摘要：细胞划痕尺寸的定量控制是探究细胞迁移过程的先决条件。该文基于微流控技术,设计了一种利用胰蛋白酶消化法制造细胞划痕的微流控芯片,提出了基于流量控制定量调控细胞划痕尺寸的方法,并通过数值仿真、荧光素可视化实验以及细胞实验对该方法进行了分析和验证。荧光粉实验与数值仿真结果表明,荧光粉溶液宽度,等效于划痕宽度,与荧光粉溶液流量比成正比例线性关系。在总流量一定情况下(Q0=100μl/min),增加荧光粉溶液流量(Q2=50μl/min)可减小分子横向扩散的影响,维持主通道内划痕宽度的一致性。内皮细胞划痕实验结果有效证明了基于流量控制胰蛋白酶消化产生细胞划痕方法的可行性,且与数值仿真和荧光粉可视化实验结果吻合良好。该文设计的微流控芯片及细胞划痕尺寸定量控制方法为研究细胞迁移和开展内皮细胞划痕愈合实验提供了有效的实验平台。

摘要：有关叶片式气液混输泵全流道内流场特性的研究还不充分,因此选取空气-水作为输运介质,基于ANSYS_CFX对一叶片式气液混输泵进行全流道数值模拟。计算域采用ICEM_CFD和TurboGrid进行了结构化网格划分。通过数值计算获取的外特性数据与试验数据进行对比,数值计算方法的可靠性得到了验证。计算结果显示,不同进口含气率下叶轮流道内的气体主要聚集在叶轮出口轮毂处的吸力面附近且随着进口含气率的增加,气体在该处的聚集程度增强,分布的不均匀度增加。9%、15%和21%进口含气率下叶轮内流体的最大湍动能分别是3%进口含气率下的1.07倍、1.53倍和1.83倍。不同进口含气率下导叶内的气体均在轮毂处聚集,且沿着流动方向,轮毂处的气体逐渐向主流区扩散。9%进口含气率下,叶轮内气体的聚集程度随着流量的增加逐渐减小,而导叶内的气体在设计流量(Qd)时聚集程度最大,大流量(1.25Qd)次之,小流量(0.75Qd)最小。以上研究结果更深入地揭示了叶片式气液混输泵的内流场特性,可以为该类泵的优化设计提供参考,提高其输运效率。

摘要：本文介绍了自然通风的作用原理及其在实际生活中的应用,并举出国内外自然通风应用的建筑实例。通过对自然通风技术研究现状的总结,展望了今后良好的发展前景。

摘要：A novel optimization design method for the multiphase pump impeller is proposed through combining the quasi-3D hydraulic design（Q3DHD）, the boundary vortex flux（BVF） diagnosis, and the genetic algorithm（GA）. The BVF diagnosis based on the Q3DHD is used to evaluate the objection function. Numerical simulations and hydraulic performance tests are carried out to compare the impeller designed only by the Q3DHD method and that optimized by the presented method. The comparisons of both the flow fields simulated under the same condition show that（1） the pressure distribution in the optimized impeller is more reasonable and the gas-liquid separation is more efficiently inhibited,（2） the scales of the gas pocket and the vortex decrease remarkably for the optimized impeller,（3） the unevenness of the BVF distributions near the shroud of the original impeller is effectively eliminated in the optimized impeller. The experimental results show that the differential pressure and the maximum efficiency of the optimized impeller are increased by 4% and 2.5%, respectively. Overall, the study indicates that the optimization design method proposed in this paper is feasible.

摘要：往复活塞式压缩机是石油、天然气行业及其他工业生产中必不可少的关键设备。考虑实际气体的相对摩尔质量、压缩因子以及生产过程中的相变、漏气等因素,建立了往复活塞式压缩机的实际功率计算模型,并结合某气矿增压站的实际运行数据,计算得到压缩机组的实际运行能耗指标,其计算功率值与实际测算功率值误差低于2.4%,验证了模型的合理性。该增压站增压机组由于运行时间较长、冷却系统性能降低及气阀关闭不及时造成压缩机运行时率不高,为此给出清除冷却器管束沉积物并合理设计气阀的建议。

摘要：目的单细胞动力学探究力学和生化因素对细胞结构和功能及整体行为的影响,可比经典的单细胞生物学提供更全面的动态信息。基于微流控技术对力学和生化信号组合刺激下的单细胞动力学响应进行高通量的检测与分析。方法结合水动力学原理,优化设计可用于大量单细胞稳定捕获、且能定量加载相同动态力学与生化刺激的微流控阵列。

摘要：目的纳米药物在骨关节炎(osteoarthritis,OA)软骨损伤修复方面展现出巨大潜力,其修复作用不仅受软骨微观结构和内部关节滑液流动的影响,还受外部力学加载的动态调控。由于真实人体关节软骨环境极其复杂且是动态变化的,纳米药物的作用难以在体评估,相关规律和机制尚不明确。有鉴于此,本研究拟结合微流控芯片与仿软骨水凝胶构建可同步模拟真实软骨微观结构与力学环境的微流控软骨模型,为纳米药物治疗OA软骨损伤提供有效的体外分析平台。方法首先,基于天然软骨的微观结构和化学组成,结合液滴微流控技术,设计并制备具有类软骨陷窝微观结构且力学性能可控的水凝胶;其次,模仿人类关节结构,基于所发展的仿软骨水凝胶和微流控芯片构建微流控软骨模型;最后,结合显微粒子图像测速实验和细胞实验,验证所构建软骨模型的有效性和可靠性,进一步探索力学加载与纳米药物的协同效应在OA治疗方面的作用及机制。结果构建同步模拟真实软骨微观结构与力学环境的微流控软骨模型,揭示力学加载与纳米药物协同调控OA软骨修复的作用规律及潜在力学生物学机制。结论本文工作可为定量评估纳米药物并优化递送策略,进而改善OA药物治疗效果提供科学依据。

摘要：目的目前,动静脉内瘘(arteriovenous fistula,AVF)处不同特征壁面剪应力(wall shear stress,WSS)刺激引起的内膜增生是导致AVF狭窄与闭塞的主要原因。然而,相关的力学生物学机制尚不明确。方法本课题组前期通过构建微流控芯片系统,探索了AVF处内膜增生的力学生物学机制。首先,以AVF功能正常与失功的患者为采集对象,利用彩色超声多普勒仪获取病人AVF处不同位置血流动力学信号(轴心流速及血管内径等)的变化曲线;其次,通过血流动力学方法设计和构建微流控芯片及其外部流体驱动及信号检测系统;再次,整合芯片及其外部系统构建可重现AVF处血流动力学信号特征的微流控芯片系统,基于该系统研究AVF处不同变化特征的血流动力学信号刺激对胞内促细胞活性物质浓度的影响,进而分析AVF处内膜增生的力学生物学机制。结果和结论最后,通过血流动力学理论分析、数值仿真和实验结果发现,该AVF微流控芯片系统可重现体内AVF处的WSS信号;不同力学信号刺激下内皮细胞表现出不同特征的力学生物学响应。上述结果说明所构建的微流控系统可用于获取AVF处内膜增生的力学生物学机制,而且对应的细胞实验研究结果可作为今后优化AVF手术策略,以及防治AVF处内膜增生的理论依据。