基于耦合扩散的肿瘤转移与骨髓来源的抑制细胞相互作用模型

1

作者 黄亚婷 王振友 《南方医科大学学报》 北大核心 2025年第8期1768-1776,共9页

目的探讨骨髓来源的抑制细胞(MDSCs)在肿瘤转移前微环境(PMN)中的关键作用,并建立数学模型分析其与微环境内主要参与成分之间的相互关系。方法运用数学描述系统地分析MDSCs在肿瘤转移过程中的功能,阐明其与肿瘤转移前微环境形成过程中... 目的探讨骨髓来源的抑制细胞(MDSCs)在肿瘤转移前微环境(PMN)中的关键作用,并建立数学模型分析其与微环境内主要参与成分之间的相互关系。方法运用数学描述系统地分析MDSCs在肿瘤转移过程中的功能,阐明其与肿瘤转移前微环境形成过程中主要成分(如血管内皮细胞、间质细胞、癌症相关巨噬细胞等)的关联。基于肿瘤转移前微环境的形成原理,假设关键生物学过程,构建耦合的偏微分扩散方程模型。通过逼近方法、偏微分方程定性理论和Banach不动点定理,研究模型解的存在性和唯一性,并采用差分数值方法进行数值模拟,以验证模型的可靠性与精确性。结果逼近方法、偏微分方程定性理论和Banach不动点定理结合局部解的正则性估计和嵌入不等式证明了模型局部解和整体解的存在性与唯一性。数值模拟结果进一步验证了模型的可靠性,MDSCs在肿瘤转移前微环境中,尤其是在血管生成和免疫抑制方面发挥了重要作用。结论本研究通过数学建模与数值模拟,深入揭示了MDSCs在肿瘤转移前微环境中的重要功能,为理解肿瘤转移机制、制定癌症治疗策略及相关研究提供了重要的理论依据。 展开更多

关键词 肿瘤转移 耦合扩散 偏微分 存在唯一性 抑制细胞

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挥发性毒物水气耦合扩散模型 被引量：5

2

作者 陈丽萍 蒋军成 韩冬梅 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期549-553,共5页

挥发性毒物泄漏进入天然水体造成水污染,因其挥发又造成空气污染。为反映水污染与空气污染的耦合影响,以体积比函数方法建立的体现气液交界面流动的水气动力学模型为基础,根据挥发作用中的双膜理论,利用量纲一亨利常数,建立挥发性毒物... 挥发性毒物泄漏进入天然水体造成水污染,因其挥发又造成空气污染。为反映水污染与空气污染的耦合影响,以体积比函数方法建立的体现气液交界面流动的水气动力学模型为基础,根据挥发作用中的双膜理论,利用量纲一亨利常数,建立挥发性毒物水气耦合扩散模型,以描述毒物在水体、空气及气液交界面的迁移过程。对挥发性毒物泄漏实例和水气交换实验进行数值模拟,模拟结果与实测结果较吻合。同时,还分析了水流湍动、风速及量纲一亨利常数对挥发性毒物在气液交界面上传质过程的影响。 展开更多

关键词 挥发性毒物 体积比函数 水气耦合扩散模型

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挥发性污染物水气耦合扩散数值模拟 被引量：3

3

作者 陈丽萍 蒋军成 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2010年第5期102-108,共7页

挥发性污染物泄漏进入天然水体造成水污染,因其挥发又造成空气污染。为反映水污染与空气污染的耦合影响,以压缩型VOF算法为基础,根据挥发作用中的双膜理论,利用无量纲亨利常数,建立挥发性污染物水气耦合扩散模型。利用基于非结构网格的... 挥发性污染物泄漏进入天然水体造成水污染,因其挥发又造成空气污染。为反映水污染与空气污染的耦合影响,以压缩型VOF算法为基础,根据挥发作用中的双膜理论,利用无量纲亨利常数,建立挥发性污染物水气耦合扩散模型。利用基于非结构网格的高分辨率有界格式,对三氯乙烯和三溴乙烯点源泄漏造成的水、空气污染实现耦合模拟,模拟结果比单相模型计算结果更接近实验值。分析了环境温度和风速对不同无量纲亨利常数污染物在气液交界面上传质过程的影响。 展开更多

关键词 污染 耦合扩散 模拟 有界格式

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多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型的推导及其应用 被引量：2

4

作者 朱庆霞 胡国林 《陶瓷学报》 CAS 2002年第3期163-168,共6页

基于Whitaker的体积平均方程 ,在不附加任何新的假设的基础上 ,对多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型进行推导 ,得出了多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型。并应用该模型对瓷质砖体干燥过程进行了数值模拟 。

关键词 等效耦合扩散模型 多孔介质 数值模拟 传热 传质 陶瓷 干燥 瓷质砖坯体

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交叉耦合扩散效应对室内环境影响的数值研究

5

作者 耿文广 陈宝明 +1 位作者 田茂诚 刘芳 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期10-14,50,共6页

为了研究室内环境中热、湿以及挥发性有机化合物(VOCs)的分布特征,根据不可逆过程热力学基本原理,考虑交叉耦合扩散效应的影响,采用数值模拟方法研究了室内环境中同时存在温度梯度、水蒸气浓度梯度和VOCs浓度梯度时的自然对流传热传质现... 为了研究室内环境中热、湿以及挥发性有机化合物(VOCs)的分布特征,根据不可逆过程热力学基本原理,考虑交叉耦合扩散效应的影响,采用数值模拟方法研究了室内环境中同时存在温度梯度、水蒸气浓度梯度和VOCs浓度梯度时的自然对流传热传质现象,展示了流场、温度场和浓度场随浮力比的变化状况,着重讨论了热扩散效应、扩散热效应和质附加扩散效应对无量纲传热努谢尔特数和传质舍伍德数的影响特性。研究表明,多物理场中交叉耦合扩散效应对自然对流传热传质具有一定的影响。 展开更多

关键词 耦合扩散 自然对流 传热传质 VOCS 空气品质 数值研究

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多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型 被引量：8

6

作者 杨世铭 肖宝成 杨强生 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第6期52-62,共11页

基于Whitaker的体积平均方程,在不附加任何新的假设的基础上,寻出一组关于液体饱和度、温度和气相压力的新支配方程,应用该方程组对微孔硅酸钙保温制品干燥过程进行了数值分析.在蒸发速率、平均含湿饱和度及温度变化方面,数值解与实验... 基于Whitaker的体积平均方程,在不附加任何新的假设的基础上,寻出一组关于液体饱和度、温度和气相压力的新支配方程,应用该方程组对微孔硅酸钙保温制品干燥过程进行了数值分析.在蒸发速率、平均含湿饱和度及温度变化方面,数值解与实验结果十分吻合.文中还提出了表面质流和表面局部蒸发的概念,根据这两者与外部传质的平衡与转换可以解释临界点出现的机理. 展开更多

关键词 等效耦合扩散 热质传递 多孔介质

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基于应力-扩散-渗流耦合模型的低渗煤层水力割缝增透效果分析

7

作者 张宏图 周甜 +5 位作者 王登科 李博涛 罗勇 潘荣生 唐家豪 卢卫永 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期156-168,共13页

【目的和方法】为提升瓦斯抽采煤层增透效果,针对白坪矿区煤层松软、渗透率较低、瓦斯赋存条件复杂等特点,考虑有效应力、瓦斯运移、真实气体效应与迂曲度影响,构建基于孔隙−裂隙双重介质假设的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,模拟探究不... 【目的和方法】为提升瓦斯抽采煤层增透效果,针对白坪矿区煤层松软、渗透率较低、瓦斯赋存条件复杂等特点,考虑有效应力、瓦斯运移、真实气体效应与迂曲度影响,构建基于孔隙−裂隙双重介质假设的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,模拟探究不同钻孔间距及不同瓦斯含量煤层在抽采时瓦斯含量变化规律,开展不同增透措施及煤孔段卸煤量下现场试验,对比水力冲孔、水力割缝与机械扩孔增透效果,优选煤层增透技术。【结果和结论】建立的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,可以更精确地描述煤层瓦斯扩散特性及瓦斯流动路径;煤层厚度与瓦斯含量对抽采效果影响显著,煤层越厚、瓦斯含量越高时,瓦斯抽采达标所需钻孔间距越小,在瓦斯含量为≤7、>7~8、>8~9.35 m^(3)/t条件下,若煤层厚度≤1 m,间距应不超过11、9、8 m,厚度为>1~5 m时,应不超过10、9、7 m,厚度为>5~9 m时,应不超过10、8、7 m。现场试验表明,水力冲孔、水力割缝与机械扩孔均可降低甲烷体积分数并提升有效抽采半径,且在抽采初期较为明显,后期变化逐渐趋于平缓;在相同技术条件下,水力割缝技术效果最优,抽采90 d时,煤层甲烷体积分数降低了64.74%,有效抽采半径增加0.35 m。 展开更多

关键词 煤层瓦斯 水力割缝 增透措施 应力–扩散–渗流耦合模型 钻孔布置

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耦合拟线性扩散方程组Cauchy问题解的渐近行为

8

作者 刘文涛 李建军 徒君 《应用数学》 北大核心 2024年第2期377-390,共14页

本文考虑一类含有对流项的耦合拟线性反应扩散方程组的Cauchy问题解的渐近行为,得到了临界Fujita指标并建立了Fujita型定理.该临界Fujita指标不仅与扩散项、反应项和空间维度有关,而且还和对流项有关.利用能量积分估计得到方程组解的爆... 本文考虑一类含有对流项的耦合拟线性反应扩散方程组的Cauchy问题解的渐近行为,得到了临界Fujita指标并建立了Fujita型定理.该临界Fujita指标不仅与扩散项、反应项和空间维度有关,而且还和对流项有关.利用能量积分估计得到方程组解的爆破性;并利用构造方程组的自相似上解和比较原理得到方程组解的整体存在性. 展开更多

关键词 耦合拟线性扩散方程组 临界Fujita指标 Fujita型定理

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一类耦合半线性扩散方程组的Fujita临界曲线 被引量：1

9

作者 周倩 那杨 高冬 《吉林大学学报（理学版）》 CAS 北大核心 2020年第4期733-743,共11页

利用能量估计方法和比较原理研究一类有一阶项的耦合半线性扩散方程组Cauchy问题解的长时间渐近行为,给出刻画解整体存在与爆破性质的Fujita临界曲线,并建立Fujita型定理.

关键词 耦合扩散方程组 Fujita临界曲线 Fujita型定理

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潮坪相白云岩储层核磁共振扩散耦合效应——以四川盆地龙门山山前带中三叠统雷四上亚段为例 被引量：3

10

作者 王迪 程洪亮 +2 位作者 丁蔚楠 李定军 刘昊年 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期44-55,共12页

受扩散耦合效应影响,采用核磁共振资料评价白云岩储层物性及含气性面临以下难点:①目前尚无白云岩储层扩散耦合效应影响机理的研究;②对于扩散耦合效应的研究主要是针对T_(2),极少有对T_(1)的研究;③目前缺乏考虑钻井液滤液侵入条件下... 受扩散耦合效应影响,采用核磁共振资料评价白云岩储层物性及含气性面临以下难点:①目前尚无白云岩储层扩散耦合效应影响机理的研究;②对于扩散耦合效应的研究主要是针对T_(2),极少有对T_(1)的研究;③目前缺乏考虑钻井液滤液侵入条件下残余气对扩散耦合影响的先例。鉴于上述问题,选取四川盆地龙门山山前带中三叠统雷口坡组四段上亚段(以下简称雷四上亚段)白云岩岩心,通过实验观测雷四上亚段潮坪相白云岩储层扩散耦合效应对物性的敏感程度,并在不同离心力条件下进行T_(2)和T_(1)实验,比较T_(1)扩散耦合效应与T_(2)的差异;最后通过观测气信号及水信号的二维谱响应特征,分析位于中等孔隙中的残余气对扩散耦合效应的影响程度。研究结果表明:①扩散耦合效应在白云岩中普遍存在,扩散耦合效应强度与岩性、物性等因素有关;②不同物性的岩心扩散耦合效应程度存在差异,T_(1)的扩散耦合效应略强于T_(2);③冲洗带残余气对氢核在大、小孔隙之间的扩散起阻碍作用。结论认为,扩散耦合效应导致潮坪相白云岩核磁共振弛豫谱偏离其储层孔隙结构分布,其形态特征与偏离程度受物性因素控制,且冲洗带残余气的存在进一步增大了两相流体的核磁共振弛豫谱的复杂程度;由于弛豫谱对大、小孔隙的分辨能力模糊化,使得T_(2)截止值在计算白云岩束缚水饱和度时不再适用。 展开更多

关键词 核磁共振 扩散耦合 潮坪相 白云岩 孔隙结构 束缚水饱和度

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空间展布体系中由化学反应-扩散-热传导耦合导致的温度场对称破缺 被引量：6

11

作者 张文华 徐玖平 罗久里 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期488-492,391,共6页

分析了由于化学反应 -扩散 -热传导耦合而导致的非等温非均匀体系中温度场对称破缺 .研究结果表明 ,在一定的边界条件下 ,甚至是单组分化学反应 -扩散 -热传导体系 ,温度场的这种自组织进程也不可避免 .作为温度场结构的一个范例 ,进一... 分析了由于化学反应 -扩散 -热传导耦合而导致的非等温非均匀体系中温度场对称破缺 .研究结果表明 ,在一定的边界条件下 ,甚至是单组分化学反应 -扩散 -热传导体系 ,温度场的这种自组织进程也不可避免 .作为温度场结构的一个范例 ,进一步从解析解及计算机模拟两个方面研究了小展布非等温的 Lindeman模型 ;结果表明 ,温度场出现时空自组织的阈值不仅与本征参数有关 ,而且与体系的边界条件及外控约束相关 。 展开更多

关键词 化学反应-扩散-热传导耦合 对称破缺 温度场 Lindeman模型

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具有耦合指数反应项的变系数扩散方程组解的爆破现象

12

作者 马丹旎 方钟波 《数学物理学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2019年第6期1456-1475,共20页

该文研究了具有耦合指数反应项的变系数扩散方程组Dirichlet初边值问题的爆破现象.结合伯努利方程技巧和构造上下解方法以及修正微分不等式技巧,找到了变系数对整体解和爆破解的存在性的影响,且在整体空间中(N≥1)导出了若干个不同测度... 该文研究了具有耦合指数反应项的变系数扩散方程组Dirichlet初边值问题的爆破现象.结合伯努利方程技巧和构造上下解方法以及修正微分不等式技巧,找到了变系数对整体解和爆破解的存在性的影响,且在整体空间中(N≥1)导出了若干个不同测度意义下爆破解的爆破时间界的估计值. 展开更多

关键词 耦合扩散方程组 指数反应项 变系数 爆破时间的界

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适用于深层页岩气井生产模拟和预测的自扩散流热耦合模型 被引量：1

13

作者 夏阳 韦世明 +1 位作者 金衍 陈康平 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期111-118,共8页

明确高温、高压条件下页岩气的渗流规律是准确预测深层页岩气井产能的前提。为此,基于前人提出的自扩散流动模型,增加考虑温度场变化的影响,建立了渗流场和温度场耦合的自扩散流动模型(以下简称自扩散流热耦合模型),然后,将该模型与以... 明确高温、高压条件下页岩气的渗流规律是准确预测深层页岩气井产能的前提。为此,基于前人提出的自扩散流动模型,增加考虑温度场变化的影响,建立了渗流场和温度场耦合的自扩散流动模型(以下简称自扩散流热耦合模型),然后,将该模型与以达西定律和努森扩散为基础的渗流模型(以下简称修正达西模型)计算结果进行对比;基于自扩散流热耦合模型,分析考虑温度场变化的深层页岩气自扩散流动行为,探讨了井底温度变化对深层页岩气采出程度的影响;进而将自扩散流热耦合模型应用于四川盆地长宁区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一口页岩气水平井的生产模拟。研究结果表明:①在相同参数下,采用自扩散流热耦合模型计算的页岩气产量大于修正达西模型计算值;②考虑温度场变化时,自扩散系数剖面出现峰值,气体密度剖面出现谷值,并且峰值/谷值对应数据点同步向地层内部移动,说明自扩散系数影响着气体传质速率,并且随着生产的进行,近井低温对气体自扩散的影响范围不断增大;③当井底温度低于地层温度时,近井气体自扩散系数减小,发生气体近井阻塞现象,从而使气井产量降低;④根据现场实例井的生产模拟结果,考虑温度场的变化,自扩散流热耦合模型能够更加准确地模拟深层页岩气井产量。结论认为,所建立的自扩散流热耦合模型可靠性和准确度更高,可以用于深层页岩气井的生产模拟和预测。 展开更多

关键词 深层页岩气 自扩散流热耦合模型 温度场变化 近井低温 近井阻塞 气井产能预测

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耦合的非线性反应扩散方程的具有(G′/G)-形式的行波解(英文)

14

作者 朱云 职桂珍 《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》 CAS 2009年第5期111-113,共3页

运用(G/′G)-展开法,求出了耦合的非线性反应扩散方程的带参数的行波解.这些行波解具有新的结构,当参数取某些特殊值时,可以得到孤波解.

关键词 (G′/G)-展开法 行波解 耦合的非线性反应扩散方程

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多尺度孔隙岩石的核磁共振扩散耦合现象及其探测方法 被引量：10

15

作者 田志 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1119-1130,共12页

油藏岩石的孔隙连通性是反映流体渗流难易程度的重要参数,对渗透率、有效孔隙度等岩石物理参数的评价具有重要作用.连通的孔隙中,核磁共振(NMR)弛豫的交换会产生扩散耦合现象,可作为孔隙连通性的表征和探测方法.本文提出利用横向弛豫T 2... 油藏岩石的孔隙连通性是反映流体渗流难易程度的重要参数,对渗透率、有效孔隙度等岩石物理参数的评价具有重要作用.连通的孔隙中,核磁共振(NMR)弛豫的交换会产生扩散耦合现象,可作为孔隙连通性的表征和探测方法.本文提出利用横向弛豫T 2-T 2脉冲序列测量岩石的扩散耦合现象.运用随机游走方法模拟多孔岩石的核磁共振响应特征,分析扩散耦合的影响因素,推导表征扩散耦合强度的弛豫交换速率计算公式.结果表明:孔隙间的扩散耦合强度与T 2-T 2脉冲序列的混合时间呈正相关性,基于双孔弛豫交换模型推导的弛豫交换速率计算公式能够准确表征双尺度孔隙系统的扩散耦合强度.在孔隙尺寸不满足快扩散条件时,会出现与扩散耦合无关的非对角峰信号.针对含多类型孔隙的碳酸盐岩模型,随混合时间的增加,扩散耦合强度变大,一维T 2谱的形态畸变程度加重,在T 2-T 2二维谱中,代表微裂缝、粒间小孔、溶蚀大孔的信号能量变化趋势不同,反映不同类型孔隙间的连通性存在差异.本文的分析与讨论丰富了核磁共振弛豫在岩石物理性质评价中的应用方向,对利用核磁共振评价复杂孔隙岩石的孔隙结构和连通性提供了新思路和新方法. 展开更多

关键词 核磁共振 扩散耦合 碳酸盐岩 孔隙连通性 数字岩心

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膜蒸馏系统的热质扩散耦合分析

16

作者 吉彦龙 卢小平 魏彦艳 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期51-55,62,共6页

从相变耦合、逆流换热耦合以及蒸汽分子在膜孔中热质扩散耦合的角度出发,分别分析了热物料侧相变热质传递过程、膜蒸馏系统逆流换热过程以及蒸汽分子在膜孔中的热质扩散过程,并建立了三者与膜通量之间的关系式.得出自发的蒸汽分子迁移... 从相变耦合、逆流换热耦合以及蒸汽分子在膜孔中热质扩散耦合的角度出发,分别分析了热物料侧相变热质传递过程、膜蒸馏系统逆流换热过程以及蒸汽分子在膜孔中的热质扩散过程,并建立了三者与膜通量之间的关系式.得出自发的蒸汽分子迁移过程驱动了非自发的传热过程,当传质过程强化时,蒸汽分子传递速率增加,导致膜通量增加;膜蒸馏系统换热的强化有助于削弱温度极化,伴随着膜两侧表面温度梯度的增加,膜通量增加;关系式同时说明了减小膜的厚度,有利于膜通量增加. 展开更多

关键词 相变 热质扩散耦合 逆流换热强化 膜通量

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空心纳米柱状电极力-扩散耦合行为研究

17

作者 李广明 詹春晓 李孝宝 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第7期950-956,共7页

文章以纳米尺度离子电池的电极结构为研究对象,建立可考虑表面效应的力-扩散双向耦合理论模型,对其在表面效应和外部载荷作用下的力学响应行为进行系统研究。借助建立的理论模型,研究尺寸效应、表面效应等对恒电压充电条件下空心纳米柱... 文章以纳米尺度离子电池的电极结构为研究对象,建立可考虑表面效应的力-扩散双向耦合理论模型,对其在表面效应和外部载荷作用下的力学响应行为进行系统研究。借助建立的理论模型,研究尺寸效应、表面效应等对恒电压充电条件下空心纳米柱状电极中浓度场、应力场分布规律的影响并分析其内在机制。研究发现在该文条件下,表面效应对电极中环向和轴向应力场有压应力作用,且尺寸越小压应力作用越明显,而对径向应力场的作用则与位置有关。该研究为优化空心纳米柱状电极中的力-扩散耦合行为性能及应用拓展提供了一定的理论基础和参考依据。 展开更多

关键词 锂离子 纳米电极 力-扩散耦合模型 表面效应 恒电压充电

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具有扩散耦合偏微分时滞系统的学习跟踪控制

18

作者 周星宇 戴喜生 汪村 《广西科学》 CAS 2017年第6期588-596,共9页

对具有空间扩散耦合偏微分时滞系统,采用迭代学习控制算法研究其输出轨迹跟踪的问题。基于超向量法对N个具有空间扩散耦合的偏微分时滞系统进行转化,得到与其等价的系统模型,再对该等价的学习系统设计开闭环P型迭代学习控制律,给出了学... 对具有空间扩散耦合偏微分时滞系统,采用迭代学习控制算法研究其输出轨迹跟踪的问题。基于超向量法对N个具有空间扩散耦合的偏微分时滞系统进行转化,得到与其等价的系统模型,再对该等价的学习系统设计开闭环P型迭代学习控制律,给出了学习系统跟踪误差在L^2范数意义下收敛的条件。最后,通过两个具有扩散耦合的偏微分时滞系统的数值仿真,验证了所提出算法和结论的有效性。 展开更多

关键词 扩散耦合 迭代学习控制 偏微分系统

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大规格建陶坯体对流干燥热质耦合传递的数值模拟 被引量：3

19

作者 朱庆霞 罗民华 梁华银 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2009年第4期503-507,共5页

以Whitaker的体积平均方程为基础,推导出多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型,并对瓷质砖坯体干燥过程进行了数值分析和实验测定。探讨了干燥介质参数(湿度、温度和流速)和坯体物性参数(有效导热系数和有效扩散系数)对干燥过程的影... 以Whitaker的体积平均方程为基础,推导出多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型,并对瓷质砖坯体干燥过程进行了数值分析和实验测定。探讨了干燥介质参数(湿度、温度和流速)和坯体物性参数(有效导热系数和有效扩散系数)对干燥过程的影响。结果表明,温度高、流速快、湿度小的热空气有利于干燥,其中,改变风速对干燥速率的影响很小,介质的温度和湿度对干燥影响较大,但有可能造成干燥缺陷。有效扩散系数对坯体内湿度的分布影响很大,而有效导热系数对坯体内湿度的分布几乎没有影响。 展开更多

关键词 等效耦合扩散 热质传递 数值模拟

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富氢环境下镍钛形状记忆合金弹簧变形行为的实验和理论研究 被引量：3

20

作者 姜晗 于超 康国政 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期422-432,共11页

镍钛形状记忆合金器件在某些特定服役环境下不可避免地与氢接触,导致其力学性能发生改变.实验研究方面,通过对两种构型(弹簧指数为8.5和11.7)的镍钛合金弹簧进行异位电解充氢,随后对充氢和未充氢镍钛合金弹簧进行不同幅值的拉伸-卸载实... 镍钛形状记忆合金器件在某些特定服役环境下不可避免地与氢接触,导致其力学性能发生改变.实验研究方面,通过对两种构型(弹簧指数为8.5和11.7)的镍钛合金弹簧进行异位电解充氢,随后对充氢和未充氢镍钛合金弹簧进行不同幅值的拉伸-卸载实验,揭示了氢对超弹性镍钛合金弹簧变形行为的影响.结果表明,氢会显著影响弹簧的相变硬化行为,并且使马氏体相变临界力下降地更为迅速.理论研究方面,基于实验结果,在不可逆热力学框架下构建了镍钛形状记忆合金力-扩散耦合本构模型.在该本构模型中,考虑了与弹性,马氏体相变和氢致膨胀相关的应变和氢浓度场对马氏体相变的影响.通过建立的Helmholtz自由能推导出相变行为的热力学驱动力.基于质量守恒定律和Fick定律,得到氢浓度场的演化方程.为了准确地描述充氢和未充氢镍钛合金弹簧的变形行为,在建立的本构模型基础上,进一步发展了描述弹簧力-扩散耦合变形行为并考虑其扭转、弯曲变形模式的半解析模型.通过与实验结果的对比,可以发现,提出的半解析理论模型能够很好地预测富氢环境下超弹性镍钛合金弹簧的变形行为. 展开更多

关键词 镍钛形状记忆合金 弹簧 富氢环境 力-扩散耦合 半解析模型

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