糖尿病(DM)已成为21世纪的重要公共卫生问题。预测表明,到2045年,全球将有7.832亿糖尿病患者。仅在中国,糖尿病人口达到了1.16亿,使其成为世界上最高的,占2型糖尿病(T2DM)占病例的90%[1]。在T2DM的各种并发症中,糖尿病肾脏疾病(DKD)是最普遍的微血管并发症之一。它已成为全球终末期肾脏疾病的主要原因,显着提高了受影响个体过早死亡的风险,在T2DM患者中的发病率为30%-40%[2]。因此,在T2DM早期阶段有效预测和减轻肾功能障碍是防止DKD发作和进展的关键策略。
脉冲波速度(PWV)已被确定为心血管诊断中有希望的生物标志物,为血管健康和心血管风险提供了深刻的见解。定义为机械波沿动脉壁传播的速度,PWV代表了动脉血管刚度的有用替代标记。PWV引起了临床关注,特别是在监测患有高血压和糖尿病等血管疾病的患者时。其效用扩展到预防性心脏病学,有助于鉴定和分层心血管风险。尽管开发了各种测量技术,直接或间接的沟通能力,多普勒超声,振荡分析和磁共振成像(MRI),方法论变异性和缺乏标准化导致PWV评估中的不一致。此外,可以通过替代参数(例如脉冲到达或脉冲运输时间)来估计PWV,尽管这种异质性限制了标准化,因此可以估算其临床用途。此外,混淆因素,例如交感神经的变化,强烈影响PWV读数,从而在评估过程中需要仔细控制。心率变异性(HRV)和PWV之间的双向关系强调了心脏自主功能与血管健康之间的相互作用,这表明一个人的变化可能直接影响另一种。未来的研究应优先考虑标准率并提高PWV测量技术的可比性,并探索影响PWV的复杂生理变量。基于人工智能将多个生理参数(例如PWV和HRV)整合到算法中,这对推进个性化的血管健康评估和心血管护理有很大的希望。
1 北京航空航天大学微电子学院费尔特北京研究所,北京 100191 2 瑞士洛桑联邦理工学院材料研究所(IMX)纳米磁性材料与磁子学实验室,洛桑 1015 瑞士 3 科罗拉多州立大学物理系,科罗拉多州柯林斯堡 80523 美国 4 中国科学院大学物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190 5 北京大学物理学院电子显微镜实验室,北京 100871 6 北京大学物理学院国际量子材料中心,北京 100871 7 南方科技大学深圳量子科学与工程研究院、物理系,深圳 518055 8 量子物质协同创新中心,北京 100871,中国 9 洛桑联邦理工学院(EPFL)工程学院微工程研究所(IMT),洛桑 1015,瑞士
本论文对旋转叶盘与柔性壳体之间的行波速度不稳定性进行了分析。这种与结构接触的相互作用在某些情况下可能发生在高速涡轮机械中,例如航空发动机或压缩机,并且可以通过将转子的动能旋转到振动中,以不稳定的方式放大耦合转子-定子系统的振动。为了使涡轮机械安全运行,必须避免行波速度重合,并分析发生相关不稳定性的可能性。以前,大多数航空发动机的壳体都附有齿轮箱等附加结构。这些附件使机壳失调,从而降低了响应中的行波分量,从而使能量传递机制效率降低,降至由其他系统参数(例如阻尼和旋转部件与静止部件之间的间隙大小)定义的非临界阈值水平以下。新型航空发动机设计趋向于轴对称机壳,对于这种机壳,行波速度不稳定性的研究变得更加重要。在文献中,少数处理与叶盘接触的弹性定子的作者没有研究行波速度不稳定性的可能性,这可能是由于缺乏对现有设计的适用性,但大多数研究人员仅分析了具有刚性定子的系统。对于具有弹性转子和定子的系统,这种方法是不够的,因为包含定子动力学会导致耦合系统的临界速度数量增加。在本论文中,转子和定子被分别建模为具有线性动力学的结构。为了减少微分方程的数量,采用模态模型将计算工作量限制在相关的参与模式中。叶片盘和定子之间的接触由冲击摩擦定律建模,包括冲击损失。在转子-定子系统分析中加入壳体动力学的影响进行了分析描述,在数值模拟中进行了计算,并在实验中进行了演示。对于所研究的不稳定性,预测结果与实验结果之间取得了良好的定性一致性。数值预测和实验数据都表明存在行波速度不稳定性,并验证了所选方法。研究结果表明,行波速度不稳定性是存在的,并且它是一个潜在的安全威胁,必须通过设计或选择操作条件来避免。