Degradation of Inorganic Nitrogen in Beiyun River of Beijing, China

AbstractNitrogen pollution characteristics of Beiyun River and the migration of inorganic nitrogen in sediment-water were studied using laboratory experiment. Extract NH4-N was the dominant pollutants in Beiyun River that caused the severe harm to aquatic system. NH4-N exchange in sediment-water system was observable at different sites. The calculating of NH4-N degradation coefficients showed there was little difference of NH4-N degradation rate at three sites of Beiyun River. Nitrification process was mainly occurred in 12 days and NH4-N can rapidly in the degradation without input

LQ control without Ricatti equations: deterministic systems

We study a deterministic linear-quadratic (LQ) control problem over an infinite horizon, and develop a general apprach to the problem based on semi-definite programming (SDP)and related duality analysis. This approach allows the control cost matrix R to be non-negative (semi-definite), a case that is beyond the scope of the classical approach based on Riccati equations. We show that the complementary duality condition of the SDP is necessary and sufficient for the existence of an optimal LQ control. Moreover, when the complementary duality does hold, an optimal state feedback control is constructed explicitly in terms of the solution to the semidefinite program. On the other hand, when the complementary duality fails, the LQ problem has no attainable optimal solution, and we develop an E-approximation scheme that achieves asymptotic optimality

Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects

In this study, which is a continuation of our earlier work, the effect of double-atom vacancy defects (DAVD) on the elastic properties of single-layered graphene sheets (SLGS)-polymer nanocomposites is assessed by the multiscale modeling. According to the latter approach, the polymer matrix is modeled by finite element approach, while the SLGS and interphase layer are simulated at the atomistic scale by the molecular structural mechanics approach. In view of the Lennard–Jones potential concept, it is assumed that the SLGS and polymer matrix are related by van der Waals reciprocity. The fact that the elastic modulus of a polymer with 5% volume fraction of SLGS is increased by 17 times is demonstrated by numerous simulation results. It is also shown that the elastic modulus of SLGS-polymer nanocomposites with DAVDs is deteriorated with an increase in the number of DAVDs and improved with the increased volume fraction of SLGS.В рамках ранее предложенного авторами подхода на основе мультимасштабного моделирования исследуется влияние двойных атомарных вакансионных дефектов на упругие свойства полимерных нанокомпозитов из однослойных листов графена. Моделирование полимерной матрицы осуществляется методом конечных элементов, а интерфазный слой и однослойный лист графена моделируются на атомарном уровне в рамках молекулярной структурной механики. На основании концепции потенциала Леннарда Джонса предполагается наличие зависимости ван дер Ваальса между свойствами однослойных листов графена и полимерной матрицы. Результаты численных расчетов показывают, что модуль упругости полимера можно увеличить в 17 раз за счет добавления 5%-ной объемной доли однослойного листа графена. Установлено, что при увеличении количества двойных атомарных вакансионных дефектов модуль упругости полимерных композитов из однослойными листами графена снижается, в то время как с ростом объемной доли однослойных листов графена наблюдается его повышение.У рамках раніше запропонованого авторами підходу на основі мультимасштабного моделювання досліджується вплив подвійних атомарних вакансійних дефектів на пружні властивості полімерних нанокомпозитів з одношарових листів графена. Моделювання полімерної матриці виконано методом скінченних елементів, а інтерфазний шар і одношаровий лист графена моделюються на атомарному рівні в рамках молекулярної структурної механіки. На основі концепції потенціалу Леннарда Джонса припускається наявність залежності ван дер Ваальса між властивостями одношарових листів графена і полімерної матриці. Результати чисельних розрахунків показують, що модуль пружності полімеру можна збільшити в 17 разів за рахунок додання 5%-ної об ємної частки одношарового листа графена. Установлено, що з ростом кількості подвійних атомарних вакансійних дефектів модуль пружності полімерних композитів з одношаровими листами графена зменшується, в той час як зі зростанням об ємної частки одношарових листів графена відмічається його підвищення

Effect of Double-Atom Vacancy Defects on the Elastic Properties of Single-Layered Graphene Sheets

A molecular structural mechanics approach is used to study the effect of double-atom vacancy defects (DAVD) on the elastic properties of zigzag and armchair single-layered graphene sheets (SLGS). To this end, the space frame structure is also adopted to model the interatomic forces of the C–C bonds. The numerical simulation results obtained via the finite element method strongly suggest that double-atom vacancy defects reduce the elastic module of SLGS, which effect weakens with graphene size. Finally, the elastic modulus and Poisson’s ratio of SLGS are found to decrease with the number of DAVDS.В рамках подхода молекулярной структурной механики исследуется влияние двойных атомарных вакансионных дефектов кристаллической решетки на упругие свойства однослойных листов графена с зигзагообразной и плетеной структурой. Для моделирования межатомных сил связей типа углерод–углерод используется пространственная структурная сетка. Результаты численного моделирования, полученные методом конечных элементов, подтверждают, что наличие указанных вакансионных дефектов снижает модуль упругости графена, что приводит к уменьшению его несущей способности. Установлено, что увеличение количества вакансионных дефектов обусловливает снижение модуля упругости и коэффициента Пуассона однослойных листов графена.У рамках підходу молекулярної структурної механіки досліджується вплив подвійних атомарних вакансійних дефектів кристалічної гратки на пружні властивості одношарових листів графена із зигзагоподібною та плетеною структурою. Для моделювання міжатомних сил зв’язків типу вуглець–вуглець використовується просторова структурна сітка. Результати чисельного моделювання, отримані методом скінченних елементів, підтверджують, що наявність указаних вакансійних дефектів знижу є модуль пружності графена, що призводить до зменшення його несівної здатності. Установлено, що збільшення кількості вакансійних дефектів призводить до зниження модуля пружності та коефіцієнта Пуассона одношарових листів графена

Resonant thermal transport in semiconductor barrier structures

I report that thermal single-barrier (TSB) and thermal double-barrier (TDB) structures (formed, for example, by inserting one or two regions of a few Ge monolayers in Si) provide both a suppression of the phonon transport as well as a resonant-thermal-transport effect. I show that high-frequency phonons can experience a traditional double-barrier resonant tunneling in the TDB structures while the formation of Fabry-Perot resonances (at lower frequencies) causes quantum oscillations in the temperature variation of both the TSB and TDB thermal conductances $\sigma_{\text{TSB}}$ and $\sigma_{\text{TDB}}$.Comment: 4 pages. 4 figure.

Fatigue Strength and Life Prediction of a MAR-M247 Nickel-Base Superalloy Gas Turbine Blade with Multiple Carbide Inclusions

Casting of a gas turbine blade from MAR-M247 nickel-base superalloy is followed by multiple carbide precipitates as a result of solidification. The microstructure of carbide was established with scanning electron microscopy and energy spectrum analysis. A finite element model simulating the blade with a random carbide precipitate is constructed using ANSYS software, and stress-strain evaluation is performed. The blade operation conditions are realized in a vibratory-tensile combined test setup with stress measurements using strain gauges arranged on different parts of the blade. The respective von Mises equivalent stresses obtained in simulation and test measurements are found to be comparable and can be used to assess the blade fatigue life based on the available fatigue curves and Palmgren–Miner rule of damage accumulation. Simulation and experimental results are the basis for plotting the relationship between the volumetric ratio of precipitates in the blade and its fatigue life. The results obtained at room temperature can; be extrapolated to the elevated ones to provide more reliable prediction of the superalloy blade fatigue and creep-fatigue life values.Литье лопатки газовой турбины из суперсплава на никелевой основе MAR-M247 сопровождается образованием множественных карбидных выделений в результате затвердевания. Микроструктуру карбида изучали с помощью сканирующей электронной микроскопии и энергетического спектрального анализа. Построена конечноэлементная модель лопатки со случайным карбидным выделением на основе программного обеспечения ANSYS, выполнена оценка напряженно-деформированного состояния. Условия эксплуатации лопатки реализовали на экспериментальной установке для комплексного испытания на вибрацию и растяжение, напряжения измеряли с помощью тензодатчиков, размещаемых на различных участках лопатки. Проведено сравнение эквивалентных напряжений по Мизесу, полученных при моделировании и экспериментально. Установлено, что их можно использовать для оценки усталостной долговечности лопатки на основании полученных кривых усталости и закона накопления повреждений Палмгрена Майлера. Они служат также основой построения зависимости между объемным соотношением включений в лопатке и ее усталостной долговечностью. Данные, полученные при комнатной температуре, могут быть экстраполированы на повышенные, что обеспечивает более достоверный прогноз усталости и усталостной долговечности лопатки из суперсплава при ползучести.Лиття лопатки газової турбіни з суперсплавів на нікелевої основі MAR-M247 супроводжується утворенням множинних карбідних виділень в результаті затвердіння. Мікроструктуру карбіду вивчали за допомогою скануючої електронної мікроскопії та енергетичного спектрального аналізу. Побудована скінченноелементна модель лопатки з випадковим карбідним виділенням на основі програмного забезпечення ANSYS, виконана оцінка напружено-деформованого стану. Умови експлуатації лопатки реалізували на експериментальній установці для комплексного випробування на вібрацію і розтягнення, напруги вимірювали за допомогою тензодатчиків, що розміщуються на різних ділянках лопатки. Проведено порівняння еквівалентних напружень по Мізесу, отриманих при моделюванні і експериментально. Встановлено, що їх можна використовувати для оцінки втомної довговічності лопатки на підставі отриманих кривих втоми і закону накопичення ушкоджень Палмгрена-Майлера. Вони служать також основою побудови залежності між об'ємним співвідношенням включень в лопатці і її втомної довговічністю. Дані, отримані при кімнатній температурі, можуть бути екстрапольовані на підвищені, що забезпечує більш достовірний прогноз втоми і втомної довговічності лопатки з суперсплавів при повзучості

Comparison of endosperm amyloplast development and degradation in waxy and non-waxy wheat

The waxy wheat shows special starch quality due to high amylopectin content. However, little information is available concerning the development and degradation of amyloplast from waxy wheat endosperm. To address this problem, waxy wheat variety, Yangnuo 1, and a non-waxy wheat variety, Yangmai 13, were chosen to investigate the development and degradation of endosperm amyloplast during wheat caryopsis development and germination stage respectively using histochemical staining and light microscopy. Changes of morphology, the soluble sugar and total starch content were indistinguishable in the process of caryopsis development of two wheat varieties. The developing endosperm of non-waxy was stained blue-black by I2-KI while the endosperm of waxy wheat was stained reddish-brown, but the pericarp of waxy and non-waxy wheat was stained blue-black. In contrast to nonwaxy wheat, endosperm amyloplast of waxy wheat had better development status and higher proportion of small amyloplast. During seed germination many small dissolution pores appeared on the surface of endosperm amyloplast and the pores became bigger and deeper until amyloplast disintegrated. The rate of degradation of waxy wheat endosperm amyloplast was faster than non-waxy wheat. Our results may also be helpful to the use of waxy starch in food and nonfood industry

Cold tolerance strategy and cold hardiness of the invasive zigzag elm sawfly Aproceros leucopoda (Hymenoptera: Argidae)

n/

The energy spectrum of all-particle cosmic rays around the knee region observed with the Tibet-III air-shower array

We have already reported the first result on the all-particle spectrum around the knee region based on data from 2000 November to 2001 October observed by the Tibet-III air-shower array. In this paper, we present an updated result using data set collected in the period from 2000 November through 2004 October in a wide range over 3 decades between $10^{14}$ eV and $10^{17}$ eV, in which the position of the knee is clearly seen at around 4 PeV. The spectral index is -2.68 $\pm$ 0.02(stat.) below 1PeV, while it is -3.12 $\pm$ 0.01(stat.) above 4 PeV in the case of QGSJET+HD model, and various systematic errors are under study now.Comment: 12 pages, 7 figures, accepted by Advances in space researc

Moon Shadow by Cosmic Rays under the Influence of Geomagnetic Field and Search for Antiprotons at Multi-TeV Energies

We have observed the shadowing of galactic cosmic ray flux in the direction of the moon, the so-called moon shadow, using the Tibet-III air shower array operating at Yangbajing (4300 m a.s.l.) in Tibet since 1999. Almost all cosmic rays are positively charged; for that reason, they are bent by the geomagnetic field, thereby shifting the moon shadow westward. The cosmic rays will also produce an additional shadow in the eastward direction of the moon if cosmic rays contain negatively charged particles, such as antiprotons, with some fraction. We selected 1.5 x10^{10} air shower events with energy beyond about 3 TeV from the dataset observed by the Tibet-III air shower array and detected the moon shadow at $\sim 40 \sigma$ level. The center of the moon was detected in the direction away from the apparent center of the moon by 0.23$^\circ$ to the west. Based on these data and a full Monte Carlo simulation, we searched for the existence of the shadow produced by antiprotons at the multi-TeV energy region. No evidence of the existence of antiprotons was found in this energy region. We obtained the 90% confidence level upper limit of the flux ratio of antiprotons to protons as 7% at multi-TeV energies.Comment: 13pages,4figures; Accepted for publication in Astroparticle Physic