Function-Related Asymmetry of the Interactions between Matrix Loops and Conserved Sequence Motifs in the Mitochondrial ADP/ATP Carrier

The ADP/ATP carrier (AAC) plays a central role in oxidative metabolism by exchanging ATP and ADP across the inner mitochondrial membrane. Previous experiments have shown the involvement of the matrix loops of AAC in its function, yet potential mechanisms remain largely elusive. One obstacle is the limited information on the structural dynamics of the matrix loops. In the current work, unbiased all-atom molecular dynamics (MD) simulations were carried out on c-state wild-type AAC and mutants. Our results reveal that: (1) two ends of a matrix loop are tethered through interactions between the residue of triplet 38 (Q38, D143 and Q240) located at the C-end of the odd-numbered helix and residues of the [YF]xG motif located before the N-end of the short matrix helix in the same domain; (2) the initial progression direction of a matrix loop is determined by interactions between the negatively charged residue of the [DE]G motif located at the C-end of the short matrix helix and the capping arginine (R30, R139 and R236) in the previous domain; (3) the two chemically similar residues D and E in the highly conserved [DE]G motif are actually quite different; (4) the N-end of the M3 loop is clamped by the [DE]G motif and the capping arginine of domain 2 from the two sides, which strengthens interactions between domain 2 and domain 3; and (5) a highly asymmetric stable core exists within domains 2 and 3 at the m-gate level. Moreover, our results help explain almost all extremely conserved residues within the matrix loops of the ADP/ATP carriers from a structural point of view. Taken together, the current work highlights asymmetry in the three matrix loops and implies a close relationship between asymmetry and ADP/ATP transport.     

超长综采工作面撤架期间煤自燃预测及防控技术研究

大兴煤矿北一202工作面采用超长开切眼布置,存在采空区空间大、开采易自燃煤层、工作面全程俯采且顶板存在复合煤岩层采空区遗煤量大等因素,导致工作面防灭火工作难度大幅提高。通过在工作面进、回风巷道,以及上、下隅角向工作面70 m处架后采空区预埋4个束管测点,对北一202超长俯采工作面采空区自燃“三带”分布范围进行多点位观测,得出超长俯采工作面采空区最大氧化带宽度为37.7 m,位于上隅角向工作面70 m架后采空区。根据北一202工作面实际参数,建立三维几何模型,通过Fluent数值模拟分析,揭示了超长俯采工作面采空区流场及O₂体积分数变化规律,并将采空区自燃“三带”分布范围模拟结果与实测结果进行对比,发现两者基本一致,证明了采用数值模拟方法分析研究超长俯采工作面采空区流场、O₂体积分数分布规律的有效性和科学性。

     

深凹露天矿采场内流场分布规律的试验与数值模拟

为探究大气风速对深凹露天矿山爆破排烟时间的影响,采用CFD数值模拟方法构建了深凹露天矿山爆破非稳态数值模型,模拟大气风速为3、6、9、15 m/s和不同爆破位置条件下炮烟扩散场景,研究了不同大气风速对深凹露天采坑内风流场特征和爆破排烟时间的影响。研究结果表明：不同爆破位置下,随着大气风速的增大,露天采坑内的风流分布呈现出单复环流向双复环流结构的转变;当大气风速大于6 m/s后,随着大气风速的增大,爆破炮烟排烟时间下降的幅度逐渐减小,大气风速对排烟时间的影响逐渐降低;不同爆破位置下,随着大气风速的增大,露天采坑爆破炮烟排烟时间均呈现下降趋势,且与大气风速呈现良好的指数函数关系。

     

复合振冲碎石桩加固机理及施工过程数值模拟

采用振动荷载作用下超孔隙水压力产生的能量模型,考虑耗散能量和孔径扩张的影响及相互作用,并进行合理的简化,对复合振冲碎石桩施工过程做了数值模拟.采用有限差分离散求解复合振冲碎石桩边值问题,编制相应的数值程序,基于模拟结果详细讨论了排水井的存在对复合振冲碎石桩孔隙水压力发展变化的影响.最后对普通碎石桩和复合碎石桩的地基加固效果进行对比分析.数值模拟结果表明,复合振冲碎石桩由于排水井的存在,使地基加固范围明显增大,并且可以应用于渗透系数较小的粉土和砂质粉土地基中.     

深井巷道断层对冲击地压的影响分析

以星村煤矿3302运输巷掘进工作面为研究背景,采用FLAC^3D数值模拟分析的方法,分别模拟了3302运输巷距离断层60、50、40、30、20、10 m时围岩的应力分布情况。通过对距离断层不同位置时的深井巷道围岩应力变化情况进行分析,研究了断层对掘进工作面影响的应力分布规律,从而得出掘进工作面开采时周围煤岩体受断层影响的规律,即距断层越近,应力集中现象越明显,煤岩聚集的弹性能越大,发生冲击地压的危险性就越大。采取相应的卸压措施后,现场监测数据表明,冲击地压防治措施在实际生产过程中具有较好的卸压效果。     

飞机雷击附着区域的划分仿真研究

为了进一步提高飞机舱内电子设备对雷电间接效应的防护能力, 依据SAE-ARP5412等相关标准的规定, 以飞机舱内电子设备所在位置的电磁环境为研究对象, 建立了雷击时飞机舱内电磁环境的仿真模型, 对仿真参数进行了设置.仿真比较了雷击飞机时不同舱室内的耦合场, 并获得了舱内电子设备所接线缆的瞬态耦合电流.仿真结果表明:同一放电通道下驾驶舱内的耦合场最强; 舱门处定义了缝隙结构以后, 舱门附近的电场和磁场强度都增大; 同轴线缆有较好的屏蔽效能, 在飞机遭受雷击时, 可以有效避免芯线产生较大的瞬时感应电流研究结果对飞机舱内电子设备的雷电防护具有一定的指导意义.     

超音速射流流场中湍流模型

为了确定适用于超音速射流流场数值模拟的湍流模型,首先从理论上分析常用的五种湍流模型之间的差异及其适用范围;其次,采用五种湍流模型,分别对不同马赫数下超音速射流流场进行数值模拟,将数值模拟结果与实测值和理论值进行对比分析.结果表明：剪切压力传输k-ω模型与其他模型相比,通过对输运方程的修正,保证其在计算射流流场时具有较高的准确性;在喷管内部和外部射流流场的模拟中,剪切压力传输k-ω模型的计算结果与理论值和实测值具有较高的吻合度,在五种湍流模型中最适合于超音速射流流场的数值模拟研究.     

井下避难硐室压风供氧分布规律研究

为实现避难硐室内良好生存环境,提高人员生存环境质量,并为今后避难硐室的设计提供指导性依据,基于数值模拟软件FLUENT仿真平台,以压风供氧方式下的避难硐室生存区为研究对象,对主要扰动源进行分析,建立两种压风供氧管路方案下的避难硐室三维模型.通过控制方程组、RNG k-ε湍流模型、有限容积离散方法和SIMPLE算法相结合的方式,实现避难硐室空气分布可视化.得出在压风供氧下,以九个布气孔弥散式均匀布气的管道布置及尺寸设计最优方案,以及硐室内氧气和二氧化碳体积分数的主要分布规律.通过现场载人试验验证了数值模拟的可靠性.     

面向农业特定领域软件体系结构适应性模式的研究与设计

面向农业领域软件体系结构适应性模式支持农业领域应用的领域分析模型、领域设计模型以及农业领域应用系统的生成,并表现出对农业领域变化能提供良好的自动性支持,体现所谓高层感知性、适应性和自动性。为支持这种软件开发过程模型,提出一种资源-规则-分析模型,并给出一个虚拟机架构的支撑体系。作为一个实例,在开源开发环境下对小麦生长模拟与管理决策支持系统原型进行开发和运用。     

栅极式相浓度传感器的设计与仿真优化

研究一种用于圆形封闭管道内气固两相流实时截面相浓度测量传感器。该传感器采用新型栅极式电容电极设计,有效地均化了空间敏感电场分布,减小了因截面流型变化而导致的测量值波动,提高了测量精度;同时,栅极轴向检测特性的优化,提高了传感器对圆管截面相浓度信号的实时跟踪及瞬态检测能力。