飞艇最优飞行轨迹研究

目前，各国对无人飞艇平台的研究产生了很大的兴趣，飞艇作为平台可以实现无线通信、环境监测和监视等目的。本文通过采用最优控制问题的数值计算方法得到飞艇在不同性能指标下的最优飞行轨迹。飞艇的动力学模型采用六自由度非线性模型。飞艇采用安装在飞艇轴向由直流电机带动的螺旋桨作为动力。通过螺旋桨、方向舵和升降舵对飞艇进行控制。控制消耗的能量作为控制变量的函数。采用直接配点法与由遗传算法和单纯形法构成的混合参数优化方法得到飞艇在不同条件下的最优轨迹。     

平流层飞艇空气动力估算

本文采用有限基本解方法与工程估算方法相结合的气动力工程计算方法,用以计算平流层飞艇的气动力。将飞艇所受的气动力分成飞艇艇身和尾翼所受气动力两部分,每一部分的气动力按照无粘性流产生的线性气动力和粘性引起的非线性气动力分别进行计算。根据势流理论对飞艇艇身线性气动力进行分析计算,由于飞艇艇体是旋成体,故根据Allen的横流阻力理论对其所受的非线性气动力进行计算;尾翼的线性气动力采用有限基本解方法进行计算,非线性气动力用Polhamus-Lamar吸力比拟方法估算。该方法中考虑了由于尾翼安装在体上后,处于艇体产生的上洗流场中,尾翼气动力的变化和尾翼对艇身气动力的干扰作用。通过算例的计算与实验结果比较得出该方法可以快速、准确的计算飞艇所受的气动力。     

乙酰甲胺磷丙酮溶液标准物质的制备及定值

采用乙酰甲胺磷纯度标准物质为原料,以丙酮为溶剂,制备了浓度为1．00mg／mL的乙酰甲胺磷丙酮溶液标准物质,用液相色谱法和气相色谱法进行了确认,A类标准不确定度为0．009％,B类标准不确定度包括标准物质制备、原料纯度、不均匀性和不稳定性引入的不确定度,其量值分别为0．43％,0．10％,0．87％和0．24％,合成不确定度为0．03mg／mL（k=-2）,乙酰甲胺磷丙酮溶液标准物质的浓度为（1．00±0．03）mg／mL。     

氮掺杂和空位对石墨烯纳米带热导率影响的分子动力学模拟

石墨烯是近年纳米材料研究领域的一个热点,其独特的热学性质受到了广泛关注,为了实现对石墨烯传热特性的预期与可控,利用氮掺杂和空位缺陷对石墨烯进行改性.采用非平衡态分子动力学方法研究了扶手形石墨烯纳米带中氮掺杂浓度、位置及空位缺陷对热导率影响并从理论上分析了热导率变化原因.研究表明氮掺杂后石墨烯纳米带热导率急剧下降,氮浓度达到30%时,热导率下降了75.8%;氮掺杂位置从冷浴向热浴移动过程中,热导率先近似的呈线性下降后上升;同时发现单原子三角形氮掺杂结构比多原子平行氮掺杂结构对热传递抑制作用强;空位缺陷的存在降低了石墨烯纳米带热导率,空位缺陷位置从冷浴向热浴移动过程中,热导率先下降后上升,空位缺陷距离冷浴边缘长度相对于整个石墨烯纳米带长度的3/10时,热导率达到最小.石墨烯纳米带热导率降低的原因主要源于结构中声子平均自由程和声子移动速度随着氮掺杂浓度、位置及空位缺陷位置的改变发生了明显变化.这些结果有利于纳米尺度下对石墨烯传热过程进行调控及为新材料的合成应用提供了理论支持.     

Structural and Magnetic Properties of Sm Implanted GaN

The structural and magnetic properties of Sm ion-implanted GaN with different Sm concentrations are investigated. XRD results do not show any peaks associated with second phase formation. Magnetic investigations performed by superconducting quantum interference device reveal ferromagnetic behavior with an ordering tem- perature above room temperature in all the implanted samples, while the effective magnetic moment per Sin obtained from saturation magnetization gives a much higher value than the atomic moment of Sm. These results could be explained by the phenomenological model proposed by Dhar et al. [Phys. Rev. Lett. 94（2005）037205, Phys. Rev. B 72（2005）245203] in terms of a long-range spin polarization of the GaN matrix by the Sm atoms.     

近红外车载激光雷达高耐磨双层减反膜

工作波长为905 nm的激光雷达在汽车自动驾驶领域具有强大的应用前景,但工业常用的磁控溅射减反膜,作为其光学窗口表面涂层之一,存在耐磨性不足问题,难以适应恶劣户外环境。采用溶胶凝胶法结合高温固化工艺,为工作波长为905 nm的车载激光雷达减反膜提供高耐磨、低成本的解决方案,并研究了固化温度、盐酸浓度、络合剂存在且低酸浓度下的含水量对TiO2折射率的影响。从反射率、粗糙度、硬度、耐磨性等方面对采用不同底层固化方式的双层减反膜的光学性能和机械性能进行评估,结果表明：当入射光波长为905 nm时,薄膜表现出优良的减反性能,入射角为15°时反射率小于1%,入射角为60°时反射率小于5%,粗糙度最低为0.005μm,基本满足水平视角120°的激光雷达的光学需求。薄膜铅笔硬度达8H,最多能够承受8 000次往复摩擦且无明显损伤,具有优良的适应恶劣环境的能力。     

Enhancing redshift phenomenon in time-resolved photoluminescence spectra of AlGaN epilayer

AlGaN epitaxial layer has been studied by means of temperature-dependent time-integrated photoluminescence(PL)and time-resolved photoluminescence(TRPL). An enhancing redshift phenomenon in TRPL spectra with increasing temperature was observed, and the localized excitons behaved like quasi two-dimensional excitons between 6 K and 90 K. We demonstrated that these behaviors are caused by a change in the carrier dynamics with increasing temperature due to the competition of carriers' localization and delocalization in the AlGaN alloy.     

滚波演化中聚合过程的数值模拟研究

滚波是一种重力作用下自由液面失稳诱发的水面波动现象, 通常可分为具有相对稳定波形和波速的周期性滚波与波形和波速不断变化的不规则滚波(自然滚波). 不规则滚波的相互作用和发展演化过程十分复杂, 至今对其认识尚不成熟. 本文采用基于雷诺平均Navier-Stokes方程的立面二维数值模型, 对不规则滚波发展过程中的吸收聚合和追赶聚合现象进行了数值模拟研究. 分析了两种聚合模式的演化过程, 给出了滚波聚合过程中完整的波形、波速、速度剖面以及湍流黏性等重要信息. 结果表明滚波的聚合过程是不规则滚波演化和增长的重要机制, 在特定条件下滚波增长由自然增长模式转变为以吸收聚合和追赶聚合为主的增长模式. 滚波聚合过程中, 依次经历后波追赶、爬升、与前波合并、内部流场调制等多个步骤, 最终形成一个具有更大波长和波高的滚波. 本文发现了在3个滚波间距较近的情况下, 会发生二重聚合现象, 即后两个滚波首先聚合, 然后与前波进一步聚合形成一个新的滚波.      

平流层飞艇气动参数辨识

进入21世纪以来,随着科技的飞速发展,世界上掀起了研究和开发平流层平台的热潮。飞艇作为平流层平台可以实现无线通信、空间观测、大气测量以及军事侦查等目的。本文首先将飞艇所受的气动力分成由于来流速度产生的定常气动力和飞艇转动引起的非定常气动力两部分,通过理论分析建立了飞艇的气动力模型,从而得到需要辨识的气动参数。其次建立了以浮心为原点的六自由度非线性动力学模型和一种基于混合遗传算法的气动力系数辨识方法——混合遗传算法（遗传算法＋单纯型法）与极大似然法相结合的方法,并利用该方法对飞艇的气动参数进行辨识。通过仿真结果验证了该方法实用性和有效性。最后通过对气动参数的准确值与辨识值的分析比较,得出各个参数对飞艇运动性能的影响情况。     

部分解缠结聚苯乙烯在纳米孔道中的受限流动行为研究

高分子的长链特征使其对纳米到微米尺度的空间受限非常敏感,也是当前微电子电路、微器件传感器等领域材料制造及其工艺研发中的关键之一.本工作从不同缠结程度的窄分布聚苯乙烯出发,以不同孔径的阳极氧化铝模板为二维受限空间,研究了高分子熔体在其中的纳米受限流动行为.我们发现,缠结程度低的聚苯乙烯在受限流动初期显著快于本体,后因缠结恢复逐渐降至与本体相当,缠结恢复时间尺度与宏观流变实验获得的缠结恢复时间处于同一个数量级.我们认为缠结程度降低后流动的加速来源于受限状态时在压力梯度推动下高分子链通过蛇行进入孔道的速率加快;同时受限链段由于非平衡构象增多而重排更加频繁,导致强受限程度下部分解缠结样品的缠结恢复加快.本文希望通过对链缠结在高分子链进入受限空间中作用的探索,为受限态高分子复合材料的加工工艺提供新的理解.