摘要：Insulin is widely used in treating diabetes, but still needs to be administered by needle injection. This study investigated a new needle-free approach for insulin delivery. A portable powder needleless injection（PNI） device with an automatic mechanical unit was designed. Its efficiency in delivering insulin was evaluated in alloxan-induced diabetic rabbits. The skin irritation caused by the device was investigated and the results were analyzed in relation to aerodynamic parameters. Inorganic salt-carried insulin powders had hypoglycemic effects, while raw insulin powders were not effective when delivered by PNI, indicating that salt carriers play an important role in the delivery of insulin via PNI. The relative delivery efficiency of phosphate-carried insulin powder using the PNI device was 72.25%. A safety assessment test showed that three key factors（gas pressure, cylinder volume, and nozzle distance） were related to the amount of skin irritation caused by the PNI device. Optimized injection conditions caused minimal skin lesions and are safe to use in practice. The results suggest that PNI has promising prospects as a novel technology for delivering insulin and other biological drugs.

摘要：边界层发生分离的两个必要条件是流体粘性和正压梯度,设计外形使其表面具有尽量大的负压梯度区域,延缓边界层转捩和流动分离,从而达到减阻目的。本文采用基于细长体理论的流动不分离外形设计方法,设计临界速度为100 m/s的航行体外形,运用数值仿真分析其在不同速度和攻角情况下的流动特性。研究发现,0°攻角下仿真得到的压强分布与理论计算结果一致,摩擦阻力与估算结果一致,证明可以通过外形设计使航行体边界层在高雷诺数条件下保持层流流动不分离状态,以达到大幅减阻的目的;小攻角不会破坏航行体表面流体附着状态,但攻角会使流动出现横向漩涡,边界层发生转捩,使阻力明显增加,但减阻效果仍然存在。

摘要：随着智能可穿戴设备的普及,其能源供应问题愈加突出,一种绿色且高效的供能系统有待被研发。纤维基能源转换器件凭借着其优异的可集成性和宏观可调性,在柔性穿戴领域受到了越来越多的关注,有望成为解决新一代能源供给问题的有效方案。为进一步深化对纤维基能源转换方案的认识,本文主要回顾了压电、热电和磁电纤维基能源转换器件的最新研究与应用进展,重点讨论了压电纤维、热电纤维和磁电纤维的制备方法、性能分析和可穿戴应用,最后提出了纤维基能源转换器件在应用中所面临的问题与挑战,并对其未来的发展趋势进行了展望。

摘要：针对多水面船协同控制过程中存在的时变海洋环境干扰、模型参数不确定性、速度测量值未知和输入饱和的问题,提出一种基于非奇异快速终端滑模的固定时间分布式协同控制方案,该方案可保证协同控制系统的全局固定时间稳定性.首先,设计一个固定时间扩张状态观测器,用于估计速度和集总干扰(包括时变海洋环境干扰和模型参数不确定性);其次,设计一种新型的固定时间辅助动态系统处理输入饱和;再次,基于固定时间非奇异快速终端滑模面提出一种分布式抗饱和的滑模控制器,消除系统的奇异性,并且使得收敛时间上界独立于系统的初始状态;最后,为了避免在编队控制律中使用邻船的加速度,设计一种改进的一致鲁棒精确微分器估计邻船的加速度信息.仿真结果验证了所提方案的有效性.

摘要：地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论上研究了地电阻率观测中信噪比和观测精度之间的关系,分析了地表和井下不同观测装置条件下信噪比的变化情况。当供电电流不变且主要受到均匀场的干扰影响时,减小极距可有效提高测量的信噪比。当地表装置的测量极距缩小为原来的1/3,或井下装置的测量极距缩小为原来的1/4时,信噪比可提高约20dB。以江宁台不同深度、极距观测结果为例,讨论了江宁台井下装置设计的合理性。文中研究结果可为今后地电阻率观测装置的设计和观测场地的选择提供参考。

摘要：为防止新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝在强度破坏前发生稳定性破坏,导致整个结构失效,基于新结构构件受力的简化计算方法对其局部稳定性和整体稳定性进行了分析。采用能量法推导了局部失稳时张弦梁结构平面内屈曲荷载公式,避免了直接求解张弦梁结构的内力,极大地提高了求解效率;分析了矢跨比和垂跨比对屈曲荷载的影响;提出了空库、半库和满库工况下新结构整体失稳破坏的安全稳定性系数计算方法。结合理论分析,升级了新结构设计计算软件,优化了算法,开发了稳定性计算模块。利用SAP2000建立了有限元模型对理论分析进行验证,结果表明:得到的张弦梁结构平面内的屈曲荷载计算值与有限元计算值吻合较好,可作为张弦梁结构平面内稳定性设计的依据;矢跨比和垂跨比的增大均有利于提高张弦梁结构的平面内稳定性;新结构工程应用时,张弦梁结构参数的选取可参考两铰拱给出,其空库和半库工况下整体失稳破坏要早于强度破坏,应着重考虑其整体失稳破坏,特别是空库工况下中柱的倾覆。

摘要：以超低温蝶阀为研究对象、LNG液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)为流体工质,利用Solidworks软件对蝶板的结构尺寸进行参数化处理。基于计算流体力学数值模拟技术,利用Ansys软件对蝶阀开展流-热-固单向耦合计算分析,计算90°~10°不同蝶阀开度下蝶板的流量系数,及蝶阀开度10°下不同蝶板结构参数对蝶阀流通性能、蝶板位移及应力行为的影响。计算结果表明:减小蝶板厚度可以显著增强蝶阀的流通性能,降低蝶板所受最大应力;降低轴颈厚度对蝶阀流通性能提升效果较弱,但可以有效降低蝶板所受最大应力。

摘要：对于地形复杂、范围广阔的荒漠环境,当前的地图模型存在占用存储空间过大的问题;同时在复杂地形下,当前的全覆盖路径规划算法能量消耗大,无法适用于在线条件.对此,提出一种在线的全覆盖路径规划算法及相应的地图模型.首先,介绍一种变分辨率的三维栅格地图模型.其次,分析机器人在非平面环境下进行全覆盖任务的能量消耗问题,得出最节约能量的覆盖方式.在对平坦地形的覆盖中,基于优先级覆盖的思想,对传统的牛耕法覆盖做出改进,拓展为8个方向.然后,针对非平坦地形提出一种在线的面向地形的区域分解方法,在全覆盖过程中根据高度将特殊地形区域分解出来单独覆盖.在子区域内部,对特殊地形抽象得到斜面模型,引入地形变化函数,形成新的优先级遍历方法,并设计一种针对性的避障策略以进一步减少能量消耗.最后,对所提出的算法进行仿真验证以及机器人实验.仿真验证和实验结果表明,相比于其他算法,所提出算法能显著减少全覆盖过程中的重复率以及机器人总能量消耗.

摘要：基于结构抗震韧性设计理念,提出一种可更换部件的钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩,以改善高墩桥梁的抗震性能。为明确新型组合高墩的正截面承载力,开展了轴心和偏心受压试验,获得其轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-应变曲线和破坏模式。以验证后的有限元模型为基础进行参数分析,探讨荷载偏心率、高墩长细比、软钢板厚度对新型组合高墩受压承载力的影响。研究结果表明:新型组合高墩在轴心和偏心受压下均产生了明显的面内整体弯曲变形,破坏模式均为整体弹塑性失稳破坏。偏心受压试件的承载力随偏心率或长细比的增大呈明显下降趋势,且两者的影响近似相互独立,当偏心率由0增至0.54时,承载力最大降低了约49%;当长细比由4增至79时,承载力最大降低了约38%。软钢板厚度由1 mm增加至10 mm,轴压承载力最大仅提高约9.5%,偏压承载力最大可提高约25%。将新型组合高墩简化为平腹杆格构柱,考虑软钢板对柱肢和钢系梁的约束作用,建立了新型组合高墩轴压承载力的计算公式。采用稳定系数和偏心率折减系数相乘得到承载力总折减系数,得到偏压承载力计算公式。该文建立的实用计算公式的计算结果与试验结果和有限元计算结果吻合良好,可用于新型组合高墩的正截面受压承载力计算。

摘要：山茶油素有"东方橄榄油"美誉,实现掺假山茶油的鉴别具有重要实用价值,采用近红外光谱技术对掺有葵花油的山茶油进行检测。分别以1%,5%,10%为梯度制备掺假比例不同的山茶油样品,并根据掺假比例将其分为A组(0%~5%)和B组(6%~10%)共11个样品,C组(15%~40%)6个和D组(50%~100%)6个样品。将每个掺假样品充分混匀后再分为9份,依次采集其1 000~2 500nm范围的吸收光谱,共获得207条光谱曲线。每组样品的光谱数据按2∶1随机分为训练集与验证集。经去除首尾噪声后,通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)降维,并利用前四个主成分建立了鉴别山茶油不同掺假等级的主成分-支持向量机判别模型,训练集与验证集的总体判别准确率分别达96.38%和94.20%;进一步,通过对前四个主成分的载荷系数的分析,并结合原始光谱,提取建模过程中权重较大的波长并解析其化学含义,最终确定出五个特征波长:1 212,1 705,1 826,1 905及2 148nm,以此波长重新建立近红外特征光谱山茶油掺假等级判别模型,对训练集与验证集的总体判别准确率也达到了94.20%和92.75%。研究结果表明,利用近红外光谱和特征光谱均能够较好实现山茶油掺假等级的鉴别,同时所建立的近红外特征光谱模型也为设计相应的掺假山茶油实用便携式检测仪器提供了理论基础。