摘要：了解人工肝中空纤维膜组件传质行为对其高效解毒具有重要指导意义。建立了中空纤维膜组件内流动传质的三维数值模拟模型,研究了小分子胆红素与大分子牛血清白蛋白(BSA)在组件内的传质行为,讨论了管程流量、壳程流量、中空纤维管长度对胆红素与BSA传质的影响。研究结果表明小分子胆红素的传质方式是对流传质和扩散传质二者兼具,而大分子BSA的传质方式以对流传质为主;胆红素和BSA的清除速率随着管程流量增大而提升,也随着中空纤维管长度增加而提升;随着壳程流量增大,胆红素的清除速率先快速提升再缓慢上升达到渐近值,而BSA的清除速率随壳程流量增大而逐渐减小。研究成果可以为人工肝中空纤维膜组件的结构优化设计和临床操作参数提供依据。

摘要：介绍了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)“人才”和“研究”两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基金改革探索、加强人才培养和研讨未来发展方向等方面的具体举措,并展望了2024年的主要工作。

摘要：液压四足机器人具有离散的落足点和较大的负重能力等特点,在无人监测、灾难救援和物资运输等场景中具有广阔的应用前景和重要的研究价值。作为四足机器人最关键的运动单元,肢腿单元的重量直接影响其动态性能。因此,根据肢腿单元的运动特点开展轻量化设计显得尤为重要。针对SpurlosⅡ肢腿单元的大腿结构存在较多冗余重量的问题,利用变密度惩罚法对其进行拓扑优化,通过基于B样条拟合二维切片轮廓的方法对优化后的网格型模型进行重构。针对模型重构带来的局部应力集中问题,引入晶格填充结构,实现局部优化。优化后,大腿部件的重量为1007.19 g,降低了36.01%;大幅度减重的同时,大腿部件的最大等效应力降低了1.41%。最后,优化后的肢腿单元在不同频率下的轨迹跟踪试验中表现出的更好的动态特性,证明所提出方法的有效性。

摘要：随着现有工程问题高非线性、高计算复杂度、高维度等特征的凸显和对低成本高保真度仿真模型的要求,基于多学科耦合的工程结构多目标优化设计求解难度显著提高,且计算量大,这一问题引起了广泛的研究。针对这一挑战,本文提出了一种基于混合指标自适应采样代理模型实现工程结构多目标优化设计的方法。为降低优化设计成本,综合考虑了优化设计空间的全局探索与局部开发特征,提出了一种基于Voronoi区域划分的混合指标自适应采样方法,用于全局代理模型构建,经与不同案例及方法对比测试,在保证精度的前提下显著降低了样本数量;为实现工程结构多目标优化问题的求解,提出了一种基于优势面旋转投影和区域划分新型拥挤度算子的多目标优化设计NSGA-Ⅱ-RD(Improvednon-dominatedsortinggenetic algorithmⅡbased on a rotation and density operator,NSGA-Ⅱ-RD)算法,经与不同算法对比测试,该方法求解收敛速度更快且计算结果准确。最后,将提出的混合指标采样代理模型构建方法与NSGA-Ⅱ-RD算法结合,在绝缘栅双极晶体管母排的结构设计上进行应用,针对母排的质量、电路压降与疲劳损伤进行多目标优化设计。结果表明,该方法不仅保证了母排的轻量化与良好导电性能,还使其具备了更好的抗超声焊接疲劳性能。同时,验证了该方法在保证低成本与高精度仿真模型的前提下,能够有效解决实际工程中的多目标优化设计问题。

摘要：针对CO_(2)化学吸收系统中存在的高再生耗能和吸收剂长时间高温受热产生热降解的问题,提出了一种新型管式降膜再沸器。通过对降膜流动特性分析,开展了液体分布器结构优化设计研究,并且在200m^(3)/h烟气CO_(2)化学吸收中试平台进行了系统热工实验,以验证降膜再沸器的传热传质性能并寻找最优操作参数。通过降膜流动实验发现,优化接管开孔和分布槽孔径后的液体分布器不均匀度可显著降低至0.026。结果表明,随着管内液相流速的增加及层流与湍流状态的转变,降膜再沸器总传热系数呈先减小后增大的趋势。同时,随着蒸汽质量流量由60kg/h增加至70kg/h和80kg/h,再生率可由10%左右上升至20%左右,最高可达到24.7%,从而促进了胺溶液的二次解吸。增加蒸汽流量和胺溶液进口温度,降膜再沸器热流量逐渐增大,整体传热性能逐渐增强,总传热系数随之增加。所开发的CO_(2)化学吸收管式降膜再沸器,实现了降低吸收剂在再沸器内停留时间,同时提升了再沸器传热效率及胺溶液CO_(2)再生率,有望显著降低碳捕集再生热耗。

摘要：数据驱动建模方法改变了发电机传统的建模范式,导致传统的机电暂态时域仿真方法无法直接应用于新范式下的电力系统。为此,该文提出一种基于数据-模型混合驱动的机电暂态时域仿真(data and physics driven time domain simulation,DPD-TDS)算法。算法中发电机状态变量与节点注入电流通过数据驱动模型推理计算,并通过网络方程完成节点电压计算,两者交替求解完成仿真。算法提出一种混合驱动范式下的网络代数方程组预处理方法,用以改善仿真的收敛性;算法设计一种中央处理器单元-神经网络处理器单元(central processing unit-neural network processing unit,CPU-NPU)异构计算框架以加速仿真,CPU进行机理模型的微分代数方程求解;NPU作协处理器完成数据驱动模型的前向推理。最后在IEEE-39和Polish-2383系统中将部分或全部发电机替换为数据驱动模型进行验证,仿真结果表明,所提出的仿真算法收敛性好,计算速度快,结果准确。

摘要：目的:调查浙江省公立医院感染控制联络护士(Infection Control Link Nurses,ICLN)岗位职能及需求,为后续ICLN的准入、培养、考核及认证提供依据。方法:2022年5月13日至6月7日,由浙江省护理学会防感染专业委员会牵头,采用自行设计的ICLN岗位职能问卷对浙江省内11个市37家公立医院的ICLN进行线上问卷调查。结果:共发放1938份问卷,回收率及有效率均为100%。ICLN参与抗生素管理率(24.4%)与主观认同率(39.4%)低;86.9%的ICLN希望医院制度上定期给予排班支持;91.6%的ICLN认为需要院感防控专业知识和技能的培训。结论:浙江省ICLN岗位职能不够明确,需要建立系统的培养和认证体系,优化岗位标准,推进岗位的专科化发展。

摘要：材料-结构一体化设计是指在结构设计中综合考虑材料的性能,而在材料设计中则以结构的需求为出发点,形成材料到结构跨多尺度的设计模式,近年来已成为现代混凝土工程领域的研究重点。基于数据及人工智能算法的混凝土材料、结构设计方法可颠覆传统设计依赖经验且需重复试配的范式,实现高效节材及结构创新。梳理了国内外混凝土材料智能设计及材料-结构一体化设计的研究现状,总结了材料层面数据驱动的正向预测及逆向设计的研究范畴和关键问题,梳理了考虑温-湿-约束复杂交互的材料-结构一体化抗裂设计途径与效果,以氯盐侵蚀环境为例分析了混凝土材料-结构耐久性设计方案及提升手段,并以超高性能混凝土为例阐述了混凝土材料-结构高性能设计的方法,提出未来数据驱动的混凝土材料-结构一体化设计框架及生产、设计、制备及结构应用全综合的研究思路,并建议未来应在数据库建设、数据与理论融合及多尺度关联的协同算法等方面开展研究。

摘要：砂浆流变性除了与混合料成分特性和配合比设计相关外,还随胶凝材料混合时间的长短而发生改变。为研究上述因素对砂浆流变性能的影响,采用流变仪获得4个不同时段、30种不同配合比下砂浆的塑性黏度与屈服应力,并对得到的120组流变性能数据进行数据清洗等处理分析工作。接着通过支持向量回归、K-邻近回归和随机森林回归3种机器学习算法,以水泥含量、机制砂、粉煤灰、石灰石矿粉、减水剂、水、砂浆混合后时间、水灰比、骨胶比以及水胶比等参数作为自变量,塑性黏度与屈服应力作为因变量,对砂浆的流动性能进行学习预测。最终结果是支持向量回归算法对砂浆的塑性黏度与屈服应力预测准确率最高,预测结果的平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分比误差以及决定系数均优于其他模型,拥有更好的泛化能力,在预测领域中具有良好的适用性。通过时间效应分析,得到了不同组分对水泥砂浆流变性能的重要系数,其中减水剂、水泥、砂、水对于砂浆的流变性能影响比较显著。最后使用支持向量回归对具有较大特征重要性的变量(水泥、机制砂以及减水剂)进行单一特征分析,通过改变单一变量得到了该变量对砂浆流变性能的影响曲线。

摘要：滑阀流道呈现一种非对称且变化的复杂流道,阀内形成湍流流动,致使阀芯表面受到不均匀压力作用,形成不平衡力,导致阀芯出现倾斜,增加阀芯卡滞的风险,影响滑阀正常工作。针对这个问题,研究了阀体偏心沉割槽对滑阀阀芯径向不平衡力的影响。首先,简化了滑阀流道模型,采用数值模拟方法建立了滑阀瞬态流动分析模型;然后,基于伯努利效应,分析了不同偏心沉割槽时阀芯表面不均匀压力分布规律;最后,获取了不平衡力计算公式,研究了不同沉割槽偏心距对阀内流动特性、阀芯表面受力及径向不平衡力的影响。研究结果表明:采用偏心沉割槽结构减缓了出口段阀芯下表面区域的湍流程度,有效降低了阀芯径向不平衡力的大小;沉割槽偏心距为1.92 mm时,阀芯受到的不平衡力最小,相对于无偏心沉割槽,径向不平衡力在开度为0.5 mm时减小了77.63%,开度为1.5 mm时减小了50.18%,有效减缓了阀芯的倾斜程度。该研究结果对阀体沉割槽设计及阀芯不平衡力抑制方法的研究具有一定参考价值。