射流对绕水翼云空化流动抑制机理研究

为理解绕水翼云空化流动的发展机理和探究水翼吸力面开孔射流的影响,采用密度 修正的RNG $k$-$\varepsilon $湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型对原始NACA66(mod) 水翼和采用射流后的 水翼的云空化非定常过程进行模拟和对比分析;采用在水翼吸力面近壁区设立监测线的方法对近壁区的流场进行监测,得到 近壁区汽相体积分数、回射流速度、压力及压力梯度的时空分布云图;开展了云空化流场特性的涡动力学分析,进而分析水 翼云空化的发生机理和射流抑制空化的抑制机理. 结果表明:游离型空泡在下游溃灭时产生强烈的局部高压,其向上游传播 导致前缘空穴的一次回缩,而空穴的二次回缩受回射流的影响. 回射流的发展区域受限于较高的压力梯度,高的压力梯度一 直存在,但回射流在一个周期内的首次出现需要时间的积累. 在水翼吸力面射流使得射流孔附近压力升高,弥补了由于空化 和绕流造成的压降,压力梯度增大,抗逆压能力增强,对回射流起到阻挡作用;另一方面,射流使得回射流区域面积和回射 流的强度也有所减小,从而对云空化的发展起到抑制的效果. $Q$准则的涡结构云图相比于汽相体积分数云图能显示复杂的 流动结构,前缘附着型空穴和尾缘游离型空穴内存在旋涡,回射流对空穴存在剪切作用造成空穴脱落. 而射流对空穴和回射 流的剪切和阻挡使云空化发展得到抑制.      

小直径棒材超声横波检测仿真分析

采用超声水浸聚焦斜入射方式进行小棒材表面、近表缺陷检测时,声波在水/棒和棒/缺陷界面会发生反射、折射、散射、衍射及波形转换等一系列物理变换。此时缺陷可检性对声波入射条件十分敏感,常出现由于检测条件设置不当而导致缺陷漏检、误检的情况。为解决这一问题,本文针对小棒材超声斜入射检测中的主要参数——入射角和水距,开展声场及缺陷声响应仿真,研究检测参数对不同部位缺陷检测能力的影响,并对仿真结果进行试验验证。通过研究得到了检测水距、入射角度对缺陷检测能力的影响,并得到最优检测条件。试验验证结果表明研究制定的检测方案可有效检测出表面、近表面裂纹缺陷。     

通过表面机械加工调控Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5非晶合金的结构和韧性

作为一种新型结构材料, 非晶态合金的韧性需要进一步提高. 提高非晶态合金韧性的方法有引入枝晶相、调整其成分改变其泊松比影响其剪切带衍生、裂纹扩展等.本文通过表面机械加工的方法来调控非晶态合金的微观结构及韧性. 我们采用真空电弧熔炼、亚稳态薄板离心浇铸系统制备了Zr_52.5Cu_17.9Ni_14.6Al₁₀Ti₅ (原子百分比) (Vit105)非晶合金板,并用表面机械研磨处理方法(surface mechanical attrition treatment, SMAT), 在Vit105板上形成纳米尺度局域类晶体序结构. 基于差示扫描量热分析、纳米压痕实验, 我们发现SMAT处理后的Vit105合金板表面附近弛豫焓更低, 微观结构更加均匀、稳定. 通过显微维氏硬度计测试, 发现SMAT处理后样品的表面附近硬度增大,硬度值分布也更均匀. 通过三点弯断裂实验, 可得到SMAT处理后合金板缺口韧度值从70.7 ± 4.7 MPa·m1/2提高到112.8 ± 3.7 MPa·m1/2. SMAT处理后合金板断裂后, 缺口前端剪切带密度比未处理的更大. Vit105合金板韧性的提高源于SMAT处理对剪切带萌生的促进作用. 该研究表明,表面机械加工可以在非晶态合金中形成局域类晶体有序结构, 影响其结构均匀性, 增大其硬度, 促进剪切带萌生, 提高其韧性. 表面机械加工作为一种新型的改变材料性能的手段, 具有广阔的应用前景.      

Uncertainty quantification for dynamics of geometrically nonlinear structures coupled with internal acoustic fluids in presence of sloshing and capillarity

In this paper, we propose an uncertainty quantification analysis, which is the continuation of a recent work performed in a deterministic framework. The fluid–structure system under consideration is the one experimentally studied in the sixties by Abramson, Kana, and Lindholm from the Southwest Research Institute under NASA contract. This coupled system is constituted of a linear acoustic liquid contained in an elastic tank that undergoes finite dynamical displacements, inducing geometrical nonlinear effects in the structure. The liquid has a free surface on which sloshing and capillarity effects are taken into account. The problem is expressed in terms of the acoustic pressure field in the fluid, of the displacement field of the elastic structure, and of the normal elevation field of the free surface. The nonlinear reduced-order model constructed in the recent work evoked above is reused for implementing the nonparametric probabilistic approach of uncertainties. The objective of this paper is to present a sensitivity analysis of this coupled fluid–structure system with respect to uncertainties and to use a classical statistical inverse problem for carrying out the experimental identification of the hyperparameter of the stochastic model. The analysis show a significant sensitivity of the displacement of the structure, of the acoustic pressure in the liquid, and of the free-surface elevation to uncertainties in both linear and geometrically nonlinear simulations.     

大型偏心结构吊装欠约束问题研究

吊装施工过程中被吊模块的水平度是作业要求的重要指标,通常需要增加配重调平。传统有限元方法需要补充约束以消除单元刚体位移,且需要重复计算平衡方程来求解调平载荷,效率不高。将模块的运动分解为随动坐标系的整体运动以及相对该坐标系的弹性变形,可将欠约束问题化为多体系统的静平衡问题。基于虚功率原理推导了吊装平顺时刻的节点力平衡方程以及相应的切线刚度矩阵,并将配重表示为基础配重与载荷系数相乘的形式。通过对节点力平衡方程求导,得到一组以载荷系数为自变量的微分方程,通过求解微分方程并结合水平度判据,可快速搜寻满足水平度要求的载荷系数。数值算例表明,该方法在解决偏心模块吊装欠约束问题方面具有明显的优势,在确定配重载荷方面具有较快的速度和合理的精度。     

La单掺4H-SiC电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对未掺杂及La掺杂4H-SiC的电子结构和光学性质进行理论计算。计算结果表明，未掺杂4C-SiC其禁带宽度为2.257 eV。La掺杂后带隙宽度下降为1.1143eV，导带最低点为G点，价带最高点为F点，是P型间接半导体。掺杂La原子在价带的低能区间贡献比较大，而对价带的高能区和导带的贡献比较小。未掺杂4H-SiC在光子能量为6.25 eV时，出现一个介电峰，这是由于价带电子向导带电子跃迁产生。而La掺杂后，出现3个介电峰，分别对应的光子能量为0.47eV、2.67eV、6.21eV，前两个介电峰是由于价带电子向杂质能级跃迁产生，第三个介电峰是由于价带电子向导带电子跃迁产生。La掺杂后4H-SiC变成负介电半导体材料。未掺杂4h-SiC的静态介电常数为2.01，La掺杂的静态常数为12.01。     

熵的一种通俗教法

熵如力、能量和动量一样是物理学中一个重要概念,若能用一种通俗易懂的方法设计熵的教学,对文科物理的教学有重要意义.为此本文提出了一种通俗的熵的教法,这一教法不需要学生学习热力学第二定律也可以建立熵的概念.具体教学设计如下:通过日常生活例子引入熵的概念(也就是玻尔兹曼熵),设计两个例子让学生会计算熵,通过具体问题的讨论让学生充分理解熵的意义,通过一个实例由玻尔兹曼熵引入克劳修斯熵公式,设计一个演示实验强化教学效果,将熵与环境保护联系起来融入人文情怀,最后还强调了熵计算的不同层次.教学设计完全采用基于问题学习(PBL)的教学模式.     

Tolerance factor and phase stability of the garnet structure. Corrigendum

An error in an equation in the paper by Song et al. [ Acta Cryst. (2019), C 75 , 1353–1358 ] is corrected.     

Sulfono‐γ‐AApeptides as a New Class of Nonnatural Helical Foldamer

Foldamers offer an attractive opportunity for the design of novel molecules that mimic the structures and functions of proteins and enzymes including biocatalysis and biomolecular recognition. Herein we report a new class of nonnatural helical sulfono‐γ‐AApeptide foldamers of varying lengths. The crystal structure of the sulfono‐γ‐AApeptide monomer S6 illustrates the intrinsic folding propensity of sulfono‐γ‐AApeptides, which likely originates from the bulkiness of tertiary sulfonamide moiety. The two‐dimensional solution NMR spectroscopy data for the longest sequence S1 demonstrates a 10/16 right‐handed helical structure. Optical analysis using circular dichroism further supports well‐ defined helical conformation of sulfono‐γ‐AApeptides in solution containing as few as five building blocks. Future development of sulfono‐γ‐AApeptides may lead to new foldamers with discrete functions, enabling expanded application in chemical biology and biomedical sciences.     

丹酚酸A 对H2O2 所致大鼠脑微血管内皮细胞氧化损伤保护的实验研究

目的 观察丹酚酸A 对H2O2所致大鼠脑微血管内皮细胞（RCMECs）氧化损伤的保护作用，并探讨其可能的作用机 制。方法 分离并培养大鼠脑微血管内皮细胞，用H2 O2 损伤的方法建立氧自由基损伤模型。采用丹酚酸A 进行干预后，分别测定细胞培养液中乳酸脱氢酶（LDH）活性、血栓素B2（TXB2）水平、6- 酮基前列腺素1α（6-keto-PGF1α）的含量，以及细胞内和培养液中脂质过氧化产物丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）的活性。结果 H2O2致RCMECs 氧化损伤后，细胞LDH 释放水平、TXB2和MDA 的含量均明显增加，同时6-keto-PGF1α 含量和SOD 活性显著下降；而丹酚酸A 预处理后能呈浓度依赖性的降低RCMECs 氧化损伤后LDH 水平、TXB2含量和细胞内外的MDA 含量，提高受损细胞6-keto-PGF1α 的表达和细胞内外SOD 活性。结论 丹酚酸A 对H2O2所致RCMECs 氧化损伤具有保护作用，其机制可能与其抗氧化作用有关。