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[成果] 1700520386 香港
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:光在人类生活和文明进程中不可或缺。人们在对光孜孜不倦的研究中提出了改变人们思想的新概念和理论,并由此产生了改变世界面貌的新材料和器件。近代光学研究的重大进展多与发光材料有关。然而传统有机发光材料的设计与应用面临“聚集导致发光猝灭(ACQ)”这一教科书常识的制约。该项目在建立与ACQ截然相反的“聚集诱导发光(AIE)”概念的基础上,顺应分子聚集这一自然过程,在AIE结构设计、机制探究和应用开发等方面取得了系统、原创和引领性成果:(1)根据分子内旋转受限(RIR)机制,开发了基于四苯乙烯(TPE)的新AIE体系,促进了AIE研究的蓬勃发展,TPE也因此成为一个中国科学家打造的“品牌分子”;开拓了结晶诱导的纯有机高效室温磷光体系,发展了不含芳香环的非共轭AIE体系。(2)完善了AIE的RIR工作机制,提出了将发光分子从ACQ转变为AIE的设计策略。(3)开发了AIE材料在光电、传感和生物等领域的技术应用,实现了传统ACQ材料难以实现的新功能。目前,60多个国家(地区)的一千多个单位在从事AIE研究,发表论文数和引文数均呈指数增长。国内外出版了多期AIE专刊(专辑)并多次召开AIE专题会议,AIE已被纳入国内外本科生实验教学,AIE材料已向产业界进行了技术转让。2013年汤森路透将AIE列为化学和材料研究前沿的第三位,2015年则前进到第二位。2016年《自然》杂志社将AIE材料的纳米聚集体列为支撑“纳米光革命”的四大纳米材料之一。由此可见,AIE已成为一个由中国科学家开创并引领的热点研究领域。
[成果] 1700520387 北京
O18 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:几何分析是上世纪后期发展起来的重要数学分支,相关问题研究极富前沿性、挑战性和创新性。该项目在几何分析领域取得了一系列重要研究成果。寻找固定边界的极小曲面问题,即Plateau问题被Douglass,Rado等解决。Douglass因此获得第一届Fields奖。无边极小曲面的存在性在微分几何、代数几何、数学物理等领域有重要应用。该项目构造一个新的发展方程来研究无边极小曲面存在性,成果发表在顶级数学杂志Invent Math上。稳定调和映照的紧性是重要且困难的课题。能量极小映照的紧性已经有清楚的结果,但是几何中有兴趣的映照未必是能量极小映照。该项目研究了一般情况下稳定调和映照的紧性,得到了有关弱极限和能量集中集的奇点公式,该公式说明极限映照为稳定调和映照的充要条件是奇点集是弱极小子流形。该项目把这个困难问题的研究向前推进了一步。证明了非紧情况下Uhlenbeck-丘成桐定理,得到了稳定抛物丛上的陈数不等式;在Kazdan-Warner问题、高余维平均曲率流等方面的研究也取得了重要突破。该项目研究结果和方法得到了国内外著名数学家的高度评价和众多同行的引用,对该领域的发展做出了重要贡献。
[成果] 1700240385 广西
O44 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目对非线性优化快速收敛算法及其在电磁场逆问题和平衡约束数学规划(MPEC)两类特殊工程问题中的应用进行研究,并提出相应的有效优化算法。主要从减少计算量与简化算法结构的角度出发,构造新的相容子问题;对主搜索方向提出一些新的修正方法,保证算法的超体应用在电磁场逆问题中,则根据具体的优化模型,引进适当的线性收敛率。具正则化策略和逼近技术,改善逆问题的病态性质,从而提高优化方法的效果,简化计算量;建立和改善逆问题的动态近似数学模型,建立一些有效的混合智能方法,自适应地指导算法的搜索进程,从而提高算法的收敛速度;而对于MPEC问题,构造新的互补函数,提出新的光滑化技巧,使MPEC 问题等价转化为标准的优化问题。在具体的光滑化过程中,借助于几个变参数与几种广义互补函数,或利用逐次逼近思想,避免使用扰动参数。相应提出一些修正的快速收敛优化算法。截止结题时,项目研究研究成果集中反映在正式发表(录用)的42篇学术期刊论文、3篇国内外会议论文以及12篇硕士学位论文,其中11篇被SCI源期刊发表或录用,8篇被EI检索。对所获得的成果进行了有效的数值试验。由于该项目的研究内容是最优化领域里面的一个热点,属于学科前沿,而且在研究中提出了新的概念、思想、方法,获得了一批有较高学术水平和科学价值的成果,克服了一些缺点,为约束优化快速收敛算法的研究及其在电磁逆问题与互不约束均衡问题等一些具体的工作模型上作出了有益的贡献。该项目的成果已获得较好的社会效益,引起同行们的重视。
[成果] 1700440047 浙江
O62 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:简要技术说明及主要技术性能指标简要技术说明:类胡萝卜素是一类非常重要的功能性营养因子,广泛应用于食品、医药、饲料工业等领域。自然界中发现的600多种类胡萝卜素中,常用的功能性类胡萝卜素有β-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄素、番茄红素、斑蝥黄和虾青素等6种。国际上自上世纪50年代开始合成法生产类胡萝卜素,出于安全性方面的担忧,主要应用于饲料行业。随着对类胡萝卜健康功能的不断研究,人们越来越认识到类胡萝卜素不仅是实现均衡营养所必需的物质,而且还有助于预防疾病、延年益寿、提高身体素质和生活质量。如β-胡萝卜素是一种安全的维生素A原,番茄红素对前列腺有独特的健康作用,叶黄素和玉米黄素有利于缓解手机、电脑等蓝屏引起的视疲劳,对于远光灯等强光带来的眩光剌激、年龄相关性黄斑变性等具有良好改善和预防作用。类胡萝卜素可通过天然提取、生物转化和化学合成等技术手段获得。与化学合成法得到的类胡萝卜素比较,天然类胡萝卜素具有安全性好,生物利用度高等优点。随着人们越来越崇尚天然来源的产品,天然类胡萝卜素在人类健康产品中得到了越来越广泛的应用。2009年天然类胡萝卜素的市场规模就超过10亿美元,而且每年仍以10%的速度增长,近几年的需求更有加速增长的趋势。但由于天然类胡萝卜素提取工艺复杂,制备难度大,生产成本高,售价比合成类胡萝卜素高5-10倍,从而严重制约了其在人类健康领域中的广泛应用。如何利用廉价原料绿色、高效、低成本制备高质量天然类萝卜素成为一个世界性难题。中国是天然类胡萝卜素资源大国,但由于原料中类胡萝卜素含量低,类胡萝卜素本身脂溶性差且极易被氧化,导致其制备和分离过程非常复杂,技术难度很高,收率低,产品质量差。由于技术不过关,中国以产品的粗加工为主,处于产业链低端。高效绿色制备高品质的天然类胡萝卜素成为提升中国在此产业链中地位的重要方向。另外,由于天然类胡萝卜素分子结构中具有多个双键,化学性质极不稳定,易氧化而导致质量差,安全性低。而且易发生顺反异构而降低营养效价,导致生物利用率很低。在前期工作中,通过微乳化和微胶囊等技术部分解决了适用于饲料行业的类胡萝卜素的稳定性和生物利用度问题。但如果要将天然类胡萝卜素应用于人类营养品中,基于安全高效性和应用性的担忧,特别是天然类胡萝卜素制品中高活性的全反式异构体含量偏低、耐压性差等问题,一直没有得到很好地解决。鉴于人类食用天然类胡萝卜素安全性、经济性和适用性的需求,该项目在国家自然科学基金和省市计划项目等资助下,浙江医药股份有限公司新昌制药厂与绍兴文理学院通过校企合作,历经近十年的协同创新合作与技术攻关,利用广泛易得的廉价原料,利用一步法调控制备最适护眼比例的天然叶黄素和玉米黄素,通过生物发酵定向制备其它天然类胡萝卜素,并运用液相超微化-超高压乳化-淀粉流瞬时成型双层包埋技术制备天然类胡萝卜素制品,最终以功能性食品添加剂和保健食品形式形成商业化销售。不仅做到资源的综合利用,符合国家资源节约型发展要求,而且得到低成本高质量,高附加值的功能性天然类胡萝卜素,对打破国际大公司的产业垄断,发展中国的天然类胡萝卜素自主产业,提高国民健康水平具有重要意义。该项目所采用的高稳定性高生物利用度制品创新技术,不仅应用于类胡萝卜素产业,还应用到维生素A、维生素E、维生素D3等脂溶性维生素的稳态化生产中,形成了完备的脂溶性维生素和类胡萝卜素制品工业化生产技术体系,并成为行业主流技术。主要技术指标:叶黄素和玉米黄素:总类胡萝卜素含量≥80.0%;总类胡萝卜素中叶黄素和玉米黄素的比例根据客户要求进行调整;其它任一单一杂质含量≤1.0%。β-胡萝卜素(发酵法):β-胡萝卜素含量≥96.0%,符合国家和国际标准要求。番茄红素(发酵法): 番茄红素含量≥95%;全反式番茄红素含量≥90%;其他类胡萝卜素含量≤5.0%制品:制品中总类胡萝卜素含量根据客户需要定制;其中类胡萝卜素全反式含量≥90.0%; 干粉稳定性好,6个月加速试验条件下类胡萝卜素含量保留率≥95.0%;干粉压片后稳定性好,片剂中类胡萝卜素在加速条件下,6个月后的保留率≥95.0%;生物利用度高于市场上同类产品水平创制适用于不同对象和类型的多种功能性天然类胡萝卜素新剂型申请国际和中国发明专利,具有自主知识产权发表学术论文。
[成果] 1700450128 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该成果来源于2010年8月下达文件批准立项的国家自然科学基金地区科学基金项目“椭圆偏微分方程解的水平集的凸性”,资助经费24万元,研究期限为2011年1月-2013年12月,已经按期完成并获批准结题。该成果主要研究椭圆偏微分方程解的几何性态,特别是解的水平集的凸性。解的几何性态与奇异性是椭圆偏微分方程研究的两个重要课题,几何性态是方程解所描述的几何对象的重要研究特性,与微分几何有着天然的联系;同时它与方程解的正则性、唯一性等有紧密联系;此外,它与解的奇异性也有关系。方程解的奇异性的研究内容比较丰富,一般包括奇异点集情况、奇异点的可去性以及奇异点附近的渐近估计,在曲率流研究中常会遇到。该成果主要体现在两篇公开发表的研究论文中,两篇论文分别在2、3维的p-调和函数的水平集的凸性以及来自于共形几何的一类完全非线性椭圆偏微分方程的解在孤立奇点附近的渐近估计研究上给出了一些新结果、新方法,这些结果加深了人们对解的几何性态与奇异性的理解,对方程与几何两方面的研究都有重要意义。主要成果具体介绍如下:J. Jost, Xi-Nan Ma & Qianzhong Ou(欧乾忠), Curvature estimates in dimensions 2 and 3 for the level sets of p-harmonic functions in convex rings,Transactions of the American Mathematical Society, 364(2012),4605-4627.(SCI收录)这是成果主要完成人欧乾忠与国际著名数学家、德国马克斯-普朗克研究所(莱比锡)所长Jurgen Jost教授以及国内著名椭圆偏微分方程专家麻希南教授的合作研究成果,该论文把1983年M.Longinetti有关二维调和函数水平线凸性的定量估计推广到2、3维的p-调和函数,并把凸性的定量估计与连续性方法结合,给出了证明水平集凸性的新方法,这在椭圆偏微分方程解的水平集的凸性的定量估计方面,迈出了重要的一步,该论文已在SCI收录的国际一流数学专业杂志美国数学会会刊上发表。Qianzhong Ou ,Singularities and Liouville theorems for some special conformal Hessian equations, Pacific Journal of Mathematics,Vol. 266, No. 1, 2013,117-128.(SCI收录)该论文研究来自于共形几何的一类特殊的完全非线性方程,创造性的推广应用了Gida-Spruck以及Gonzalev关于分部积分方法在椭圆偏微分方程研究中的一些技巧,推导出有关方程解在孤立奇点附近的渐近估计以及全空间解的分类,使得Gonzalev的相关结论完整化。
[成果] 1700441658 浙江
O62 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该成果主要针对基于铁羰基化合物的一氧化碳释放剂的合成及性能研究开展了一系列工作,主要内容包括:合成了水溶性二铁六羰基化合物,该化合物在生物兼容有机配体作用下可以释放一氧化碳释放剂,并做了相关反应机制及生物兼容性研究,该结果已在Dalton Trans.,(IF =4.097)上发表,并获得授权专利一项。探讨了一系列类似二铁六羰基化合物通过巯基乙胺取代诱导释放一氧化碳的反应性能及其构效关系,该结果已在Dalton Trans.,上发表。在该基础上又进一步研究了氨基酸或药物分子对二铁六羰基化合物取代诱导释放一氧化碳的影响,该结果已在New J. Chem.,(IF =3.159)上发表,以及辅助配体对于预防一氧化碳释放体系中生成沉淀的作用,该结果正在申请专利。研究了二铁六羰基化合物一氧化碳释放剂与蛋白质的相互作用,该结果正在整理中。合成了含茂环的光敏感单铁羰基化合物,并研究了其光诱导释放一氧化碳的性能,该结果已在Chem-Eur J.(IF =5.771)上发表。已发表SCI论文6篇,并获得授权专利一项。另外,还有2篇文章正在整理或投稿中,一些结果还在申请专利。在该期间参加了国际生物无机化学会议及国内无机化学、有机化学和配位化学会议,有关研究成果还在上述会议上以墙报的形式交流。
[成果] 1700241022 广西
O 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:高能粒子物理研究的一个核心内容是探讨在高能重离子碰撞中可能形成的一种新的物质形态,即夸克胶子等离子体。通常认为,部分子的相互作用在夸克胶子等离子体中将呈现德拜屏蔽效应,从而导致强子束缚态的离解,而这种束缚态产额的压低最终会反应到实验中对双轻子谱等物理量的观测上。故此,讨论夸克偶素态的相关性质成为了理论上研究夸克胶子等离子体的一个重要方面。重夸克势能函数是描述夸克偶素态基本性质的重要物理量。基于有效屏蔽质量的思想,同时借助格点量子色动力学的模拟结果,课题组成功建立了在部分子分布各向异性的介质中重夸克势能实部与虚部的唯像模型;基于矩阵模型研究了相变点附近夸克胶子等离子体的状态方程,从而为利用流体力学来分析时空演化问题提供了可靠的初始条件;利用相关结果,预言了夸克偶素态在各向异性介质中的离解温度,从而为定量研究夸克胶子等离子体中束缚态产额的压低提供了条件。在有限温度微扰量子色动力学的实时理论框架下,计算了领头阶的胶子自能函数以及重求和的胶子传播子,进而在其静态极限下,通过傅立叶变换得到了重夸克势能函数的解析结果;通过引入有效屏蔽质量的基本思想,将上述结果的适用范围推广到任意各向异性的介质,完善了相关的讨论。利用格点量子色动力学的模拟数据,建立了势能虚部的非微扰模型,同时结合微扰区间的贡献,最终得到了在任意尺度、任意各向异性条件下均适用的重夸克势能函数,从而为研究束缚态问题提供了条件。基于各向异性流体力学分析夸克胶子等离子体的动力学时空演化依赖于初始条件的设定,因此需要确定强作用介质的状态方程;对于夸克偶素态的相关研究,通常关注的温度区间位于相变点附近,为该课题组采用矩阵模型讨论了这一区间内热动力学量的非微扰物理行为。利用所得结果,预言了夸克偶素态在介质中依赖于各向异性参数的离解温度,从而可以进一步研究束缚态在夸克胶子等离子体中的压低效应。项目实施期间,以独作、第一作者、通讯作者发表科研论文3篇,其中SCI 二区收录论文2篇,其他论文1篇;参与了多次国际国内重要学术会议,并报告了相关的研究成果;多次赴国内外其他高校和科研院所开展合作交流,并邀请同行专家来校进行学术访问,从而为学院相关学科的发展起到了促进作用;共培养硕士研究生3名。以上成果的取得,使课题组按要求完成了既定的考核指标。
[成果] 1700240737 广西
O 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:闭凸约束下线性矩阵方程求解问题出现在数学、力学、线性系统和控制理论等众多学科领域,是数值代数的重要分支。该项目利用交替投影算法及其加速理论研究了闭凸约束下的线性矩阵方程求解问题。 研究来源于线性系统和控制理论中的单变量、多变量线性矩阵方程在闭凸约束下的求解问题;研究投影矩阵的具体解析表达式或高效可行的数值算法。提出了线性子空间约束、非负约束和半正定约束下线性矩阵方程求解的交替投影算法。利用矩阵QR分解、奇异值分解、广义逆和矩阵形式的Krylov子空间等多种方法研究矩阵在仿射子空间内的投影矩阵。研究交替投影算法的加速算法,分析其收敛性并进行数值分析及数值比较。提出了有界约束、Q-正定约束和矩阵不等式(正定意义下的不等式)约束下矩阵方程求解的松弛交替投影算法,结合松弛交替投影算子的拟非扩张性给出了松弛交替投影算法的收敛性分析,通过大量数值算例说明算法的可行性和高效性。研究了交替投影算法的加速形式—定向交替投影算法;提出了求解最佳逼近问题的Dykstra交替投影算法;通过大量数值算例说明算法的可行性,并通过数值比较说明交替投影算法及其加速形式在迭代效率上比传统的算法有明显的优势。在前述基础上继续深入研究,研究不相容条件下带结构约束的最小二乘问题,构造交替投影类算法求解,进行数值实验和数值分析,并研究其收敛性态。研究了矩阵不等式(非负意义下的不等式)约束下矩阵方求解问题。通过将问题等价转化为矩阵不等式非负偏差最小二乘问题,给出了基于投影的不动点形式的迭代求解算法,进而利用极分解理论证明了算法的收敛性,并给出了数值算例验证了算法的可行性。在该项目的支持下,项目组发表学术论文12篇,其中SCI收录7篇(JCR二区3篇),中心核心5篇(《数学学报》和《计算数学均为中文权威核心期刊》),培养青年教师1名,硕士研究生6人,其中3名已毕业。
[成果] 1700440857 浙江
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:光场的相干偏振等统计特性对激光通信、遥感、激光系统工程设计等领域都具有十分重要的意义。随机电磁光场模型因同时考虑相干偏振等统计特性,可更加全面地认识和理解随机涨落电磁光场的统计光学特性。该成果通过构建符合物理条件的新的相关函数,建立相应新的随机电磁光场模型以合理全面地表征某些实际光场分布,分析随机电磁光场模型在不同复杂光学系统及随机湍流介质中的傍轴与非傍轴传输规律,预测实际光场在复杂系统和介质中传输统计特性。研究结果不仅有理论上的创新性,而且可用于指导实验,预测新的实验结果,在激光通讯、激光系统工程设计、偏振遥感等领域具有替在的应用价值。
[成果] 1700240469 广西
O44 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:通信、天线等电磁场问题在实际中应用广泛,研究高效数值求解电磁场问题很有意义。该项目基于有限元超收敛理论、外推方法,构造具有高精度的插值延拓方法,结合区域分解方法,研究求解电磁场问题的高效的快速多重网格方法。针对一类嵌入在无穷地平面中的矩形大波数开腔散射问题,分别给出了基于四阶和六阶紧致差分格式的快速算法。对于混合时谐Maxwell方程,针对有限元离散后所得到的鞍点问题,构造了一类新的两变量预处理子。针对包含静电场等问题的泊松方程和各向异性系数或间断系数的二维椭圆问题,基于粗化算法,给出了代数多重网格方法和瀑布型代数多重网格方法。基于四阶紧致差分格式,结合Richardson外推技巧,构造了Richardson瀑布型多重网格方法;基于六阶紧致差分格式,结合新外推公式,构造了新外推瀑布型多重网格方法。运用和发展矢量有限元的超收敛性,研究二维问题的由粗网格层到细网格层的插值延拓算子,构造新型多重网格方法,并在该基础上构造瀑布型多重网格方法。课题组在单位立体上构造了一类满足特殊条件的各向异性的无旋小波,给出了一个Helmholtz分解以及curl和div算子在小波基下的表示,提出了一类高效的小波瀑布型多重网格方法。对于椭圆型界面问题,利用界面曲线信息和跳跃条件构造高精度延拓算子,建立了新多重网格法和瀑布型多重网格法。针对大规模问题,课题组结合区域分解方法和多重网格方法,提出了一类求解椭圆型方程的并行瀑布型多重网格方法。针对环形域二维Helmholtz方程外问题,提出了拟最优重叠Schwarz方法和拟最优非重叠区域分解方法。在基金的资助下,项目组顺利完成基金申请书中的研究目标。项目组发表标注基金号的论文39篇(含SCI 收录论文18篇、中文核心期刊论文10篇),培养硕士研究生7人。
[成果] 1700240467 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目为国家自然科学基金(编号: NF11162004)资助的项目。时滞普遍存在于自然界和工程领域里,时滞动力系统的运动不仅依赖于系统状态,而且与过去一段时间的系统状态有关,因而具有极其复杂的动力学行为,即使最简单的线性动力系统考虑脉冲后也能出现多周期解共存,复杂的分岔和混沌等现象。在自然界和工程领域里存在着大量脉冲非光滑动力系统,其状态变量会突然发生改变,非光滑程度最高。该项目针对含有时滞和脉冲因素的非光滑动力系统的热点问题开展研究,获得系统周期解的分岔和混沌理论,并将理论应于传染病的控制等实际问题。通过该项目的实施,在理论、研究方法以及应用上取得了一些重要突破。项目出版标注基金号的学术专著一部,学术论文36篇,其中SCI收录17篇、EI收录1篇、中文核心15篇,培养研究生18名。脉冲非光滑动力系统基本性质研究:构造 Lyapunov 泛函,利用全导数得到了一类脉冲时滞微分方程零解一致渐近稳定的充分条件,讨论脉冲时滞微分方程周期解,给出了2T-周期解和2T-周期解的显式表达式;研究了一类二维奇异线性脉冲系统的特征值不连续变化的现象以及中心和焦点存在的充分条件,讨论了系统存在无穷多个周期-2解的充分条件,继而得到了系统存在稳定和不稳定焦点的条件,分析得到了系统存在无穷多个周期-6解的充分条件,继而得到了系统存在中心的条件。讨论了固定时刻脉冲和状态脉冲引起的复杂和有趣的动力学现象,研究了四种周期解的存在性和稳定性,分析了周期(1,0) 解和周期(1,1)解的分岔行为,得到了周期(m1+m2, n1+n2) 解介于周期(m1, n1)解和周期(m2, n2)解之间的现象。脉冲非光滑动力系统的周期解分岔和混沌行为研究:研究了一类线性哈密顿系统的周期解及其分岔,给出了周期解的具体表达式,讨论了稳定周期解和不稳定周期解存在的个数和条件,利用离散映射,研究了系统周期解的 Neimark -Sacker 分岔;研究了线性脉冲动力系统的混沌反控制问题,将一般的线性脉冲动力系统转换成离散映射,给出了脉冲控制器,找到了排斥子,将几类典型的线性脉冲动力系统混沌化。给出了系统存在混沌的严格证明,并且给出了符合理论分析的数值结果。传染病的动力学研究和脉冲控制:将脉冲非光滑系统理论应用到传染病学,揭示传染病的发病机理和流行规律以及寻找传染病的有效防治策略。在SIS传染病模型中考虑了生育脉冲和垂直传染, 利用离散映射得到了无病周期解和地方病周期解的存在性和稳定性的条件,给出了超临界分岔发生的条件,通过利用Poincaré 映射和中心流形定理,讨论了地方病周期解的flip分岔,得到了疾病流行与否的阈值;研究了具有标准发生率、脉冲生育、脉冲接种和垂直传染的传染病模型,得到了系统无病周期解的存在和稳定性的条件,讨论了系统周期 解的倍周期分岔现象。 具有脉冲和随机因素的非光滑系统的动力学研究:借助随机微分方程的比较定理、随机非线性理论中的 Lyapunov指数、Floquet理论和伊藤公式,课题组研究了具有脉冲效应和随机干扰的传染病模型,分析模型的正解和无病解的存在性,得到了平凡解的随机指数渐近稳定的充分条件。
[成果] 1700510073 河南
O 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:工程和科学计算中的很多重要领域如计算电磁学、计算流体力学、偏微分方程离散、最优控制、线性规划、凸二次规划、经济与交通平衡等,都涉及大型稀疏线性问题的求解。该成果针对特殊线性问题设计高效迭代算法和预处理技术,并将所得成果应用于实际问题的数值模拟,提高模拟的整体效率。针对大型稀疏线性方程组,设计了广义平方共轭残差算法(GCRS)、适合分布式并行计算改进的广义平方共轭残差算法(IGCRS)和并行广义全局平方共轭梯度算法(PGGl-CGS),新算法采用算法重构和避免全局同步等技术,且所有内积计算及矩阵向量乘是独立的,可进行计算与通讯的重叠,并分析新算法的收敛性、复杂度、并行性和等效率等,编写并行MPI程序验证其性能,理论分析和数值试验均表明,新算法的可扩展性和并行性均得到显著提高,解决了迭代方法并行计算的瓶颈问题。提出的高效迭代算法组合数值稳定性和并行算法设计的要素,对实际问题的求解提供了一定的理论依据和应用价值。针对特殊鞍点问题,设计了广义MSSOR算法和免增广块结构化预处理子。广义MSSOR算法(GMSSOR)通过改变加速因子,控制和改善广义MSSOR算法的收敛性,理论分析和数值试验均表明,GMSSOR算法具有较好的收敛速度,预处理矩阵具有较好的特征值聚集性;基于免增广的结构化预处理子,对设计的预处理矩阵特征值分布、相应的特征向量、最小多项式和最优参数的选取进行理论分析,并结合Krylov子空间方法,应用电磁计算中Oseen方程、Maxwell方程和Stokes方程做数值试验,进一步验证和比较其性能。采用辅助参数与增广技术,更好的调节预处理矩阵特征值的分布,进而获得相对应的实用、可行、高效的预处理迭代算法。针对大型稀疏线性方程组,设计了松弛型并行多分裂USAOR算法,理论分析得到更弱的收敛区间,改善了多分裂算法参数收敛的固有模式,并把此结果推广到解拟线性问题中。分布式并行计算时,可通过选取合适的分裂矩阵和权矩阵,极大地改善了计算机的负载平衡。针对大型稀疏线性互补问题,采用矩阵分裂技巧、松弛外推迭代技术和加速思想,设计了模系同步多分裂多参数迭代算法和带阻尼因子的重叠限制加法Schwarz算法,并在松弛参数和多分裂合理限制下,对这些迭代法进行收敛性分析,改善多分裂算法参数收敛的固有模式。同时,将相应算法推广到块的形式,并证明新方法在满足适当条件下收敛。最后,通过数值例子验证这些迭代法在实际应用中能够达到较高的并行计算效率。该项目负责人在2015年北京应用物理与计算数学研究所举办的数值代数研讨会上报告了该项目研究的成果,通过同行专家的讨论、点评,该成果得到了国内外数值代数专家的普遍关注和肯定。
[成果] 1700270046 河北
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目研发的是利用反射光提高组件发电量的技术。主要技术创新点是在矩阵与矩阵之间添加镜面反射板,利用光的反射原理使后排组件吸收更多的光照,把入射到反射板中的光线再次反射到组件表面,提升组件的辐照量,从而提升组件单位面积的发电量。将组件阵列背支架与反射装置连接,组成稳定性好的三角形结构,加强了阵列的抗风能力。在矩阵与矩阵之间添加镜面反射板,利用光的反射原理使后排组件吸收更多的光照,把入射到反射板中的光线再次反射到组件表面,提升组件的辐照量,从而提升组件单位面积的发电量。通过这样一个设计,就可以将前后两排光伏组件中间的间隔地带的太阳光反射到后一排的光伏组件上,充分利用太阳能资源。国外一般使用的反射并非全反射,该项目采用全反射材料,并且在材料耐候性及防尘方面进行处理,更为经久耐用。
[成果] 1700240995 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:探索非微扰的 QCD 真空的结构和性质,研究夸克质量,夸克胶子的虚度和宇宙常数与温度依赖关系是粒子物理和天体物理研究的前沿课题之一。温度依赖的 QCD 真空凝聚值在温度依赖的 QCD 求和规则和夸克胶子等离子体相变的研究中有广泛和重要的应用,对了解宇宙的起源和演化也是极为重要的。该项目在深入系统研究零温条件下 Dyson-Schwinger 方 程 及 其 夸 克 传 播 子 的 基 础 上 , 通过数值求解与温度有关的Dyson-Schwinger 方程,研究QCD真空的结构和性质,得到 QCD 真空凝聚值、夸克质量、夸克胶子的虚度和宇宙常数随温度的变化关系。为在有限温度条件下深入理解 QCD,特别是非微扰 QCD,研究夸克质量、夸克胶子的虚度和宇宙常数等重大理论问题奠定基础。该项目完成学术论文4篇,已发表3篇,其中2篇被SCI收录。主要的研究成果有: 研究了零温条件下的Dyson-Schwinger方程。课题组通过直接求解Dyson- Schwinger方程的方法,得到夸克的自能函数A和B,从而得到了夸克的传播子,计算了定域的夸克真空凝聚值,夸克胶子混合真空凝聚值,以及夸克的虚度。直接数值求解Dyson-Schwinger方程的方法非常复杂,为了对比算法的可靠性,课题组又采用Roberts和Williams提出的参数化的方法,用参数化的夸克传播函数计算夸克的自能函数A和B,理论预言和计算结果与标准QCD求和规则,格点QCD和瞬子模型的理论结果大致相符,说明在不需要直接求解Dyson-Schwinger方程的情况在,Roberts-Williams经验公式的可靠性。文章发表在2014, Vol.31, No.2,《Nuclear Physics Review》pp119-122上。 对零温条件下的Dyson-Schwinger方程的研究工作进行拓展,进一步研究了有限温度条件下的Dyson- Schwinger方程。为了使有限温度下的Dyson- Schwinger方程可解,课题组在“彩虹”近似下采用分离的胶子传播子,研究了有限温度下的QCD真空中夸克胶子的凝聚,并得到了大约为131MeV的临界温度。在临界温度附近,课题组发现三个真空凝聚值有相似的相变行为,为课题组进一步研究QCD真空相变和真空结构与温度的关系提供了理论依据,也为课题组研究温度依赖的QCD求和规则打下了基础。作为对比,课题组还研究了π介子在强子中的凝聚对温度的依赖关系,由于π介子由夸克和反夸克对组成,因此课题组发现在零温条件下,π介子在强子中的凝聚近似等于ud真空凝聚。但是在临界温度附近,夸克真空凝聚发生明显的手征对称性恢复,而π介子在强子中的凝聚随温度的增加,逐渐减小。相关文章已被《Chinese Physics C》接收并发表在2005年,Vol.39,No.3上。 研究了在相对论谐振子模型中多夸克集团的形状因子。多夸克系统的形状因子计算是一个很有意义的研究课题,在核物理和强子物理中有许多应用。课题组在相对论谐振子模型中计算了核子,π介子和氘核的形状因子并与实验作了比较,与实验结果有很好的符合。相关文章已被《Chinese Physics C》接收并在2015年Vol.39,No.1上发表。课题组也在夸克模型中研究了中子的电磁形状因子和电磁荷半径,及其它性质,其结果与实验数值符合,特别是中子的电荷半径。
[成果] 1700240799 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:最优化是“运筹学与控制论”学科一个十分重要的分支, 它讨论决策问题的最佳选择,构造寻求最佳解的计算方法,有着广泛的实际应用背景,设计出计算量更少、收敛速度更快、应用更广泛的高效算法,具有十分重要的意义。机组组合问题是电力系统运行调度的一个重要方面,优化燃煤电厂的发电调度模式,以期减少耗煤所排放的二氧化碳、氧化硫和氧化氮等污染物,并降低发电成本,对大力发展低碳经济、加大环保力度、推进建设节约型社会以及提高社会经济效益等方面具有重要的理论和现实意义。项目一方面研究光滑非线性约束优化的序列线性方程组算法。主要创新和贡献在于:构造新型搜索方向子问题,引入新型高阶修正方向和线搜索,有效地减少算法的计算量,改善数值效果;在收敛性分析中去掉或减弱了一些较强的假设条件,如迭代点列的有界性、严格互补等。并从理论上较好地克服了迭代点收敛于不可行点或非稳定点的不足。另一方面研究快速算法在电力系统机组组合问题中的应用,取得了创新性成果,如:针对该问题具有大规模、离散、非线性的复杂数学结构,提出机组组合问题的凸可分混合整数二次规划模型,并在该基础上构建分解类算法如外逼近法、内外逼近法求解机组组合问题。基于提出的机组组合问题的凸可分模型,以及求解该模型的外逼近确定性全局优化方法,通过引入新的线性化点集对初始外逼近子问题进行改进,并基于单变量函数的简单性提出了新的内逼近混合整数线性规划子问题,从而提出了一种新的内外逼近方法来求解机组组合问题。内外逼近方法通过交替求解一系列混合整数线性规划外逼近子问题与内逼近子问题,以产生更好的下界和更好的上界,充分利用内、外逼近子问题的有效性,既改进了迭代间隙又提高了解的质量。仿真结果表明,所提的确定性全局收敛内外逼近方法不仅得到了更高质量的次优解,而且能有效处理计爬坡约束,表现出了良好的收敛稳定性,适合于大规模的实际工程应用。项目对所提出的算法进行了大量的数值试验,并与其他算法进行了比较验证了算法的有效性,达到理论、仿真、实验三者相统一的目的。
[成果] 1700450238 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:微分方程是研究自然科学、工程技术及社会经济发展规律的重要工具。由于周期系统与周期解反映了自然界的周期运动规律,周期解的存在性体现了系统的一种结构平衡性,由于考虑时滞的影响,泛函微分方程比常微分方程更能客观反映事物的发展规律,这使得泛函微分方程周期解理论有着广泛的应用背景和研究价值。广西自然科学基金委、广西科技厅基础研究部给予泛函微分方程周期解理论的基础研究以大量支持。在2013年给予立项研究。研究目的与意义:“具有时滞二阶中立型泛函微分方程周期解的存在性和唯一性研究”以探索和发展泛函微分方程周期解理论的基本理论和建立新的研究方法及新的实验技术为基本出发点,提倡多种理论交叉,注重基础研究,实现以下目标:(A)综合运用现代数学中的代数学、数学分析、微积分学、不等式理论、拓扑度理论和方法,以中立型泛函微分方程周期解研究所涉及的新概念、新结构、新方法为突破口,在理论和应用上有所突破,提高广西一般高校在中立型泛函微分方程周期解研究领域的整体能力;(B)解决一些实际问题中提出的泛函微分方程周期解是否存在的问题,为科技发展做储备;(C)通过研究项目的实施,稳定支持一批具有创新意识、思维活跃、立足广西的科研人才队伍,培养和造就一批在泛函微分方程周期解理论研究领域国内同行公认的广西研究专家。具体在该项目,以上3个目标已基本到达。主要论点与论据:随着科学技术的发展,用来描述客观世界的微分方程越来越复杂,对微分方程解的精度要求越来越高,这样就需要建立新的分析方法作为研究的工具。时滞微分方程的定量研究需要新的分析方法作为工具。重合度理论是研究时滞泛函微分方程周期解唯一性的重要工具,然而这方面的研究甚少。该项目主要研究不等式和重合度理论,并利用该类不等式和重合度理论给出时滞微分方程周期解问题的解的估计,进而研究解的存在性、特别是周期解的存在性、唯一性等性质。创见与创新:(A)利用重合度理论和不等式分析技巧,给出一些新的估计式,研究了几类时滞中立型泛函微分方程存在周期解的充分条件,推广和改进了已有文献的相关结果。(B)不等式在力学和工程有着重要的应用,尤其是在非光滑分析和优化。课题组主要考虑由发展H-半变分所描述的控制系统的最优反馈控制。通过运用集值映射和Clarke’s次微分等性质,课题组给出了一些保证反馈控制系统可行对存在的充分条件。课题组也证明了最优控制问题最优控制对的存在结果。建立了一类新的非连续函数积分不等式,研究了方程等式左端为未知函数的非线性项的类型。并给出未知函数的上界估计。讨论了一类具有弱奇异Volterra-Fredholm型的差分不等式。用嵌入未知函数的上界,通过分析技术,明确地给出上界估计。应用到Volterra型微分方程的估计中,得到方程存在解的条件。用非齐次诺伊曼边界条件的椭圆型变H-半变分不等式对诺伊曼共振和非共振存在性问题(HVI)进行了解的存在性研究,给出问题(HVI)至少有一个解的几个充分条件。应用Clarke’s广义梯度的概念和第一本征函数的性质,课题组还建立一个关于椭圆型变H-半变分不等式的非光滑结构的Landesman-Lazer理论。并给出了一个在静态摩擦接触问题的应用举题。存在的问题:唯一性研究内容参考文献较少,而给出唯一性条件要求较高。课题组研究了几类微分方程的存在唯一周期解的条件,只发表一篇存在唯一性条件的文章。
[成果] 1700450224 广西
O41 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:近十年来,强子物理在实验研究方面取得了重要的进展,BESIII、BABAR、Belle、LHCb等国内外大型实验装置相继发现了一些新的强子态,如一些类粲偶素态(即所谓的XYZ态)等。这些强子态的性质难以用传统的夸克模型来很好地解释,它们有可能是量子色动力学(QCD)所预言的奇特强子态。该项目结合新一代高能加速器设施上的强子物理实验,对奇特强子态的性质、结构特性、产生机制以及与之相关的强相互作用进行了较为系统的研究,主要的研究内容和成果如下:介子奇特态方面,研究了轻标量介子在B介子弱衰变过程中的动力学产生,给出不变质量分布、衰变分支比等可观测量的理论结果,指出B介子衰变过程是研究标量介子结构特性的很好场所,并提出实验建议;将一些XYZ态、粲-奇异介子态看作强子分子态,对它们的产生、性质、结构特性及其自旋伴子进行了较深入的研究,并对这些XYZ态可能的产生和衰变模式进行了探讨,进一步理解这些态的性质和结构特性,为将来在LHCb、BESIII、Belle-II、PANDA等大型实验装置上进行的XYZ态的实验研究提供重要的理论依据。重子奇特态方面,通过J/ψ衰变过程研究作为中间共振态的核子激发态N*中的隐奇异成分;用定域隐规范方法研究了含重夸克的重子态的动力学产生,发现这些态可解释成介子-重子分子态;对2015年LHCb实验组观测到了类五夸克态结构进行了研究,指出LHCb观测到的有可能只是一个运动学效应而并非真正的五夸克态,提出可用以检验是否一个真正粒子的反应过程。重夸克偶素方面,对重夸克偶素中的轻夸克质量依赖、辐射跃迁中的耦合道效应以及下一代高亮度B工厂可研究的强子物理问题等进行了研究和探讨;三介子体系和两重子体系方面,将处理三体相互作用的固定中心近似方法用于研究三强子体系;用手征SU(3)夸克模型对DD-CC(隐色组分)系统进行了研究,得到与实验相符的d*态,指出d*很有可能是一个以六夸克态为主的奇特强子态;对重子电偶极矩、氘核电磁密度进行了研究,为低能强耦合区域的QCD及超出粒子物理标准模型的新物理研究提供了重要信息。以上研究成果可深化人们对强子结构和强相互作用的认识,对理解和完善“低能QCD”模型理论有重要的意义。该项目共发表SCI收录的期刊论文53篇,会议论文11篇。
[成果] 1800120646 四川
O4 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:太赫兹(THz)的频段处于微波与激光之间,具有许多独特的特点,是认识自然界的有效的工具之一,在医学、生物、材料和安检等方面具有广泛的应用。多年来太赫兹在科研和应用方面相对滞后,主要是因为缺少有效的太赫兹源。中国工程物理研究院应用电子学研究所黎明研究员团队在国家重大科学仪器设备开发专项“相干强太赫兹源科学仪器设备开发”的支持下,联合清华大学、北京大学、北京应用物理与计算数学研究所等单位,研发了基于自由电子激光的太赫兹源(CTFEL)。该装置主要由直流高压光阴极注入器、射频超导加速器、微波源、低温系统、摇摆器、激光谐振腔、太赫兹传输与测量等系统组成。它产生的太赫兹不仅具有单色、频率可调(1~3 THz)的特点,同时还具有高峰值功率(>0.5MW)、高平均功率(>10W)等优点。
[成果] 1700450888 广西
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:微分方程是研究自然科学、工程技术及社会经济发展规律的重要工具。由于周期系统与周期解反映了自然界的周期运动规律,周期解的存在性体现了系统的一种结构平衡性,由于考虑时滞的影响,泛函微分方程比常微分方程更能客观反映事物的发展规律,这使得泛函微分方程周期解理论有着广泛的应用背景和研究价值。广西自然科学基金委、广西科技厅基础研究部给予泛函微分方程周期解理论的基础研究以大量支持。在2013年给予立项研究。研究目的与意义:“具有时滞二阶中立型泛函微分方程周期解的存在性和唯一性研究”以探索和发展泛函微分方程周期解理论的基本理论和建立新的研究方法及新的实验技术为基本出发点,提倡多种理论交叉,注重基础研究,实现以下目标:综合运用现代数学中的代数学、数学分析、微积分学、不等式理论、拓扑度理论和方法,以中立型泛函微分方程周期解研究所涉及的新概念、新结构、新方法为突破口,在理论和应用上有所突破,提高广西一般高校在中立型泛函微分方程周期解研究领域的整体能力;解决一些实际问题中提出的泛函微分方程周期解是否存在的问题,为科技发展做储备;通过研究项目的实施,稳定支持一批具有创新意识、思维活跃、立足广西的科研人才队伍,培养和造就一批在泛函微分方程周期解理论研究领域国内同行公认的广西研究专家。具体在该项目,以上3个目标已基本到达。主要论点与论据:随着科学技术的发展,用来描述客观世界的微分方程越来越复杂,对微分方程解的精度要求越来越高,这样就需要建立新的分析方法作为研究的工具。时滞微分方程的定量研究需要新的分析方法作为工具。重合度理论是研究时滞泛函微分方程周期解唯一性的重要工具,然而这方面的研究甚少。该项目主要研究不等式和重合度理论,并利用该类不等式和重合度理论给出时滞微分方程周期解问题的解的估计,进而研究解的存在性、特别是周期解的存在性、唯一性等性质。创见与创新:利用重合度理论和不等式分析技巧,给出一些新的估计式,研究了几类时滞中立型泛函微分方程存在周期解的充分条件,推广和改进了已有文献的相关结果。不等式在力学和工程有着重要的应用,尤其是在非光滑分析和优化。课题组主要考虑由发展H-半变分所描述的控制系统的最优反馈控制。通过运用集值映射和Clarke’s次微分等性质,课题组给出了一些保证反馈控制系统可行对存在的充分条件。课题组也证明了最优控制问题最优控制对的存在结果。建立了一类新的非连续函数积分不等式,研究了方程等式左端为未知函数的非线性项的类型。并给出未知函数的上界估计。讨论了一类具有弱奇异Volterra-Fredholm型的差分不等式。用嵌入未知函数的上界,通过分析技术,明确地给出上界估计。应用到Volterra型微分方程的估计中,得到方程存在解的条件。用非齐次诺伊曼边界条件的椭圆型变H-半变分不等式对诺伊曼共振和非共振存在性问题(HVI)进行了解的存在性研究,给出问题(HVI)至少有一个解的几个充分条件。应用Clarke’s广义梯度的概念和第一本征函数的性质,课题组还建立一个关于椭圆型变H-半变分不等式的非光滑结构的Landesman-Lazer理论。并给出了一个在静态摩擦接触问题的应用举题。存在的问题:唯一性研究内容参考文献较少,而给出唯一性条件要求较高。课题组研究了几类微分方程的存在唯一周期解的条件,只发表一篇存在唯一性条件的文章。
[成果] 1700240319 广西
O65 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:流通池是化学分析中流动注射分光光度法最常用的关键器件,利用朗伯- 比尔定律完成将元素浓度大小变化转化为光信号强度变化,再经光电转换为电信号,对电信号进行处理和测量从而完成对化学元素浓度的测定。可见流通池是实现分光光度法测量的关键,其性能决定着测量的精度和灵敏度。该实用新型的用于流动注射分光光度法的层叠一体化嵌入式流通池系统,其流通池为开放式Z 字形流通池,并嵌入固定基座,两片超薄高通光性石英玻璃放置堵住开放式Z 字形流通池的光接收端和光输入端,都安置了光电管的光发射部分机箱和光接收部分机箱分别固定在固定基座的两端,信号处理电路设置在光发射部分机箱和光接收部分机箱中。该流通池系统最大限度的减少了外部的干扰,提高系统信燥比和稳定性,层叠式和嵌入式的结构体积小,易于装配和拆卸,便于清洗。工作过程最大的特点是从单色发光光电管发出光到光电接收管,除经过待测液体外,仅通过了二片超薄高通光性石英玻璃,将光损耗减小到最低程度,提高测量的精度和灵敏度。传统的流通池是将光电管发出的单色光经光纤传输至流通池光输入端,单色光通过待测液体后,用光纤接收通过待测液体的光线,经光纤传输到光电接收管,光电接收管将光信号转换为电信号。这一过程中经过了发光光电管到光纤,光纤到待测液体,待测液体到光纤,光纤再到光电接收管四次二个介质之间光的传输,由于光的折射和反射的存在,光的强度必然降低,这直接影响了测量的精度和灵敏度。其次由于光信号和电信号的处理电路系统与流通池分离,这过程中必然会有各类光信号燥声和电信号燥声叠加其中,对测量的稳定性和可靠产生影响。这些问题都是是传统流通池无法克服和消除的固有弊端。
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