西安冬季棕碳气溶胶多相颗粒光吸收特性及源解析

棕碳(Brown Carbon,BrC)通过直接或间接效应对气候环境产生严重的危害。本文以西安地区冬季大气环境颗粒物PM_(2.5)为研究对象,采用液相萃取得到样品中的BrC,并对其光吸收特性以及潜在来源排放进行测量分析。使用甲醇溶液和水进行BrC萃取,发现甲醇萃取出的化合物占有机碳的79%左右。对光学参数计算评估发现,甲醇萃取液的吸光性对波长的依赖很强,在330~550 nm波长范围内其平均吸光指数为6.8,且在365 nm处甲醇萃取液的质量吸收效率((2.5±0.6)m~2·g~(-1))要高于水萃取液的质量吸收效率((2.0±0.6)m~2·g~(-1))。使用正矩阵因子分解(PMF)模型推测出采样期间生物质燃烧和机动车排放对于西安地区有机碳(Organic Carbon,OC)的贡献较大(约62%),对于BrC的进一步控制还需要从这两类主要排放源入手。     

浅海非均匀水平阵宽带声场信号无源孔径扩展

大孔径水平阵对于浅海低频水声物理实验研究和应用至关重要,然而受实际情况制约,通常使用的水平基阵孔径十分有限,通过孔径扩展处理来扩展基阵孔径是一条重要途径。传统的无源孔径扩展方法是建立在均匀线阵、匀速相对运动和相干窄带连续信号的基础上的,难以适用于非均匀阵以及非连续宽带声源的情况。针对这些问题,提出了非均匀阵宽带声场信号的无源孔径扩展方法。使用静止布设在海底的非均匀水平短阵接收运动声源重复发射的宽带声信号,先开展均匀空间插值,然后在阵元域和波束域进行宽带扩展孔径处理。仿真和实验结果表明,在水深约70 m的浅海波导环境中,纵向间隔27.5 m的2个阵元接收20~200 Hz宽带声场,其空间插值结果与真值的相关系数大于0.99,说明宽带声场插值方法的合理性。在水平非均匀、纵向孔径250 m的短阵接收声场无法分析简正波频散特征的情况下,仿真和实验数据经过宽带无源孔径扩展处理得到孔径大于1 km的均匀线阵的声场,能高分辨区分各阶简正波,证明所提方法是有效的。      

抵消Wigner-Ville分布交叉项的窄带运动声源无源测速

利用声波的多普勒频移可以对窄带运动声源进行单传感器无源测速,其性能很大程度上取决于能否精确地估计出声波的瞬时频率.Wigner-Ville分布虽然时频分辨率高,但存在交叉项干扰,很少被直接用于瞬时频率估计。对此,提出了抵消Wigner-Ville分布交叉项的单传感器窄带声源无源测速方法。利用交叉项与声源速度的关系构造一个抵消项,引入到Wigner-Ville分布中,通过对声源速度估计值进行迭代更新,使抵消项与交叉项相位相反,从而约掉交叉项。经实测噪声数据验证,对一辆以6.07 m/s匀速运动的卡车(信噪比约为29 dB)测速误差为0.1 m/s,运行时间为4.6 s,对一架以28.90 m/s匀速运动的直升机(信噪比约为16 dB)测速误差为0.46 m/s,运行时间为1.2 s,均优于匹配Wigner变换和多普勒线性调频小波变换测速方法.      

环形磁场金属等离子体源冷却流场的数值模拟与优化

环形磁场金属等离子体源作为一种全新的等离子体源结构,可用于产生高度离化、无大颗粒、高密度的离子束流,但传统流道结构不能保证其高效、均匀散热,大功率工作时可能引起密封胶圈的烧蚀失效,需对其冷却流场进行优化设计.利用Solidworks Flow Simulation软件对等离子体源冷却流道进行模拟,分析出入水孔分布角度、孔数、孔径以及入水孔高度对冷却效果的影响规律,并对流道结构参数进行优化.结果表明,增大水孔的周向分布范围,有利于提高散热的均匀性;入水孔设置在结构上层有利于减少冷却水的温度分层现象,使铜套和密封胶圈都处于较好的冷却状态;适当减小孔径有利于增大冷却水射流速度,增大湍流程度强化传热,提高换热效率.优化后的流场结构可以提高冷却水的利用率,在相同流量条件下获得更好的冷却效果,改善等离子体源的放电稳定性,为环形磁场金属等离子体源的冷却结构设计提供理论依据.     

弯曲圆盘换能器与镜像虚源的互辐射作用

建立了弯曲圆盘换能器镜像虚源等效模型,利用脉动球源互作用原理对弯曲圆盘与其镜像虚源的互辐射作用进行理论分析,给出了互辐射阻抗及系统谐振频率的数学表达。提出了虚源互作用的低频换能器设计思想,将刚性反射板引入弯曲圆盘换能器临近辐射面的声场中,通过理论分析、有限元模拟和样机实验研究了低频换能器谐振频率与主要结构参数之间的关系。结果表明,弯曲圆盘与镜像虚源间的互辐射作用可以有效降低换能器的谐振频率,当反射板直径与弯曲圆盘辐射面直径相当时,谐振频率可降低至其自身谐振频率的50%以下;当反射板直径为弯曲圆盘辐射面直径2倍时,谐振频率可降低至37%。      

混凝土中的声发射波速特性及其在源定位中的应用*

利用声发射技术监测受载混凝土裂缝发展特征的首要任务是对声发射源的准确定位。为了解混凝土中声发射波速特性,提高声发射源定位精度,该文开展了一系列室内试验,构建了考虑衰减现象的声发射波速修正模型,优化建立了基于修正波速的区域穷举定位法。结果表明:水灰比越小,基准波速越大,波速随距离的衰减越大。骨料粒径越大,基准波速越大,波速随距离的衰减越大。直线距离小于500 mm时,可采用对数函数描述声发射波速与距离的定量关系,以此构建的波速修正模型满足工程精度要求。采用修正波速的区域穷举定位法对单轴压缩试验产生的裂缝进行定位时,定位点比时差定位法更接近裂缝实际位置,有效提高了定位精度。     

周期调制结构平面薄膜电爆炸实验研究

在金属层表面引入微结构以实现对Z箍缩等离子体形成和发展过程中不稳定性的调控具有重要研究价值.在“强光一号”装置上(峰值电流~1.4 MA,上升时间~100 ns),开展了针对具有一维周期性凹槽调制结构的金属薄膜的电爆炸实验研究.实验负载采用外推型平面结构,基底为30μm厚铝膜,刻蚀周期为2 mm,刻蚀深度约为10μm.通过激光阴影成像、激光干涉成像和可见光自辐射成像等系统进行联合诊断.实验结果表明刻蚀结构对等离子体发展过程的不稳定性特征产生了明显调制作用,原本征波长也受到抑制,微结构周期对不稳定结构波长产生趋同效应;未刻蚀一侧边界层同样受刻蚀层结构的影响,在不稳定结构上表现出相似形貌,且内外侧不稳定性特征的耦合关联性增强;刻蚀凹槽处在爆炸过程中膨胀更为迅速,形成的表面等离子体结构与初始结构反相;在刻蚀结构的几何突变处会形成细长的等离子体喷流,在二分之一刻蚀波长处出现波谱特征峰.理论分析表明电流密度调制造成电热不稳定性分布改变是调控作用产生的重要原因.     

建筑物爆炸泄压的试验研究

本文报导了在1米~3和30米~3两个爆炸泄压试验装置内进行的360余次试验结果。证明了在有平行壁面的建筑物内发生的可燃气爆炸泄压过程中,声动不稳定燃烧压力峰P3是建筑物的主要破坏因素。试验表明,本文发展的一种爆炸减压板具有消除P3的效应。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动力响应及破坏形态分析

对基于Timoshenko梁理论建立的非线性动力有限元法作了改进。根据压区理论得到混凝土的平均剪应力和平均剪应变关系,建立了能反映箍筋的抗剪作用的材料模型;此外,对结构在爆炸荷载作用下可能出现的各种响应现象进行了描述,以准确地预测梁破坏时不同位置截面上钢筋和混凝土的受力、变形及破坏情况。应用改进的材料模型,对爆炸荷载作用下的五个钢筋混凝土试验梁的动力响应和破坏形态进行了数值模拟,结果表明,该数值方法能较好地模拟钢筋混凝土梁的弯曲、弯剪和剪切等破坏形态。     

添加剂与RDX的界面作用及对撞击感度的影响研究

研究了石蜡、硬脂酸等添加剂与RDX的界面作用及其对撞击感度的影响。得出添加剂对RDX(Hexogen)的铺展系数越大,钝感效果越好的结论,并获得了铺展系数与特性落高的经验函数关系。