水动力空化技术逐渐得到广泛应用,准确高效地提取空化云的结构特征有助于我们更好地理解空化内部机理。以高速摄像实验为手段,通过对空化云图像进行灰度值提取,揭示了射流振荡器中空化现象的特征。同时,引用动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法对振荡器内部瞬态流场进行了深入探究,研究了振荡器空化云的相干结构和频率特性,进一步提取了不同的主导结构,并发现了与脱落频率下云空化的整体周期动力学关系。最后,通过DMD方法,准确提取了主频率和模态特性,发现振荡器的能量主要集中在前两个模态中,形成较大的相干结构,而高频模态包含较少的能量。该实验结果为进一步研究射流空化流动的机理提供了重要的实验和理论基础。

大多数简单的四维混沌系统产生的混沌吸引子,只有3个不同的相平面具有明显的混沌吸引子特性。该研究构建的简单四维混沌系统可以产生6个二维吸引子相图且具有复杂的混沌特性。采用相图、Lyapunov指数谱、分岔图、0-1测试图以及庞佳莱截面图等分析方法验证了该系统具有丰富的动力学特性。利用Multisim对系统进行模拟电路并仿真,结果表明,电路仿真与数值分析结果相吻合,证明了该系统的物理实现性。最后,设计了一种鲁棒性较好的同步控制方案,从理论上证实了驱动-响应系统可以达到同步。并将同步控制器应用于混沌掩盖保密通信中,证实了该方法具有良好的保密性和可靠性。

由于飞轮储能装置要求在充、放电过程中保证母线电容电压恒定,针对传统电压外环PI控制下的非线性、鲁棒性差等问题,提出了一种改进的滑模电压平方控制,实现了系统全局线性化控制,且提升了系统在宽转速调速范围内的鲁棒性。另外将电流滑模内环的符号函数改为相对饱和的函数,在保留优良鲁棒性的基础上,减少了系统抖振与谐波效应。结果表明,所提控制策略相比传统电压控制,具有较快的响应速度与较好的抗扰能力。

利用木质纤维素生产燃料和化学品是解决现阶段能源危机的有效途径之一。尽管木质纤维素的预处理技术受到广泛研究,但传统预处理技术的高能源需求、高成本以及设备抗腐蚀技术的限制催生了新型预处理工艺的发展。低共熔溶剂(deep eutectic solvents,DES)的出现有效地解决了这些问题,并大大提高了木质纤维素的转化效率。目前,二元低共熔溶剂(binary deep eutectic solvents,BDES)的应用与研究较为广泛,效率更高且具有针对性的三元低共熔溶剂(ternary deep eutectic solvents,TDES)也在逐渐发展中。本研究对TDES进行了系统的分类(包括含醇和酸的TDES、含有机分子化合物的TDES、含金属卤化物的TDES和含有两种不同酸的TDES),探讨了上述TDES在木质纤维素预处理后酶解性能改善方面的研究进展,同时对联合预处理方法进行了综述,并展望了DES在不同研究方向的应用潜力。

萜类化合物是一类以异戊烯基二磷酸(isopentenyl diphosphate,IPP)和二甲基烯丙基二磷酸(dimethylallyl diphosphate,DMAPP)为基本前体经相应萜类合成酶催化形成的天然产物,几乎存在于所有生物体中,以药用植物居多,并在医药、食品、化工及能源等领域有着广泛应用。萜类化合物通常采用植物提取法和化学合成法获得,但这两种方法存在效率低、质量不稳定、成本高等弊端,这显然已不能满足对萜类化合物日益增长的需求。随着合成生物学技术的快速发展,改造微生物合成萜类化合物取得了巨大进步,特别是酵母细胞,因其具有与植物细胞类似的结构及较为成熟的遗传操作体系,已用于多种萜类化合物的合成,逐渐凸显出生物合成法的优势。以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)两种模式酵母为例,综述重要萜类化合物高效合成的代谢工程改造研究进展,具体从高活性萜类合成酶的筛选与表达、关键前体乙酰辅酶A的供给与高效利用、直接前体单元IPP和DMAPP合成通量强化与消耗弱化等方面改造策略进行了详细介绍,最后,还对酵母合成萜类化合物研究将来面对的机遇与挑战进行了总结与展望。

阐明液-液相分离(LLPS)中控制蛋白质和多肽行为的复杂相互作用对于揭示生物功能和功能障碍至关重要。该研究用粗粒度分子动力学方法模拟不同序列的重复聚脯氨酸和精氨酸肽(poly PR)在不同盐浓度和温度溶液中的相分离。研究结果表明,对于长度达到50的聚PR25多肽,只有在盐浓度达到2 700 mmol·L-1时才会有明显的相分离现象发生,在小于这个临界盐浓度时不发生相分离,为了揭示控制多肽相分离的分子作用,在多肽体系中引入了介电常数调节剂和疏水干扰剂,模拟结果揭示了疏水和静电相互作用都是影响PR25多肽相分离的因素。此外,还研究了温度效应和氨基酸重复序列差异对相分离的影响,可见,随着温度的升高,PR25的LLPS行为受到显著抑制,并且poly PR中不同的脯氨酸-精氨酸序列会导致不同程度的相分离现象。我们的模拟结果为进一步研究液液相分离提供了新的思路。

在液-液相分离(LLPS)过程中,盐离子浓度和拥挤剂对蛋白质的相互作用、折叠及聚集具有重要的影响。本研究借助光学倒置显微镜、动态光散射和Q5000超微量紫外分光光度计,深入探究了氯化钇(YCl3)对牛血清白蛋白(BSA)相行为的诱导作用,以及聚乙二醇(PEG)对BSA-YCl3体系相分离的调控作用。研究结果显示,YCl3能有效诱导BSA发生相分离,在YCl3作用下,BSA形成了一个介于低临界盐浓度(C*)和高临界盐浓度(C**)之间的LLPS体系,而PEG的添加则使该体系的LLPS现象更加明显。此外,动态光散射实验数据揭示了YCl3与BSA主要通过静电相互作用结合,而紫外分光光度计的数据则表明PEG不改变原体系LLPS的范围,但对体系LLPS有促进作用。

对空气、地表水、声环境等领域的环境数据统计建模过程中常常遇到空间相关数据及扭曲测量误差数据,为解决实际统计建模中数据的空间相关性和扭曲测量误差的问题,研究了带有扭曲测量误差的部分线性空间自回归模型的估计理论。通过条件绝对均值校准方法,消除了扭曲测量误差造成的影响,该方法避免了对变量施加非零期望条件。利用校准后的变量,结合B样条逼近技术、正交投影方法和两阶段最小二乘方法,解决了模型中的内生性问题,所提出的方法消除了非参数部分对参数部分的变量选择影响,保证了所提出估计量的有效性和相合性。在一定条件下,证明了线性部分的参数估计向量的渐近正态性和非参数函数的最优收敛速度。所得结果将进一步完善空间数据统计模型的理论体系,有助于更准确地理解实际问题的数据模式和关系,为从事环境科学、生物医学以及社会科学等领域的空间数据建模提供了一种新的参考方法。

模糊关系是经典二元关系的推广,是处理模糊性相关问题的重要工具。模糊关系的聚合在数据挖掘、工程设计、决策分析等领域有广泛应用。围绕聚合过程中模糊关系的性质(自反性、对称性、传递性、连通性等)进行研究,讨论了不同聚合算子对模糊关系性质以及模糊序关系的保持问题,最后,给出了利用模糊序关系解决多准则决策问题的实例。