期刊简介
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期刊名称： 石河子大学学报（自然科学版） |
氢氧化镧/碳烟复合润滑添加剂的制备及摩擦学特性
刘金雨;李靖;黄越;刘天霞;中国稀土资源丰富，镧是重要的稀土元素，氢氧化镧具有制备方法经济环保和摩擦学性能良好的特性，在摩擦学领域有应用潜力。煤制油碳烟(Coal-to-oil soot, CS)的减摩抗磨效果有限，为探究氢氧化镧对于煤制油碳烟摩擦学性能提升的影响和润滑机理，本文采用水热法制备油胺改性氢氧化镧复合碳烟纳米材料(La(OH)3/CS),用MRS-10F四球摩擦磨损试验机来考察CS和La(OH)3/CS作为液体石蜡(LP)润滑添加剂的摩擦学性能，借助一系列表征方法对CS、La(OH)3/CS形貌、成份、结构进行分析，通过对磨痕表面进行SEM和XPS表征来分析摩擦学机理。结果表明，La(OH)3/CS的减摩抗磨性能优于CS,在添加浓度为0.3 wt%时平均摩擦系数(Average friction coefficient, AFC)和平均磨斑直径(Average wear scar diameter, AWSD)均达到最小值，分别为0.081 8和0.372 mm,相较LP的AFC和AWSD分别减小了33.1%和29.3%。在0.3 wt%添加浓度下，与CS相比，La(OH)3/CS在低转速有着更好的减摩效果，AFC较LP降低39.9%,在高转速的工况下二者的抗磨减摩性能相差不大。摩擦机理分析表明：La(OH)3/CS在摩擦过程中能在摩擦表面形成含有C、O、Fe的润滑保护膜，CS的类洋葱状碳在摩擦表面剥落，La(OH)3纳米棒充当轴承，对摩擦表面起到滚动抛光作用，La(OH)3/CS中的CS和La(OH)3的协同作用提升了LP的摩擦学性能。
基于改进YOLO v8n轻量化模型的苹果识别方法
马保建;邱媛媛;陈棒棒;张鹏;吕亮亮;夏浩;葛云;为解决在计算资源受限条件下部署苹果检测模型的问题，并为自然环境下苹果采摘机器人的目标识别提供技术支撑，设计了一种基于YOLO v8n模型的苹果识别方法YOLO v8n-SCD,先将YOLO v8n的骨干网络替换为StarNet轻量化模型，降低原模型的参数量；然后将Star Blocks模块耦合到C2f模块中构建一个新结构C2f-StarNet,以降低模型复杂度，并且设计了新的检测头Detect＿Apple,以进一步降低模型的参数量；最后，结合损失函数Shape IoU优化模型的训练过程，以提升检测的性能。试验结果表明：改进的YOLO v8n-SCD比原模型的精确率与召回率均小幅提升，平均精确率与原模型基本持平，但模型大小、参数量和GFLOPs比原模型分别降低了53.3%、54.4%和44.4%;与YOLO v5、YOLO v7、YOLO v8n、YOLO v9和YOLO v10主流检测模型相比，YOLO v8n-SCD模型的召回率、平均精度有略微的下降，但模型大小分别减少了44%、77.2%、53.3%、36.4%和49.1%,参数量减小了45.3%、77.2%、54.4%、30.5%和39.6%,浮点计算量降低了36.6%、65.9%、44.4%、40.8%和30.8%。本文提出的YOLO v8n-SCD模型在保证苹果识别精度的前提下对原模型进行轻量化，为后续边缘设备的模型部署提供技术依据。
芒果采摘机器人设计与试验
黄进洋;尹成海;娄开然;张斌;张慧明;付威;芒果为热带地区特色水果之一，芒果采收作业主要以人工为主，存在劳动强度大、成本高等问题，亟待开展芒果机械化采收技术研究。为了自动识别果实并完成采摘、收集工作，本研究基于芒果农艺生长信息设计了一种芒果采摘机器人，通过采用YOLOv5对芒果果实目标进行识别，结合深度相机D435i提供的深度信息获取采摘点的三维信息；设计了一种剪夹一体式的末端执行器，以有效降低芒果的机械损伤；基于ROS系统开发了芒果采摘机器人控制系统；在实验室环境下进行了测试试验。试验结果表明：芒果采摘机器人对果实识别的平均时间为30.41 ms,平均采摘时间为19.8 s,采摘率为90.8%,验证了采摘机器人的控制精度及稳定性。本研究为芒果采摘作业提供了技术支撑，有助于推动农业智能化发展。
曲妥珠单抗加重交感应激导致的心脏纤维化
王宝江;王蕊;王艳明;马克涛;张幼怡;目的 探讨曲妥珠单抗(trastuzumab, TRZ)在异丙基肾上腺素(isoproterenol, ISO)引起的心脏纤维化中的作用。方法 以C57BL/6N雄性小鼠为研究对象，建立ISO(10 mg·kg-1)和TRZ(10 mg·kg-1)诱导心脏纤维化动物模型。采用小动物心脏超声仪检测小鼠心功能，HE染色观察心脏组织形态，天狼猩红染色法检测心脏的纤维化面积，Western blot法检测TGF-β1、α-SMA和FIbronectin的蛋白表达。分离培养原代乳小鼠心脏成纤维细胞，予以TRZ刺激24 h后再予以ISO刺激24 h。Western blot法检测α-SMA和Fibronectin的蛋白表达。结果 1.在心脏纤维化动物模型中，与对照和IgG组相比，ISO+TRZ组的心脏射血分数(EF)和左室短轴缩短率(FS)降低(P<0.05,P<0.01);与TRZ组相比，ISO+TRZ组的小鼠心脏纤维化面积显著增加(P<0.05);分别与TRZ、ISO、ISO+IgG组相比，ISO+TRZ组的TGF-β1,α-SMA和FIbronectin蛋白表达均显著升高(P<0.05,P<0.01,P<0.001)。2.在乳鼠原代心脏成纤维细胞中，与ISO+IgG组相比，ISO+TRZ组Fibronectin的蛋白表达明显提高(P<0.05);与ISO组相比，ISO+TRZ组α-SMA的蛋白表达有所提高(P<0.05)。结论 TRZ能够加重ISO诱导的小鼠心脏纤维化。
LncRNA PVT1与EIF4A1促进STC1表达影响胃癌的作用机制初探
杨蕊;张蕾;张伟;梁伟华;郑志红;姚立霞;潘泽民;李冬妹;目的 探索长链非编码RNA人浆细胞瘤转化迁移基因1(plasmacytoma variant translocation 1,PVT1)与真核翻译起始因子4A1(human eukaryotic initiation factor4A1,EIF4A1)促进锡钙素-1(Stanniocalcin-1,STC1)表达在胃癌中的作用。方法 采用慢病毒在胃癌细胞SGC7901单独或共同过表达lncRNA PVT1和EIF4A1,采用real time-PCR检测lncRNA PVT1表达水平，Western blot检测EIF4A1表达量。采用Western blot检测STC1在不同过表达组及对照细胞中的表达量。采用4D-DIA定量蛋白质组学技术检测受lncRNA PVT1/EIF4A1调控的蛋白。采用免疫组织化学法检测STC1在胃癌组织和对应癌旁对照组织中的表达量，与lncRNA PVT1、EIF4A1表达水平及病理特征进行相关性分析。采用CCK-8法检测EIF4A1抑制剂CR-1-31-B在SGC-7901细胞系中的IC50值，采用最佳浓度的CR-1-31-B处理细胞，再次检测STC1蛋白的表达变化。采用MTT和Transwell法检测干扰STC1后，胃癌细胞增殖、迁移能力变化。结果 蛋白质组学结果显示，STC1在lncRNA PVT1/EIF4A1共同过表达组表达上调(FC>1.5,P<0.05)。相比对应癌旁对照组织，STC1在胃癌组织中表达升高(P<0.05)。STC1与lncRNA PVT1、EIF4A1的表达具有相关性(P<0.05)。STC1的表达水平与胃癌分型、分化程度、肿瘤深度、淋巴结转移具有相关性(P<0.05),但与年龄、性别无关。STC1在lncRNA PVT1过表达、EIF4A1过表达及lncRNA PVT1/EIF4A1共同过表达的细胞中表达依次升高(P<0.05)。抑制剂的最佳作用浓度为22.78nM,在lncRNA PVT1表达上调的胃癌细胞中，抑制EIF4A1的细胞较未抑制的细胞STC1的表达水平低(P<0.05)。干扰STC1后，胃癌细胞的增殖、迁移能力受到抑制(P<0.05)结论 LncRNA PVT1可能通过激活EIF4A1的翻译起始活性促进STC1的表达，进而影响胃癌的进展。
DRG1通过调控c-Myc磷酸化促进肝癌细胞迁移和侵袭
王鹏;许军英;黄浩;姜欣玉;卜令明;朱令懿;陈秋月;赵晓颖;吴向未;陈雪玲;目的 分析发育调控型GTP结合蛋白1(Developmentally regulated GTP-binding protein 1,DRG1)在肝癌组织中的表达及其与患者临床病理特征和预后的关系,研究抑制DRG1基因对肝癌细胞转移能力的影响及机制。方法 通过R软件进行DRG1基因的表达水平分析、ssGSEA单样本基因集富集分析,GSEA软件进行GSEA基因集富集分析,公共数据库分析癌症中DRG1表达水平与预后、分级、EMT相关基因表达水平的相关性。采用小干扰RNA技术抑制肝癌细胞中DRG1表达水平,qRT-PCR法、Western Blot法、Transwell实验分别检测细胞中DRG1 mRNA和蛋白表达水平及其对细胞迁移和侵袭能力的影响。结果 DRG1表达水平在肝癌组织中上调且发生转移的肝癌组织中高于未发生转移肝癌组织,同时DRG1表达水平与患者的不良预后和EMT相关基因表达呈正相关。细胞实验表明,抑制DRG1表达水平可通过降低c-Myc磷酸化水平从而抑制肝癌细胞迁移和侵袭。此外,DRG1表达水平与肝癌免疫抑制性微环境呈正相关。结论 DRG1在肝癌组织中高表达,可通过调控c-Myc磷酸化水平来促进肝癌细胞的迁移和侵袭能力。DRG1可能成为治疗肝癌的1种新的生物标志物和治疗靶点。
基于CA-Markov模型的博州荒漠化动态变化及未来预测
冉亚军;夏依达·艾力;依里帆·艾克拜尔江;陆鑫;许硕;孙桂丽;荒漠化是当今人类所面临的区域性生态环境威胁之一,其发生常伴随林地生产力下降、土地资源丧失等一系列生态环境退化问题,进而导致土地地力低下。本文基于植被指数(NDVI)对博尔塔拉蒙古自治州的荒漠化现状进行评价分析,基于2000、2010、2020年3期遥感数据,结合转移矩阵分析博尔塔拉蒙古自治州区域的荒漠动态变化,同时,构建CA-Markov模型,并预测荒漠化发展趋势。结果表明:(1)经验证模拟的Kappa系数为80.92%,证明了该方法的可靠性与可行性。(2)博尔塔拉蒙古自治州近20年来,荒漠化面积总量下降,荒漠化程度向轻度转移。(3)荒漠化的分布规律表现在重度荒漠化到非荒漠化面积逐渐增加,荒漠化的进展和逆转主要体现在相邻等级的转化上,荒漠化土地转出面积总体大于自身累积面积。(4)根据模拟结果,2020年到2030年间,重度荒漠化和轻度荒漠化面积减少,中度荒漠化和非荒漠化面积较为稳定,荒漠化现有的分布范围得到控制,从不同荒漠化类型分布面积的空间分布格局来看,山区荒漠化空间分布面积的变化较小,中部平原荒漠化的类型变化较大。CA-Markov模型同样适用于博尔塔拉蒙古自治州的荒漠化预测,根据模拟预测的结果,博尔塔拉蒙古自治州荒漠化总体将呈“一增两减两稳”的趋势,在现有政策加持下,未来博尔塔拉蒙古自治州荒漠化情况会较为稳定。
新疆高品质酿酒葡萄精细化气候区划研究
薛峰;刘彤;唐甲录;酿酒葡萄区划是获得高品质葡萄原料的首要任务和关键环节。新疆作为我国葡萄酒酿造大省,葡萄酒产业急需提质增效,明确优质葡萄种植基地,以满足高品质葡萄酒酿造需要。因此,本文基于新疆79个气象台站1961—2019年逐日气象资料,采用逐步分区法和集优法相结合的方法,基于GIS技术,以无霜期(FFP)、≥10℃积温(AAT)、降水量、极端最低气温和干燥度(K)等为区划指标,开展了新疆高品质酿酒葡萄可种植区、不同熟性的精细化气候区划,结果表明:(1)近60年影响酿酒葡萄生长的气候因子≥10℃积温(AAT)、无霜期(FFP)、极端最低气温、降水量均呈现出波动式不同程度的上升趋势,上升的幅度分别为62.2℃·d/10 a、3.3 d/10 a、0.4℃/10 a、8.6 mm/10 a,干燥度K总体上呈现下降的趋势,下降的幅度为0.4/10 a;这些气候因子的变化对新疆酿酒葡萄种植区域范围增加和葡萄品质提升起积极作用。(2)天山北坡乌鲁木齐至克拉玛依沿线一带直至伊犁河谷、天山南麓环塔里木盆地北部边缘库尔勒至和田沿线一带均是酿酒葡萄最适宜(高品质)种植区。(3)早熟品种在新疆境内能够种植的区域分布范围窄、面积少,且大部分零星分布;中熟品种高品质种植区域集中分布于天山北坡、伊犁河谷、焉耆盆地、塔城盆地等区域;天山北麓沿准噶尔盆地西部和南部大部分区域、伊犁河谷、吐哈盆地、南疆环塔里木盆地南北部大分部区域均是晚熟品种高品质种植区。
基于SVM的极端天气下新能源短期功率预测修正方法
姚旭;鲁敏;胡均涛;栗凡;常喜强;基于“双碳”(碳达峰、碳中和)政策框架,以光伏、风电为核心的可再生能源在我国电网中的渗透率持续提升,并考虑到新能源出力具有明显间歇性与波动性,且功率预测的准确性直接影响消纳新能源的能力,以及极端天气使新能源短期功率预测结果与实际产生严重偏差,使源-荷之间产生极大不平衡,提出一种基于支持向量机的iForest-rForest-SVM算法,采用孤立森林算法实现数据清洗:首先识别并剔除突变值,其次对缺失值进行插值补全;在此基础上,通过随机森林算法构建特征加权样本子集,最后采用支持向量机根据偏差对模型进行修正。通过具体案例计算及分析,结果表明相较于传统支持向量机算法,本文提出的iForest-rForest-SVM算法将新能源短期功率预测的平均准确率提升2%,验证了该修正方法和流程的有效性,并为提高极端天气下新能源短期功率预测准确率提供了借鉴措施和建议方案。
基于网络药理学、分子对接和实验验证探究自拟复方“健宫散”治疗奶牛繁殖障碍性疾病的作用机制
罗燕;赵雯雪;赵鑫;陈志良;胡文娟;邵永斌;潘宇;郝海红;目的 通过网络药理学对自拟复方“健宫散”主要药物川芎、当归、熟地黄、红花、桃仁和五灵脂进行分析,研究其活性成分治疗奶牛繁殖障碍性疾病的潜在作用靶点,对靶点富集的信号通路进行阐述;使用“健宫散”治疗子宫内膜炎患牛,对网药分析的核心靶点进行验证。方法 利用TCMSP和HERB数据库筛选药物成分及其作用靶点,通过GeneCards、PharmGKB、NCBI数据库查找奶牛繁殖障碍性疾病相关靶点,筛选共有靶点基因作为该中药复方治疗奶牛繁殖障碍性疾病的预测靶点,上传到STRING数据库建立蛋白互作(PPI)网络,通过Cytoscape3.9.1软件对PPI网络进行筛选,确定核心靶点,运用DAVID数据库对核心靶点进行GO功能与KEGG通路富集分析,使用AutoDock4.2.6软件将核心靶点大蛋白和药物活性成分小分子进行分子对接验证。将20头子宫内膜炎患牛随机分为健宫散治疗组和化药治疗组,另设10头健康牛作为空白对照组,于给药后第5 d、10 d、15 d采集血液,ELISA法检测血清中核心靶点的水平,对网药分析结果进行验证。结果 收集到活性成分63个,通过活性成分找到作用靶点蛋白239个,获得114个复方药物活性成分的调控靶点;收集奶牛繁殖障碍性疾病相关靶点299个,筛出中药复方治疗奶牛繁殖障碍性疾病的预测靶点22个,其中核心靶点10个;GO功能富集分析得到生物过程10个条目、分子功能3个条目、细胞组分10个条目;KEGG通路富集分析涉及20个预测靶点,参与调控的主要通路有IL-17信号通路、细胞因子-细胞因子受体互作通路、Th17细胞分化通路;将这3条通路富集的靶点进行整合,选出IL-6、IL-1β、IL-10、IFN-γ、TNF作为分子对接的核心靶点,并追溯其活性成分为6-羟基山柰酚、β-胡萝卜素、山柰酚、木犀草素、槲皮素、杨梅酮、谷甾醇、豆甾醇,将8个活性成分与5个核心靶点分别进行分子对接模拟,结果显示,谷甾醇、豆甾醇与5个核心靶点的对接结合能较低,可形成稳定复合物;通过本体动物实验验证,经“健宫散”治疗后,网药分析的核心靶点TNF、IL-1β、IL-10、IFN-γ、IL-2水平均恢复正常。结论 “健宫散”可能是通过干预TNF、IL-1β、IL-10、IFN-γ、IL-2等靶点,可能参与调控IL-17信号通路、细胞因子-细胞因子受体、Th17细胞分化信号通路发挥治疗奶牛繁殖障碍性疾病的作用。
叶面积测定方法的比较研究
柏军华,王克如,初振东,陈兵,李少昆本文在准确性、精确性、仪器设备要求水平、成本高低等方面比较了8种有代表性的叶面积测定方法,分析并指出各种方法的优缺点,为在不同测定条件和实验目的要求下选择不同的叶面积测定方法提供依据。
我国玉米机械粒收质量影响因素及粒收技术的发展方向
李少昆;籽粒田间机械直接收获是我国玉米机械收获和实现全程机械化的关键环节,是今后我国玉米生产转变方式的方向。本文对国内外玉米机械粒收技术相关研究进行总结和分析认为:(1)破碎率偏高是当前我国玉米机械粒收存在的主要质量问题;(2)收获时籽粒水分含量是影响玉米机械粒收质量、安全贮藏和经济效益的关键因素,已经成为一个重要的经济性状;(3)玉米机械粒收技术的推广受品种遗传因素、生态气象因素与栽培措施、收获机械及其作业质量、收获时期、烘干收储等多因素影响,不同产区各种因素影响的程度不同;(4)筛选早熟、适合机械粒收品种,研发推广破碎率和损失率低的收获机械,选择最佳收获期收获,建立烘干存贮设施,构建配套收储模式,是未来我国玉米机械粒收技术发展的重点。由此本文构建了玉米机械粒收栽培新理念:通过选用早熟、脱水快的品种,以生育期换水分,实现籽粒田间直接收获、降低烘干成本,提高效益;通过增密种植,以密度换产量,降低熟期缩短对产量的影响;将增密种植、高质量群体调控为核心的高产栽培与以机械粒收技术为核心的全程机械化生产技术相融合,实现玉米高产高效协同发展,提高玉米生产竞争力。
基于网格无关性与时间独立性的数值模拟可靠性的验证方法
冯静安;唐小琦;王卫兵;应锐;张亭;数值模拟的可靠性验证是判断数值模拟可信度的重要方面。本文以水力旋流器一般研究中的纯水相仿真和多相流仿真为例,对数值模拟中的可靠性验证方法进行研究,探究Gambit下网格模型划分、网格质量检验方法、Fluent仿真方法、仿真中的边界条件设置方法、相关参数计算方法,并以此为基础对数值模拟可靠性验证中的网格无关性与时间独立性检验方法进行研究,分析了网格数量与时间步长对水力旋流器压力、速度、流量模拟结果的影响特性,探讨了网格数量与时间步长的确定方法。研究结果表明:以60 mm水力旋流器为例,网格数量不应低于15万;流量的计算较压力、速度的计算对时间步长具有更高的要求,一般精度要求下,计算压力、速度,时间步长不宜低于0.005 s,对于流量计算及压力、速度的高精度计算,时间步长不宜低于0.0001 s。
有机肥对土壤理化性质和红富士苹果果实品质的影响
路克国,朱树华,张连忠通过不同有机肥对苹果园土壤理化性质和果实品质影响的试验研究,结果表明:生物有机肥可以改善土壤理化性状,增强土壤肥力,提高果实品质。施用生物有机肥后,土壤容重较对照降低12.5％,毛管孔隙度增加9.8％,速效磷、速效钾、全氮、全磷和有机质含量分别比对照高出47.8％、77.1％、35.7％、65.0％、75.8％,优果率(80％)是对照(4O％)的2倍。
基于网格无关性与时间独立性的数值模拟可靠性的验证方法
冯静安;唐小琦;王卫兵;应锐;张亭;数值模拟的可靠性验证是判断数值模拟可信度的重要方面。本文以水力旋流器一般研究中的纯水相仿真和多相流仿真为例,对数值模拟中的可靠性验证方法进行研究,探究Gambit下网格模型划分、网格质量检验方法、Fluent仿真方法、仿真中的边界条件设置方法、相关参数计算方法,并以此为基础对数值模拟可靠性验证中的网格无关性与时间独立性检验方法进行研究,分析了网格数量与时间步长对水力旋流器压力、速度、流量模拟结果的影响特性,探讨了网格数量与时间步长的确定方法。研究结果表明:以60 mm水力旋流器为例,网格数量不应低于15万;流量的计算较压力、速度的计算对时间步长具有更高的要求,一般精度要求下,计算压力、速度,时间步长不宜低于0.005 s,对于流量计算及压力、速度的高精度计算,时间步长不宜低于0.0001 s。
B样条曲线生成原理及实现
王增波;彭仁忠;宫兆刚;为了进一步推广B样条曲线在各领域的应用,本文从B样条曲线的概念和定义出发,按节点矢量中节点的分布情况把B样条曲线划分成均匀B样条曲线、准均匀B样条曲线、分段贝齐尔曲线、一般非均匀B样条曲线4种类型,分别对它们的特点和实现方法进行了详细阐述,最后给出了一个完整的各种B样条曲线生成代码和运行结果,并进行了详细的对比分析。对于在几何造型和其它方面的应用具有一定的实际价值。
叶面积测定方法的比较研究
柏军华,王克如,初振东,陈兵,李少昆本文在准确性、精确性、仪器设备要求水平、成本高低等方面比较了8种有代表性的叶面积测定方法,分析并指出各种方法的优缺点,为在不同测定条件和实验目的要求下选择不同的叶面积测定方法提供依据。
Arrhenius公式与活化能
周遗品，赵永金，张延金本文阐述了Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ公式的应用及其适用范围，对活化能的概念及其意义进行了讨论。在此基础上提出了反应物分子活化能的概念，指出反应物分子的活化能与反应的活化能是两个不同的概念，并对二者的意义、关系和温度时它们的影响做了初步论述。
LQR系统最优控制器设计的MATLAB实现及应用
马娟丽为了使线性系统更好地适应实际的需要,本文简述了线性二次型最优控制器原理及设计方法,介绍了加权矩阵Q和R的一些选择规则,通过Matlab仿真讨论了参数Q和R变化对最优控制系统的影响,证实了该设计所得到的控制器效果较好,而且便于实现,达到了设计目的。
期刊信息
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