基于S-A湍流模型的Runge-Kutta有限元算法

采用一方程S-A模型(Spalart-Allmaras模型)封闭雷诺时均N-S方程(RANS方程)进行湍流数值计算,可以减少方程求解数量,节约计算时间。本文对其进行了有限元数值算法研究,首先通过沿流线坐标变换,得到无对流项RANS方程,并引入三阶Runge-Kutta法对其进行时间离散;然后利用沿流线的Taylor展开解决坐标变换带来的网格更新的困难;最后采用Galerkin法进行空间离散,得到湍流模型的有限元算法。基于方柱绕流和覆冰输电线绕流模型,与试验结果进行对比,验证了该算法的有效性,与一阶数值算法相比,该算法在精度和收敛性方面更具优势。     

Cu 表面性质的第一性原理分析

采用第一性原理赝势平面波方法, 计算并详细分析了面心立方Cu晶体及其 (100), (110) 和 (111) 这3个低指数表面的原子结构、 表面能量及表面电子态密度. 表面能的计算结果表明, Cu (111) 表面的结构稳定性最好, Cu (100) 表面次之, Cu (110)表面的结构稳定性最差. 3个表面的表面原子弛豫量随着层数的增加而逐渐减弱. Cu (110) 表面的最表层原子相对收缩最大, Cu (100)表面次之, Cu (111) 表面的最表层原子相对收缩最小. 表面原子弛豫不仅引起表面几何结构的变化, 而且使表面层原子的电子态密度峰形相对晶体内部发生变化, 这是表面能产生的主要原因, 而Cu (110)表面相对于Cu (100)与Cu (111)表面具有高表面活性的主要原因则源于其表面层原子电子态密度在高能级处的波峰相对晶体内部显著的升高. 关键词： Cu 晶体 表面结构 表面能 态密度     

附着铜膜的内应力及屈服强度

用X-射线衍射和热循环基片弯曲方法测量了附着在基体上纯铜膜的内应力和屈服强度。内应力为张应力且随工作气体（氩气）压强的增加而减小但随膜厚的增加而增加。钢基体上铜膜的张屈服强度与膜厚的倒数成反比。压屈服强度也同样依赖于膜厚，即膜越薄，压屈服强度越高。     

双面HIT太阳电池TCO与非晶硅界面势垒的模拟优化

采用美国滨州大学研发的AMPS-1D软件,模拟了TCO与非晶硅界面势垒对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i) /a-Si:H(n+)/TCO双面HIT异质结太阳电池光伏特性的影响.结果表明太阳电池的TCO/p+前接触界面势垒(对于电子)越高,越易形成欧姆接触,且电池的短波响应增强,使电池性能变好.模拟还发现,n+/TCO背接触界面势垒(对于电子)越低,电池性能越好.若背场重掺杂,在背接触势垒小于等于0.5 eV时,电池的转换效率不会受到背接触势垒的影响;若背场低掺杂,在背接触势垒很小的情况下,也能达到与重掺杂相同的转换效率.     

First-principles study of the structural,electronic, and magnetic properties of double perovskite Sr_2FeReO_6 containing various imperfections

The structural, electronic, and magnetic properties of double perovskite Sr_2FeReO_6 containing eight different imperfections of FeReor ReFeantisites, Fe1–Re1 or Fe1–Re4 interchanges, V_(Fe), V_(Re), VOor V_(Sr) vacancies have been studied by using the first-principles projector augmented wave(PAW) within generalized gradient approximation as well as taking into account the on-site Coulomb repulsive interaction(GGA+U). No obvious structural changes are observed for the imperfect Sr_2FeReO_6 containing FeReor ReFeantisites, Fe1–Re1 or Fe1–Re4 interchanges, or VSrvacancy defects. However, the six(eight) nearest oxygen neighbors of the vacancy move away from(close to) VFeor V_(Re)(VO) vacancies. The half-metallic(HM) character is maintained for the imperfect Sr_2FeReO_6 containing FeReor ReFeantisites, Fe1–Re4 interchange, V_(Fe),VO or V_(Sr) vacancies, while it vanishes when the Fe1–Re1 interchange or VRevacancy is presented. So the Fe1–Re1 interchange and the VRevacancy defects should be avoided to preserve the HM character of Sr_2FeReO_6 and thus usage in spintronic devices. In the FeReor ReFeantisites, Fe1–Re1 or Fe1–Re4 interchanges cases, the spin moments of the Fe(Re)cations situated on Re(Fe) antisites are in an antiferromagnetic coupling with those of the Fe(Re) cations on the regular sites. In the V_(Fe), V_(Re), VO, or V_(Sr) vacancies cases, a ferromagnetic coupling is obtained within each cation sublattice,while the two cation sublattices are coupled antiferromagnetically. The total magnetic moments μtot(μB/f.u.) of the imperfect Sr_2FeReO_6 containing eight different defects decrease in the sequence of VSrvacancy(3.50), VRevacancy(3.43),FeReantisite(2.74), VOvacancy(2.64), VFevacancy(2.51), ReFeantisite(2.29), Fe1–Re4 interchange(1.96), Fe1–Re1interchange(1.87), and the mechanisms of the saturation magnetization reduction have been analyzed.     

水泥基材料在宽围压范围的本构模型

本文首先进行了水泥石的三轴试验和静水试验,根据试验结果分析了宽围压范围下不同力学机理对水泥石宏观力学性能的影响。提出了基于热力学定律的剪切塑性、孔隙塑性与破坏准则相互作用的弹塑性损伤本构模型。该模型有效的考虑了围压对材料主要力学特征的影响,提出了与损伤准则相关联的塑性硬化函数。数值解答与试验结果比较表明,该本构模型可以很好地描述水泥石在低围压状态下的脆性、中围压下的脆-塑性转换以及高围压下的孔隙塑性为主的力学特征。     

粘性流基于特征线的四阶Runge-Kutta有限元法

对于二维不可压缩粘性流,通过沿流线方向的坐标变换,推导了无对流项的二维N-S(Navier-Stokes)方程。采用四阶Runge-Kutta法对N-S方程进行时间离散,并沿流线进行Taylor展开,得到显式的时间离散格式,然后利用Galerkin法对其进行空间离散,得到了高精度的有限元算法。利用本文算法对方腔驱动流和圆柱绕流进行了数值计算,通过对时间步长、网格尺寸和流场区域的计算分析,进一步验证了本文算法相比经典CBS法在时间步长、收敛性、耗散性和计算精度方面更具有优势。     

N-[ω-（N-三甲基硅甲基苄基）酰胺基]聚乙氧基邻苯二甲酰亚胺的合成

以苄基甘氨酸为原料,经5步反应合成了4个含有酰胺杂键的线型醚链化合物,其结构经1H NMR,MS和元素分析表征.     

高效液相色谱-串联质谱法同时测定蜂胶中31种酚类化合物

建立了高效液相色谱-串联质谱法检测杨树属蜂胶和酒神菊属蜂胶中31种酚类化合物。蜂胶原料或蜂胶乙醇提取物用85%(V/V)乙醇水提取,Atlantis T3色谱柱分离,以甲醇-0.1%(V/V)甲酸水为流动相进行梯度洗脱,电喷雾离子化(ESI),多反应监测(MRM)模式检测,外标法定量。31种目标物线性关系良好,相关系数(R²)均大于0.99。在质量浓度0.25, 0.5, 2.5 g/kg 3个添加水平下,方法的加标回收率为80.5%～109.6%,相对标准偏差(RSD)为0.2%～12%。该方法适用于蜂胶原料和蜂胶乙醇提取物中31种酚类化合物的检测,可以为蜂胶质量评价提供一定支撑。     

AlAs/InSe范德华异质结构的光学和可调谐电子特性

由不同二维(2D)材料相互堆叠形成异质结构已成为目前的研究热点, 使用第一性原理的计算方法探究了AlAs/ InSe异质结构的几何结构、电子性能和光学性质. 结果表明, AlAs/InSe异质结构具有典型的Type-II型能带排列并且拥有着1.28 eV的间接带隙. 通过调节层间距或施加外部电场和应变, 可以有效地改变异质结构的带隙值. 有趣的是, 当应用5 V/nm的电场时, 异质结构实现了从Type-II向Type-I的转变. 此外, 与孤立单层相比, AlAs/InSe异质结构的吸光度明显提高, 特别是在紫外区域. 表明新型的二维AlAs/InSe异质结可以作为光电材料和紫外探测器件的有力候选者.