一种验证动量定理成立的简易实验

提供一种简易的实验装置使学生更好地理解动量和冲量之间的关系,并且通过简单的数学处理验证动量定理.教师能够利用此实验开展IBSE(探究性科学教育)活动,加深学生对物理基本概念的理解,同时可有效培养学生的动手实践能力.     

定曲率螺旋盘管式汽车尾气余热回收装置的性能研究

为研究汽车尾气余热回收装置不同参数对其性能的影响,对汽车尾气余热回收装置定曲率螺旋盘管换热器建立三维仿真模型,研究了雷诺数在4 000～14 000的范围内,定曲率螺旋盘管换热器盘管直径和螺旋直径两个几何参数对阻力和换热性能的影响。结果表明:改变换热器盘管直径,对换热器流动阻力性能影响不大,换热量随着换热器盘管直径的增加而增加;螺旋直径为70 mm时流动阻力增量最大,换热量随着螺旋直径的减小而增大。     

高中化学创新实验课程的设计与实施*

将学生所学的化学理论知识与生活实际和学科最前沿的研究热点相结合,开发并实施了 “氢氧化镁纳米材料的制备及其在处理重金属废水中的应用” 创新实验课程。该课程通过文献调研、方案设计、实验操作、结果与讨论以及论文撰写等环节,激发学生的创新潜能,系统培养学生的创新综合素质和责任意识,这有助于更好地达成化学学科核心素养。     

基于LBM方法的风力发电机尾流结构仿真

针对传统CFD数值计算方法难以实现风力机动态旋转及其旋转状态下的流固耦合计算,本文结合格子玻尔兹曼(LBM)方法易于处理动态复杂边界的特点及大涡模拟(LES)方法在非稳态涡流结构捕捉上的优势,采用LBM-LES联合方法进行三维风力发电机整机气动性能及尾流结构仿真研究,同时采用尺度自适应方法对尾涡结构进行跟踪和精细化计算。针对NREL PhaseⅥ型试验机进行模拟,得到了与实验结果吻合的流动形态及尾流结构演变规律,分析了尾流区速度演变规律并对比了不同亚格子湍流模型对计算结果的影响.     

让学生体验科学探究过程的一个教学案例——以“研究水果电池的电动势和内阻”为例

以学生常见的问题情境(用串联的水果电池组点亮发光二极管)为切入点,按照“提出问题→实验探究→理论解释→实践检验→交流评估”的主线设计教学,引导学生亲历科学探究过程,突出“问题、证据、解释、交流”4个方面,提升科学探究素养水平.教学内容渗透了数形结合思想,还涉及化学、生物等多学科知识,体现了STEM课程理念.     

浮空飞行器极地科学探测

1.极地的主要特点传统意义上的“极地”是指地球的两极,即南极和北极。南极地区以南极洲为中心,周围濒临太平洋、大西洋、印度洋三大洋;北极地区以北冰洋为中心,周围濒临亚洲、欧洲、北美洲三大洲。广义的极地还包括青藏高原,被认为是地球的第三极。极地地区气候严寒,是地球的冷源和全球变化的驱动器,尤其是南极,乃是地球上至今未被开发、未被污染的洁净大陆,蕴藏着无数的科学之谜和信息。     

用人工神经网络方法测量生物组织光学参数γ

提出了一种利用亚扩散空间分辨漫反射预测生物组织约化散射系数μ_s'和相函数参量γ的人工神经网络方法 .采用蒙特卡罗方法得到光子经生物组织漫反射的数据样本,利用这些数据样本训练反向传播神经网络,用于从亚扩散散射光中预测γ的信息.为了解决同时预测μ_s'和γ两个参数时会产生较大误差的问题,分段数据训练两个BP网络,依次识别μ_s'和γ.研究发现3.64l_(th)(l_(th)表示平均输运自由程)是对γ的不敏感点,可用该点附近的数据样本训练网络用于预测μ_s',用2l_(th)范围内的数据样本训练网络用于预测γ.蒙特卡罗仿真结果表明,在1.3≤γ≤1.9范围内,预测结果与真实值的相对均方根误差在1%以内.与现有的测量方法相比,所提的人工神经网络方法更加简单,且提高了预测精度.     

碳离子在不同材料叶片的多叶光栅上产生的次级粒子研究

在碳离子放射治疗中，碳离子束与治疗头设备和患者身体相互作用产生的次级粒子可以到达患者体内的许多区域，在产生的次级粒子中以中子和$\gamma $射线的产额为最大。在不影响束流配送功能的情况下，减少碳离子放疗中产生的次级中子和$\gamma $射线对于降低放疗后出现的正常组织并发症及二次肿瘤风险有着非常重要的意义。本文利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟计算了被动式束流配送系统下，400 MeV/u碳离子束照射到由不同材料叶片构成的多叶光栅(MLC)形成典型的10 cm×10 cm方形射野时，在水模体中产生的次级中子和$\gamma $射线所沉积的剂量及空间分布等。模拟结果显示:碳离子束通过MLC形成射野后在水模体中产生的次级中子主要分布在水模体的入射端，次级$\gamma $射线较为均匀的分布在整个水模体内，且较多分布在具有展宽Bragg峰(SOBP)射野在水模体中贯穿时的坪区。对于MLC叶片材料的选择，则需根据实际情况对叶片厚度以及次级粒子当量剂量的要求来确定。本文通过模拟研究不同MLC叶片材料产生次级粒子的情况，为被动式束流配送系统中MLC叶片及其他元件的材料选择提供了科学依据。     

超临界压力CO2在水平圆管内流动传热数值分析

采用SST k-w低雷诺数湍流模型对加热条件下超临界压力CO2在内径di=22.14 mm,加热长度Lh=2440 mm水平圆管内三维稳态流动与传热特性进行了数值计算.通过超临界CO2在水平圆管内的流动传热实验数据验证了数值模型的可靠性和准确性.首先,研究了超临界压力CO2在水平圆管内的流动传热特点,基于超临界CO2在类临界温度Tpc处发生类液-类气“相变”的假设,揭示了水平圆管顶母线和底母线区域不同的流动传热行为.然后,分析了热流密度qw和质量流速G对水平圆管内超临界压力CO2流动换热的影响,通过获取流体域内的物性分布、速度分布和湍流分布等详细信息,重点解释了不同热流密度qw和质量流速G下顶母线内壁温度Tw,i分布产生差异的传热机理,分析结果确定了类气膜厚度d、类气膜性质、轴向速度u和湍动能k是影响顶母线壁温分布差异的主要因素.研究结果可以为超临界压力CO2换热装置的优化设计和安全运行提供理论指导.