斑马鱼直线加速游动试验研究

海洋生物低噪音、高速、髙效游动能力是任何人造水下航行器所无法比拟的. 借助时间解析粒子图像测速技术对斑马鱼直线加速游动过程进行精细流场测量, 对其运动学行为特性和动力学机理进行分析. 同时应用双正交分解对涡量场进行模态分解, 获取流场的时间演化和空间分布特征. 从流动机理的角度探究斑马鱼游动过程的流动结构特征及旋涡动态演化特性. 试验结果表明: 流动可视化展现了整体涡流尾迹的结构分布,方便探究运动特性与旋涡尾迹之间的耦合关系. 斑马鱼从运动开始时体干保持着鲹科式的运动规律, 游动时的动能主要由前几次大幅的摆尾过程提供, 后续的摆尾主要调整方向及姿态. 两次不同方向的摆尾动作会形成一对方向相反的旋涡, 并在时序下旋涡逐渐脱落. 同时尾流的涡量变化在一定程度上反映鱼体的游向的变化. 基于双正交分解分解后的时间演化结果验证本次试验在时间上涡量场具有合理的恒定幅度, 空间分布表明低阶空间模态表征斑马鱼游动的主要涡流动结构, 高阶空间模态表征涡流动的细节结构. 研究鱼类游动时的摆尾推进机制与动力学特性能够为高效率的仿鱼类推进装置设计提供一定科学参考.      

自由面对潜艇尾流场流动特性影响研究

潜艇周围绕流场流动特性会影响潜艇的机动性能, 特别是近水面航行时, 自由面的存在会增大潜艇尾流场的复杂程度.为探究潜艇在近水面航行时自由液面对潜艇尾流场流动特性的影响机理,借助大型水下三维粒子图像测速技术开展潜艇尾流场流动特性研究.首先通过美国泰勒水池标准模型实验结果对试验方法准确性进行验证; 随后,用验证后的模型试验方法对潜艇尾流场进行测量,得到不同潜深工况、不同速度下的桨盘面轴向速度以及脉动速度,同时辅以数值模拟对试验无法测得的兴波波系及中纵剖面速度场加以补充,从兴波角度阐述了自由面对潜艇尾流场流动特性影响机理. 研究结果表明:潜艇在近水面航行时, 随着Fr增大,桨盘面处轴向速度云图中上方等值线整体趋于扁平化, 较4D潜深工况,1.5D潜深工况出现局部脉动速度极大值, 且脉动速度结构整体下移; 自由面存在时,艇体与自由面间流场速度明显增大, 特别在桨盘面区域, 流场速度明显提升.随着Fr增大, 桨盘面处的自由液面高度逐渐降低,这就导致了桨盘面位置出现更大的流体速度, 即造成了桨盘面伴流场挤压现象.      

电容式高膛压测试仪的动态特性分析

由于在压力的激励下新型电容式高膛压测试仪壳体产生的振动特性将影响测试仪的动态特性,因此着重研究了测试仪壳体的动力学特性,建立了壳体受外压作用时的动力学模型。理论计算表明,壳体径向振动的一阶振动频率在75kHz以上,而火炮膛压的频谱在5kHz以下,说明壳体振动对膛压测试精度的影响可以忽略。     

RLC电路谐振过程的矢量分析

相量法是分析正弦交流电路问题的重要方法之一。它的特点是数学模型简单、直观,可操作性强。根据三种RLC电路的幅频特性曲线,画出了相应的谐振过程相量图,有助于学生巩固相量的概念,使学生直观理解各种RLC电路的谐振过程。     

Different influences of Schottky metal on the strain and relative permittivity of barrier layer between AIN/GaN and AIGaN/GaN heterostructure Schottky diodes

Ni/Au Schottky contacts on AlN/GaN and AlGaN/GaN heterostructures are fabricated. Based on the measured current-voltage and capacitance-voltage curves, the polarization sheet charge density and relative permittivity are analyzed and calculated by self-consistently solving Schrodinger＇s and Poisson＇s equations. It is found that the values of relative permittivity and polarization sheet charge density of AlN/GaN diode are both much smaller than the ones of AlGaN/GaN diode, and also much lower than the theoretical values. Moreover, by fitting the measured forward 1-V curves, the extracted dislocations existing in the barrier layer of the AlN/GaN diode are found to be much more than those of the AlGaN/GaN diode. As a result, the conclusion can be made that compared with AlGaN/GaN diode the Schottky metal has an enhanced influence on the strain of the extremely thinner AlN barrier layer, which is attributed to the more dislocations.     

基于负载在碳基底上的钌纳米颗粒的类过氧化物酶活性比色检测抗氧化剂

采用湿化学-热解法制备了具有不同晶格应变效应、负载在氮改性碳纳米片上的钌纳米颗粒（RuNPs/NC）。氮掺杂有助于RuNPs在载体上均匀分布及晶格压缩,通过控制热解温度,可有效调节氮的掺杂量、类型及RuNPs的晶格应变程度,从而调控其类过氧化物酶活性。热解温度在900℃下制备的RuNPs/NC-900具有最优的类过氧化物酶活性,在过氧化氢（H2O2）存在下可催化氧化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）生成蓝色产物。稳态动力学分析结果表明,RuNPs/NC-900催化H2O2-TMB的反应遵循Michaelis-Menten动力学模型。基于抗氧化剂单宁酸（TA）、没食子酸（GA）和抗坏血酸（AA）可抑制RuNPs/NC-900催化TMB的显色反应,进而导致体系颜色变浅及吸光度降低的原理,实现了对TA、GA和AA的灵敏、准确检测,检出限分别为0.014、0.014和0.29μmol/L(3σ/S)。本研究发展了一种基于RuNPs/NC纳米酶的比色传感方法,为食品中抗氧化剂的灵敏检测提供了新的思路。     

ZIF-8/改性聚丙烯腈电纺纳米纤维的制备及其高效去除水中孔雀石绿

通过原位生长方法,将最常见的金属有机骨架(MOFs)——沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)固定到羧甲基化聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维(PAN-COOH NFs)表面,得到ZIF-8/PAN-COOH NFs。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对合成的ZIF-8/PAN-COOH NFs形貌和结构进行表征,并深入研究ZIF-8/PAN-COOHNFs从废水中去除孔雀石绿(MG)的性能。研究发现： ZIF-8/PAN-COOH NFs对MG的吸附符合拟二级动力学方程,吸附过程可采用Langmuir等温线模型拟合,其对MG的最大吸附容量可达3 604 mg·g^-1。此外,ZIF-8/PAN-COOH NFs在染料吸附实验中表现出良好的分离功能和重复利用性。     

利用频域β-warping变换的浅海修正纯方位目标运动分析方法

针对纯方位目标运动分析方法收敛时间较长的问题,提出了一种利用频域β-warping变换的浅海修正纯方位目标运动分析方法.该方法利用频域β-warping变换从声强干涉结构中提取与目标距离成线性关系的时延,进而估计距离特征量,并利用距离特征量推导得到的目标状态向量的线性约束修正纯方位扩展卡尔曼滤波算法。数值仿真结果表明,对于浅海匀速直线运动目标,在信噪比不低于8 dB的情况下,与常规纯方位扩展卡尔曼滤波算法相比,改进算法将距离估计的收敛时间由26.5 min缩短至11.5 min.在浅海水平不变波导远场条件下,该方法可以快速稳定地估计距离特征量,并能够对目标进行可靠地跟踪定位。      

方位和径向速度联合的浅海目标运动分析方法

提出了一种利用目标方位和径向速度联合的浅海目标运动分析方法。该方法克服了传统纯方位目标运动分析方法要求观测站机动的局限性。将浅海传播条件下径向速度的宽带和窄带估计结果与目标方位相结合,利用卡尔曼滤波原理得到了一种目标跟踪定位方法。仿真结果表明,在观测站非机动和低信噪比情况下,该方法利用单个观测站即能够对宽带或窄带的运动目标进行准确地跟踪定位。利用1996年5月的实验数据对算法性能进行了验证,估计结果与真实目标距离符合较好,距离跟踪误差在10%以内。      

利用有限断裂力学方法对含尖锐V型切口混凝土试件的三点弯曲试验研究

为研究含V型切口素混凝土梁在三点弯曲情况下的断裂特性,本文引入了一种耦合应力与能量的有限断裂力学分析方法,分析推导随V型切口开口角度变化,对有限距离及广义断裂韧度影响的广义应力强度因子解析表达式。广义断裂韧度及有限距离采用断裂韧度及抗拉强度及开口角度的函数来表示。通过三种缝高比包含几种开口角度素混凝土的三点弯曲试验的结果表明,与平均应力准则相比,有限断裂力学方法预测破坏荷载有更高精度,同时理论值与试验结果吻合程度也更好。