描述家具VOCs释放特性的简化模型研究

家具中释放的挥发性有机物(VOCs)是造成室内空气质量低劣的主要原因之一,严重影响人们的舒适、健康和工作效率.为准确预测其释放特性,需建立相应的传质模型对其进行描述.现有的描述材料VOCs内部扩散、界面分配及表面对流过程的传质模型一般形式较为复杂,需要数值求解或者无穷级数求和,计算量较大,不便于工程应用。本文对现有传质模型及其解析解进行了深入研究,提出了一种新的简化双指数模型来预测家具VOCs的释放特性,可明显降低计算复杂度.基于文献中测定的释放关键参数,本文用简化双指数模型对环境舱及实际环境中的气相VOCs浓度进行了计算分析,所得结果与文献中的实验数据吻合较好,表明该简化模型具有较高的精度.     

直流道PEMFC两相流数学模型

建立直流道质子交换膜燃料电池(PEMFC)三维非等温两相流数学模型,基于质子交换膜与气体之间的水分传递特征,综合考虑电渗、浓度扩散及电化学反应作用的影响,发展了膜电极水分传递的非平衡扩散模型.并自主开发程序代码对电池内复杂的多物理场耦合传递过程进行数值模拟,研究PEMFC电极内气态水、液态水分布、质子膜含水量分布和水迁移特性等,分析单电池内部的温度分布特征,并获得电池极化性能曲线.     

基于电化学-热耦合模型研究隔膜孔隙结构对锂离子电池性能的影响机制

隔膜孔隙结构对锂离子电池性能具有重要的影响,本文提出了可准确描述充放电过程中锂离子电池内部复杂物理化学现象的电化学-热耦合模型,发现该模型较文献中模型的计算结果更接近实验测试数据.利用该模型探讨了隔膜孔隙率与扭曲率分别对锂离子电池性能的影响规律,发现减小孔隙率或增大扭曲率,电池输出电压、最大放电容量和平均输出功率均不断降低,电池表面温度和温升速度均不断升高;当孔隙率减小或扭曲率增大到一定程度时,放电初期电池输出电压均会出现先下降后回升的现象,且孔隙率越小或扭曲率越大,其下降的幅度越大、速度越快,回升所需时间也越长;要确保其不低于截止电压,隔膜扭曲率必须小于临界扭曲率(其下降至最低点刚好等于截止电压时的隔膜扭曲率).综合分析了放电过程中电池内部各电化学参量和产热量的动态分布规律,发现隔膜孔隙率和扭曲率主要影响放电末期电极膜片内部电化学反应以及其他放电时刻电解液中有效Li~+扩散(传导)系数.     

基于电池热特性及产热行为的新型锂离子电池评价

建立了一种新的基于锂离子电池热特性及产热行为的电池性能评价方法. 通过测量一系列不同容量及电极材料的18650电池在不同充放电时间及电流下其充放电能量的变化,建立了一个包含焦耳热与极化热影响因子的表达电池在充放电过程中的能量损失的模型. 利用这种模型,计算出电池总内阻R以及极化参数′,并且对R及′在不同温度下的变化情况进行了研究,建立一个对不同电池和不同温度都适用的普适性模型.     

系统-热库模型平衡约化密度矩阵的精确计算:多层多构型含时Hartree方法及其与多电子态路径积分分子动力学方法的比较（英文）

本文针对以系统-热库模型为特征的开放量子系统提出了一种计算平衡约化密度矩阵的有效而准确的方法.该方法采用多层多构型含时Hartree理论进行虚时演化并使用重点采样程序计算量子系综平均.此方法应用于自旋-玻色子模型哈密顿量,获得了与多电子态路径积分分子动力学方法一致的准确结果.     

液相放电等离子体特性与激波特性的数值分析

以能量平衡方程为基础,采用不同的电导率唯象模型描述了液相放电等离子体圆柱形通道特性,得到了通道内半径、温度、电阻、电流和耗散能量随时间的变化关系,还给出了距离放电间隙中心一定距离处的冲击波压力变化,并与前人利用等离子体通道球状模型计算得到的结果进行了比较。结果表明:把等离子体通道看成球状和看成圆柱状在描述通道压力和通道半径时差异显著,而在描述其他物理特性时差别不大;三种电导率模型在描述等离子体通道物理特性时,变化趋势大体相同,而在描述激波特性时,电导率模型σ₂更符合实际;通过对比电学参数与压力参数的变化,就可以在实验中根据实验数据以及具体的研究问题进行模型的适用性选择。     

Recognition algorithm of internal defect images of thermal battery北大核心CSCD

针对目前热电池内部装配缺陷检测效率低、准确度不高的问题,研究了一种可精准分割内部电池堆图像并能够准确识别缺陷种类的方法。首先采用水平、垂直积分投影法对目标电池堆边缘特征进行提取,利用局部自适应对比度增强算法对局部不清晰部分进行细节纹理增强;然后研究了缺陷结构的灰度特性,计算提取出缺陷特征参数;最后使用BP（back propagation）神经网络和CART（classification and regression tree）决策树对特征参数分类识别,并根据分类准确度进行权重分配,将加权融合后的结果作为检测的最终判据。实验结果表明:该方法对2 000个样本的检测准确度达98.9%,为热电池的X射线缺陷检测提供了有效的途径。     

固体氧化物燃料电池阳极微结构三维数值模拟

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁高效的发电设备,其电极微结构直接影响电池的电化学性能。本文通过X-ray技术获取了SOFC阳极微结构,将电荷和物质传导定义在体相材料,将电化学反应定义在三相边界线上,建立了SOFC阳极电化学–传质耦合的三维微观模型,对比了两个微结构在80?C条件下的极化特性。研究表明微结构对电极内部物理场分布有极大影响,越靠近电极电解质界面,活化极化和离子电势波动越强烈。电极孔隙相细小的喉附近存在较大传质阻力,形成明显浓度极化跳跃。活化极化和欧姆极化大小相当,各占据总损失的45%以上。本文模型可用于研究微结构改变引起的电池退化和电极的优化设计。     

非线性超材料中自孤子的传输特性研究

本文以非线性增益超材料中描述电磁波传输的非线性薛定谔方程为模型,采用拟解法给出了线性增益和非线性损耗平衡下精确的具有非线性啁啾的自孤子解,详细研究了该自孤子在不同非线性电极化或/和磁极化超材料中的存在条件及其传输特性。结果发现,当非线性损耗与线性增益平衡时,超材料中可以存在两种形式的自孤子;而且在不同非线性极化的超材料中两种自孤子的振幅、波宽及空间频率啁啾随着归一化频率、增益系数的变化也不同,这意味着可以通过改变入射波的频率、选择具有不同非线性极化和不同增益的超材料来调节自孤子的传输特性。     

压电圆管换能器振动特性的薄壳理论分析

本文运用弹性力学中的薄壳理论，分析了径向极化压电陶瓷圆管换能器的振动特性，并在此基础上推导出换能器等效电路的特性阻抗，为换能器的设计提供了依据。分析及计算结果表明，本文的理论与以往常用的薄膜理论相比，不仅在物理模型的描述上更为完整准确，在计算精度上也更接近实际。     

慢电子与He和Ne原子弹性碰撞的极化作用及散射截面计算

本文对慢电子与原子碰撞的一种常用的极化势模型进行了修正，使其在近区描述的入射电子使靶原子的极化作用更符合实际。用此修正后的极化势，在０．２－３０ｅＶ能量范围内，本文还计算了电子被Ｈｅ和Ｎｅ原子弹性散射的总截面和微分散射截面。结果有很大改进，与实验符合得较好，说明本文的极化势修正是合理的。     

直接甲醇燃料电池两相非等温模型

本文建立了直接甲醇燃料电池的两相、非等温模型.采用多孔介质中的经典多相流动模型来计算电池内与电化学反应相耦合的传质、传热问题;模型中考虑了水的汽化凝结过程和甲醇窜流对电池性能的影响.计算结果表明电池内温度分布不均匀,温度最高点出现在阴极催化层;阳极甲醇浓度分布不均匀是造成阳极催化层内局部反应速率不均匀分布的主要原因,而阴极催化层局部反应速率主要依赖于阴极过电势的分布;大的流场板开口比条件下电池整体均匀性较好,性能得到提高.     

长程电子关联对有限长聚乙炔链中极化子态的影响

本文采用扩展Hubbard模型, 加上长程关联哈密顿量,在自然边界条件下用自洽场方法研究了有限长反式聚乙炔链中极化子的问题。计算了长程电子关联对极化子的影响并计算了极化子的长程关联能。计算发现长程电子关联使极化子的位形变宽变浅(局域性减弱),在极化子区域,长程电子关联能比平均长程电子关联能要大。当链长增加到100格点以上时,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1663eV,而在极化子区域,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1868eV。     

长程电子关联对有限长聚乙炔链中极化子态的影响

本文采用扩展Hubbard模型,加上长程关联哈密顿量,在自然边界条件下用自洽场方法研究了有限长反式聚乙炔链中极化子的问题.计算了长程电子关联对极化子的影响并计算了极化子的长程关联能.计算发现长程电子关联使极化子的位形变宽变浅(局域性减弱),在极化子区域,长程电子关联能比平均长程电子关联能要大.当链长增加到100格点以上时,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1663eV,而在极化子区域,电子极化子和空穴极化子的平均关联能趋于-0.1868 eV.     

聚合物中长程关联能的动力学研究

本文计算采用扩展的SSH哈密顿模型, 加上长程关联哈密顿量,在自然边界条件下,用绝热动力学方法研究了有限长反式聚乙炔链中平均关联能随时间的演化,计算了长程电子关联对极化子动力学的影响并计算了极化子状态下的长程关联能。结果发现,加入一个电子或空穴,平均关联能的大小随着时间呈非周期性阻尼振荡,经过一定时间后,平均关联能趋近一个恒定值,此时得到比较稳定的极化子位形。当格点增加时,长程关联能趋于恒定的时间逐渐缩短。     

PEMFC气体扩散层内各向异性传递过程数值模拟

质子交换膜燃料电池(PEMFC)气体扩散层(GDL)具有各向异性属性,常规数值模拟对GDL采取均匀模型,忽略了各向异性传递过程对PEMFC性能的影响。本文发展了一个三维非等温单相模型,在GDL平面内和GDL厚度方向采用不同的传递系数,模拟了各向异性传递系数对PEMFC整体和局部性能的影响。在本文计算条件下,GDL各向异性和均匀模型模拟得到的电池极化曲线几乎完全相同,但电池电流密度分布和温度分布等局部特性存在很大差异。该结果进一步证明了不能单独用极化曲线来验证电池数学模型的正确性。     

扩散系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的扩散系数进行了模拟计算．结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的扩散系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感。在目前应用较为广泛的几种模型中以 SPCE模型较为适用,所得的扩散系数与实验值较为接近。     

聚合物中长程关联能的动力学研究

本文计算采用扩展的SSH哈密顿模型,加上长程关联哈密顿量,在自然边界条件下,用绝热动力学方法研究了有限长反式聚乙炔链中平均关联能随时间的演化,计算了长程电子关联对极化子动力学的影响并计算了极化子状态下的长程关联能.结果发现,加入一个电子或空穴,平均关联能的大小随着时间呈非周期性阻尼振荡,经过一定时间后,平均关联能趋近一个恒定值,此时得到比较稳定的极化子位形.当格点增加时,长程关联能趋于恒定的时间逐渐缩短.     

兰姆波锂电池极化电压优化实验*

为了降低极化对电池的影响,应用兰姆波技术对锂电池进行优化极化电压的实验。结合二阶电路模型,计算锂电池的极化电压,分析极化电压随各影响因素的变化关系。实验结果表明：当兰姆波的激发频率一定时,极化电压优化幅值随加在压电陶瓷两端的激发电压的增大而增大,呈线性变化;当兰姆波的激发电压保持不变时,极化电压优化幅值与加在压电陶瓷两端的激发频率不成线性关系,而是在某一共振激发频率内达到最优。     

基于红外测温的异步电机定子温升传热反计算

现有的检测和诊断方法用于运行中的电机时效果并不理想。本文建立了异步电机定子绕组温升的红外检测传热反问题计算模型,通过使用红外手段监测电机外表面的温升,利用该模型可以计算出定子铁心内部的温升情况,从而可以判断电机的运行是否正常。计算结果与实验室实测结果进行了分析比较,验证了该模型的可靠性。