 0 ) . (23) 上边界和下边界为循环边界条件，左边界为固壁边界条件，右边界为流出边界条件。其它参数为：空间步长 Δ x = Δ y = 0.001 、时间步长 Δ t = 10 − 5 、爆热 Q = 1.0 、绝热指数 γ = 2.0 、化学反应温度阈值 T t h = 1.10 、网格数 N x × N y = 1000 × 3 ；Lee-Tarver反应率函数中的参数为 a = 1 、 b = 10 3 。 图1(a)~(d)给出了活塞速度 u p = 0.81 时，不同时刻的宏观物理量密度 ρ 、压力 P 、流速 u 和温度 T 。 图1. 在0，0.05，0.1，0.15，0.2，0.25时刻的带有黏性和热传导的活塞问题的宏观物理量曲线：(a) 密度 ρ ；(b) 压力 P ；(c) x方向的速度分量 u ；(d) 温度 T 图中可以清晰地观测到爆轰波的von Neumann峰、化学反应区和Taylor稀疏波等基本特征。此时活塞流速等于CJ爆轰的流速，爆轰波阵面与活塞之间有一个均匀态即CJ态，由于流动是以声速进行的，在活塞处生成的稀疏波不能赶上爆轰波阵面。 爆轰波的Hugoniot关系为 ρ 0 ( D − u 0 ) = ρ 1 ( D − u 1 ) ， (24) P 1 − P 0 = ρ 0 ( D − u 0 ) ( u 1 − u 0 ) ， (25) e 1 − e 0 = 0.5 ( P 1 + P 0 ) ( 1 / ρ 0 − 1 / ρ 1 ) + λ Q ， (26) 下标0和1分别表示爆轰波阵面前、后的物理量，D为爆轰波速度。为验证爆轰波的Hugoniot关系，我们测得此时爆轰波的速度 D = 3.1 ，通过格子Boltzmann模型求得爆轰波后的宏观物理量为 ( ρ ， u ， P ) = ( 1.35 ， 0.82 ， 3.54 ) ，带入(24)~(26)式，方程左端的计算结果为3.09，2.54，1.64，方程右端的计算结果分别为3.08，2.52，1.58，与左端值相比，三个方程右端对左端的偏差分别为3%，8%，4%。由于在爆轰波的Hugoniot中，忽略了黏性和热传导的影响，所以格子Boltzmann的模拟结果是令人满意的。数值结果充分表明，本文所提出的格子Boltzmann模型符合爆轰波的Hugoniot关系，可以用于爆轰的冲击起爆问题。 3.2. 爆轰波的正规反射和Mach反射 考虑一矩形计算域内均匀充满可燃气体，如图2所示。(a)~(d)不同颜色曲线分别表示从起爆至产生Mach反射过程中四个阶段的爆轰波。在相距为 2L 的A、B两点同时起爆，产生两个相同的柱面散心爆轰波a；这两列爆轰波传播到对称面处发生对撞形成b；接着继续向前传播产生正规反射波c；之后进一步向前传播产生Mach反射波d。由于在相互作用点处压强相对较高，所以在对称面附近会引起速度的增加，初始的Mach反射波会逐渐追赶上散心入射波，最后两爆轰波阵面趋于一致。计算域的初值条件为： ( ρ ， u ， v ， T ， λ ) = ( 1.36 ， 0.82 ， 0 ， 2.60 ， 1 ) ，在A点和B点处， ( ρ ， u ， v ， T ， λ ) = ( 1 ， 0 ， 0 ， 1 ， 0 ) ，其他位置. 网格数 N x × N y = 1000 × 3 ，其他参数与图1相同。 图3(a)~(d)给出了爆轰波正规反射和Mach反射的演化过程。由于两爆轰波关于对称面对称，为简单起见，我们只给出了下半个计算域内不同时刻流场的压强分布。图3(a)为爆轰波的起爆，并产生爆轰波的过程；图3(b)为爆轰波的正规反射；当入射角大于极限角时，正规反射开始向Mach反射转变，如图3(c)所示。此时，计算得到极限角的解析值 [ 21 ] 为 α c = 27.67 ∘ ，通过本文模型所得到的极限角为 α ′ c = 26.45 ∘ ， 图2. 爆轰波的正规反射和Mach反射模型示意图 图3. 爆轰波正规反射和Mach反射的演化过程：(a) 起爆产生爆轰波；(b) 爆轰波的正规反射；(c) 爆轰波正规反射向Mach反射转变；(d) 爆轰波的Mach反射 与解析值相比，本文模拟结果与解析值的相对误差约为4.1%。由于格子Boltzmann模型包含了粘性和热传导的影响，其结果是令人满意的；图3(d)为爆轰波的Mach反射。在爆轰波相互作用点附近形成三波点A，其中AB为入射的爆轰波，AC为Mach杆，AD为反射的冲击波，与文献 [ 22 ] 所得结果相吻合。
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user: 4. 结论 本文提出了用于双组份爆轰的格子Boltzmann模型。流场采用两个平衡态分布函数分别描述反应物和产物的密度、动量和能量。使用Lax-Wendroff有限差分格式和二阶中心差分格式将格子Boltzmann方程离散，使模型既适用于低速不可压流体，又适用于高Mach系统。化学反应采用Lee-Tarver反应率函数描述，实现了化学反应和流体流动的自然耦合。通过对带有粘性和热传导的活塞问题以及爆轰波正规反射与Mach反射问题的计算，数值结果表明，本文所提出的模型能够用于爆轰问题的数值模拟。
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user: 摘 要 为了解中国主要沙漠地表沉积物之间的关系，分别在毛乌素沙地、库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠、塔克拉玛干沙漠和柴达木沙漠取样，分析了7种常量元素(Na、K、Ca、Mg、Al、Fe、Si)含量。分析结果表明：七大沙漠(沙地)地表沉积物的Mg和Ca含量有较大差异；其地表物质都处于风化初级的脱Ca、Na阶段。按风化程度可划分为三个区域：1) 毛乌素沙地。2) 柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠。3) 库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠；洛川黄土的常量元素组成与塔克拉玛干沙漠和柴达木沙漠十分接近，证明黄土高原降尘来自塔克拉玛干沙漠和柴达木沙漠。 关键词 :沙尘暴源区，常量元素，风化，关系 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 沙尘暴溯源的研究是沙尘暴监测和灾害管理基础研究的重点，通过研究不仅能够了解过去和现在的全球气候系统运行规律 [ 1 ] ，而且可为预防沙尘暴和改善环境提供建议和方法。在自然条件下，沙尘源区表面物质的组成取决于下垫面，特别是母质的情况 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] ，在地质发育过程中，沙尘源区表面物质虽然都会受到风化和包括生物破损、盐碱化、物理破损等破损过程的影响 [ 5 ] ，然而在一定范围内地区风化特征还是相似的 [ 6 ] ，但在大范围区域会存在差异。所以不同的地区往往会有特定的矿物组合 [ 7 ] ，不同地壳的特征会形成不同的元素特征 [ 8 ] [ 9 ] 。沙尘暴源区元素特征的探讨有同位素 [ 10 ] 、微量元素 [ 6 ] [ 11 ] 以及矿物组合 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] 等方法但常量元素分析方法则更加的方便和实惠。 我国的北方和西部是世界上重要的沙尘物源地 [ 15 ] [ 16 ] ，通过三大传输路线 [ 17 ] ，沙尘传送到我国的华北，往往会造成严重的环境事件，甚至在我国东边日本和北太平洋和西边的格陵兰岛的降尘也被证明来自中国 [ 16 ] [ 18 ] [ 19 ] 。目前，虽然有学者 [ 7 ] [ 18 ] [ 19 ] 在沙尘源区的地质特征、地质演化上有所探讨，但采样难度大、典型性不强的问题还十分严重，难以反应我国沙尘源区常量元素特征真实情况。为此，本文在我国主要沙漠(沙地)广泛的采集表层样品，进行常量元素分析，以此探讨我国主要沙漠的(沙地)地质特点及其相互关系，掌握各源区表面元素特征和风化演化特点，为沙尘溯源和沙尘监测以及了解古气候变化和大气循环提供理论依据。
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user: 2. 采样及其实验方法 2.1. 采样 按我国沙尘暴源区分布情况分别在我国西部毛乌素沙地(Mu)、库布其沙漠(Kq)、乌兰布和沙漠(Ul)、腾格里沙漠(Tg)、巴丹吉林沙漠(Bd)、塔克拉玛干沙漠(Tk)、柴达木沙漠(Cd)的流动沙丘或沙岗迎风面无植被区域上部采样。采样地点为远离公路、农田等人类干扰严重区域。采样地点见图1、采样信息见表1。 2.2. 实验方法 2.2.1. 常量元素的实验方法 准确称取沙样(过100目) 0.5 g于50 ml聚四氟乙烯烧杯中，加入10.0 ml HClO 4 和10.0 ml HF，轻轻摇动，混合均匀过夜。第二天在通风柜内用可条电热板控温加热消化，以不沸腾为准，直至冒白烟为止。冷却后，再加入5.0 ml HF，继续消化，直至冒白烟并蒸发近干。冷却后，加入4 ml 2 mol/L HCl溶液，加热溶解残渣，用超纯水定容于50 ml容量瓶中，摇均后用干滤纸过滤在10 ml塑料管中，然后用美国Thermo公司的IRIS Intrepid II XSP等离子发射光谱仪进行试验。测量的元素有Al、Fe、Ca、Na、K和Mg。 图1. 采样地点分布图 Table 1 Sample informatio 区域 采样范围 个数(n) 东经(E) 北纬(N) 毛乌素沙地 107˚09'21.32'' 109˚53'19.7“ 37˚58'39.5“ 39˚44'5.6“ 12 库布其沙漠 107˚12'13.95'' 108˚31'54.56'' 39˚34'11.75″ 40˚48'43.45“ 8 乌兰布和沙漠 105˚45'29.21'' 106˚51'14.55'' 39˚46'16.99“ 40˚45'21.3“ 8 腾格里沙漠 102˚55'21.2'' 105˚29'59.56'' 37˚28'29“ 38˚47'20.25 9 巴丹吉林沙漠 103˚8'9.8'' 104˚43'34“ 40˚23'30“ 41˚5'33.8“ 3 塔克拉玛干沙漠 80˚47'36.2'' 89˚23'38“ 36˚55'26.7“ 39˚12'18.5“ 4 柴达木沙漠 93˚46'50.4'' 100˚14'29.1“ 36˚14'0.74“ 37˚37'23.2“ 5 表1. 采样点信息 2.2.2. Si元素的实验方法 Si元素的测量则是根据GB7873-87使用容量法测量。过程为：称取2 g NaOH于坩埚高温使NaOH熔融，冷却加过100目筛子的样品，高温加热10 min，冷却将样品转入塑料杯并加入15 ml浓硝酸，加入3 g氯化钾并加入10 ml 15%氟化钾溶液形成氟硅酸钾沉淀，沉淀5 min，快速过滤，将沉淀物到入原塑料杯中，加入酚酞和氢氧化钠中和未沉淀的酸，最后将烧杯加入沸水至200 ml，加入酚酞，并加入氢氧化钠使溶液至微红色，记下消耗的氢氧化钠体积，换算成二氧化硅含量。
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user: 4. 讨论与结论 4.1. 讨论 4.1.1. 元素差异和各个沙漠(沙地)元素配分差异 地表碎屑常量元素特征不仅受到母岩特征控制 [ 2 ] [ 4 ] [ 28 ] ，还会受到地质地貌(主要为风、水等外力作用)、易溶盐影响 [ 25 ] 。降水量较少的区域地表的Ca元素则含量较高 [ 27 ] ，降水量大的地区含Mg元素的碎屑风化后容易造成Mg的淋失 [ 25 ] 。而本次采样横跨干旱和半干旱区域，降水量差别较大，在所有的样品中Ca的变异系数高达43%、Mg为32%也证明地表的Ca、Mg元素含量与降水量有直接关系。而K、Na、Si、Al、Fe均受到粒径大小 [ 4 ] [ 37 ] [ 38 ] 和母岩的影响。在本次研究中，样品均在消解前都过来100目筛选，即所有样品粒径均是小于0.15 mm。因此这些元素差异主要是母岩和风化的不同造成的。 4.1.2. 风化特征 由于我国西部的气候原因，西部地区地表碎屑岩石风化外部动力缺失 [ 23 ] 致使长石的风化处于脱钙、钠的初步阶段。风化指数均是50左右，如图5所示，各个数据点都是与A-CN平行。相差不是很大，与 图5. A-CN-K三角图 Zhijun Gong [ 39 ] 等利用石英的释光也得到类似的结果，然而利用CIA与Na/K数据点分布图(图6)，可以看出从左到右分别为毛乌素沙地、柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠以及库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠。其中毛乌素沙地的绝大部分数据点处于未受化学风化区域，Na/K值均是较大，这与毛乌素沙地独特的气候条件和沙地的物源有很大的联系 [ 12 ] [ 30 ] 。与毛乌素相似但又有区别的是柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠，两大沙漠采样数据点有几乎一半的点落在未受化学风化的区域，且这两大沙漠的元素配分也十分的相似(图4)，从沙漠物源的角度考虑，塔克拉玛干沙漠物源与天山、昆仑山 [ 5 ] 以及原始河流的冲积、沉积 [ 2 ] 、冰川过程、风积过程 [ 12 ] 都有紧密的联系。鲍峰 [ 14 ] 等通过矿物分析，总结了柴达木沙漠的物源是附近的高山(阿尔金山、阿腾能山等)碎屑通过一系列的风化和察尔汗盐湖退化后提供了大量的物源。虽然以上证据表明柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠物源有所不同，但从大陆板块考虑这两大沙漠分别属于柴达木板块和塔里木板块 [ 40 ] ，并且研究发现两者在O [ 41 ] 、Si、Nd、Sr [ 42 ] 都非常相似并且与其他地区有显著的不同，这就说明两者在原始岩石或者板块有相似性 [ 39 ] 。 库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠在分布图数据点落的区间是相似的，这四大沙漠(沙地)样品都是CIA均大于50，且Na/K分子摩尔比较小。从地理位置考虑，这四大沙漠(沙地)均距离较近，库布其沙漠和乌兰布和沙漠、巴丹吉林沙漠被黄河分割，腾格里沙漠和乌兰布和沙漠、巴丹吉林沙漠只有贺兰山之隔，自然条件相似。而且无论通过锆石形态 [ 12 ] [ 43 ] 还是通过U-Pb重矿物的特征研究 [ 44 ] 都表明这四大沙漠之间都有千丝万缕的联系。而且这四大沙漠均处在阿拉善板块 [ 40 ] ，有相似的同位素特征 [ 42 ] 。 在所有的样品中均与洛川黄土和降尘有明显的区别，洛川黄土和降尘的风化程度更高，主要是因为黄土高原是沙漠化的过程，是降尘的堆积 [ 45 ] ，降尘是风选的较小的颗粒 [ 36 ] ，而颗粒越小其风化程度也越高 [ 37 ] 。 4.2. 结论 通过对七大沙漠(沙地)的常量元素分析，Mg和Ca的变异系数最大而且具有很好分辨度，因此在研究沙尘物源地表的地质特征和降尘物源分析中是非常合适的目标元素。 在我国广袤的西部地区，人烟稀少、植物覆盖度较低、自然条件恶劣。外在驱使地表风化的动力不足，因此在所研究的七大沙漠(沙地)地表碎屑风化程度低，普遍处于初等化学风化状态。 图6. 风化特征图 常量元素配分特征表明，洛川黄土元素配分接近于塔克拉玛干沙漠和柴达木沙漠的特征，与其余的地区有较大的区别，所以可以初步确定黄土高原的降尘是来源于塔克拉玛干沙漠和柴达木沙漠。 沙漠(沙地)碎屑的形成，要经过母岩、风化、搬运、沉积等一系列的作用，有的甚至会重复出现以上作用，所以决定地表碎屑物化学组成的包括母岩的组成、风化的程度以及搬运或沉积的筛选。在本次研究中所有的样品都是统一经过100目筛子的筛选，所有的采样点风化程度都比较相似，处于50左右。但在经过风化指数和元素配分的综合考虑后，可将研究区域划分为三个层次，分别为：1) 毛乌素沙地，2) 柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠，3) 巴丹吉林沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和库布其沙漠。
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user: 摘 要 建立了某柴油机的三维水套模型，并应用计算流体动力学软件FIRE分析发动机加热系统流场，对比了多种设计方案下对发动机各缸流量均匀性、加热快速性，并对该发动机进行了试验验证。结果表明：计算与试验相符。 关键词 :柴油机，水套，冷启动，CFD Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 当环境温度低于−40˚C，不通过其他手段或措施，汽车无法靠本身的起动装置自行起动 [ 1 ] 。为了解决这类冷启动问题，有的在发动机外部布置一个锅炉加热水系统。该系统在发动机启动前将发动机内部冷却液从柴油机某合适部位引出，经过锅炉系统的循环水泵进入锅炉，经过锅炉加热后的冷却液返回柴油机内部循环流动加热发动机。该系统设计有几个关键点需要注意：一是加热速度快，最简单的办法是加大锅炉功率及循环水流量，但是这带来耗能多、布置空间紧张等的问题，因此要求锅炉热水尽可能多的流经发动机本体，尽量不要走发动机内部小循环通道流动；二是各缸加热尽量均匀；三是发动机正常启动后锅炉内部循环不要出现反向流动导致锅炉损坏；四是单向阀目前在温度−50˚C~150˚C大范围工作可靠性及耐久性差，尽量不用。 由于在低温状态下节温器关闭了大循环，因此计算不考虑大循环管路及水箱等部件，只是针对柴油机本体水套进行，用加热水经过发动机各缸的流量评价加热均匀性，用经过小循环通道被短路的流量占比来评价加热的快速性。
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user: 2. 锅炉加热水系统优化计算 2.1. 计算模型及方案 本次计算水套网格模型如图1所示，使用Hypermesh对几何模型进行处理，生成面网格，使用AVL Fire自动网格生成器FAME HYBRID生成体网格，最大网格尺寸4 mm，最小尺寸1 mm，总网格数约425万个。 节温器座小循环通道内在某些方案内安装有单向阀(如图2所示)，针对有单向阀的情况计算时直接认为通道完全不通。 图1. 水套网格模型图 计算方式为标准的求解N-S方程组迭代求解方式：给定初场，然后通过联立求解每个网络单元上的N-S方程组，不断迭代，直到计算达到收敛。计算中对于压力项和速度项之间的耦合关系采用SIMPLE算法，使用的湍流模型为k-ε两方程湍流模型，近壁面采用了标准壁面函数法。 计算方案具体见表1。方案5是在方案2基础上将节温器接口1管内径由原来的10 mm加大到14 mm，机体横向水道接口内径由原来的12 mm加大到18 mm。 2.2. 边界条件 采用稳态计算，进水口流量根据锅炉水泵性能按20 L/min计算，进口水温按试验温度−40˚C设置；出水口设置为压力：100，000 Pa；其余为壁面边界，考虑重力，不考虑传热。工质为water/glycol，体积分数各50%。 2.3. 计算结果与分析 模拟结果主要从压力、流速、流量等方面进行分析说明。 2.3.1. 压力计算结果 各方案进出口压差对比柱状图如图3所示。除了方案5加大进出口直径阻力非常小外，其余各方案总压差在16~21 kPa之间，相差不大。 图2. 节温器座小循环管道内安装单向阀的装配图 Table 1 Simulation case lis 计算方案 单向阀状态 进水口位置 出水口位置 方案标识 方案1 不装 水泵背板接口 节温器接口1 In-pump-open 方案2 不装 横向水道接口 节温器接口1 In-manifold-open 方案3 装 水泵背板接口 节温器接口1 In-pump 方案4 装 横向水道接口 节温器接口1 In-manifold-close 方案5 不装 横向水道接口 节温器接口1 In-mani-open-enlarge 方案6 不装 节温器接口1 横向水道 out-manifold-open 方案7 不装 节温器接口2 横向水道 out-manifold-open 2 表1. 计算方案列表 2.3.2. 流速计算结果 各方案缸垫上水孔截面速度矢量图如图4所示，从图中可以看出方案3和方案6缸垫孔处的流速相对较高和较均匀，方案1各缸均匀性还可以，但是由于小循环短路流量占比大，通过机体缸盖的水流量小。 图5为方案6节温器座附近截面速度矢量图，从图中可以看出，在方案6节温器小循环口周围存在较大速度的垂直流动，产生的水墙阻碍水从小循环通道流动，这就是小循环流量低的原因。方案7稍微改动节温器部位的进水位置小循环流量就大幅度增加，因此一定要注意选择节温器接口1，不要选择接口2。 2.3.3. 流量计算结果 各方案对应各缸缸盖口流量占比如图6所示，从图中可以看出：方案6各缸流量相对较大，经过机体缸盖的流量占比达到92.9%，只有7.1%的流量经过小循环被短路；且方案6各缸比较均匀，第2缸流量最小，占比12.8%，第5缸流量最大，占比18.3%。方案6迹线图及对应支路流量占比结果见图7。其余方案结果在此不展示。 2.3.4. 各方案关键计算结果对比 表2为各方案关键结果评价，综合评价认为方案6最优。
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user: 3. 锅炉加热水系统试验验证 图8为各方案对应各缸缸盖口18分钟温升测试数据对比(方案5由于需要改变零件尺寸未验证，由于方案6结果已经满足整车厂要求，且台架资源紧张，方案7未再验证)，从图中可以看出：方案6各缸出水口最低温升达到57.1˚C，比其他方案中较优的方案3 (40˚C)高17.1˚C；平均温升达到65.6˚C，比其他方案中较优的方案4 (49.5˚C)高16.1˚C。