三维非结构粘性网格生成方法

描述了一套适合粘性流动计算的三维非结构网格自动生成方法.在物面附近的粘性作用区域,采用推进层方法生成各向异性的"扁平"四面体网格,并通过一定的网格伸长控制参数,实现整个流场区域网格高度的平滑过渡.当粘性网格的推进高度达到预定要求时,推进层方法自动停止,转而采用阵面推进方法生成常规意义的尽量接近正四面体的各向同性网格.同时给出了利用该方法生成的M6机翼非结构粘性网格来求解机翼粘性绕流的简单算例.     

复杂多孔介质腔体内自然对流换热的数值研究

采用曲线坐标系下压力与速度耦合的SIMPLEC算法,数值研究复杂多孔介质腔体内的自然对流换热问题.腔体的曲面温度分别保持恒定,上下表面绝热.在曲线坐标系中用有限容积法离散方程,并采用Brinkman扩展达西模型及局部非热平衡模型求解,综合研究Rayleigh数,Darcy数、孔隙率等参数对腔体内自然对流换热的影响.计算结果表明:Rayleigh数和Darcy数的影响最大而孔隙率的影响很小,同时存在使得腔体内换热达到最强的最佳纵横比.     

尼龙1212/蒙脱土体系在剪切流场中蒙脱土片层剥离机理的研究

在聚合物熔体插层蒙脱土(MMT)过程中,流场的作用使得蒙脱土晶粒表面的片层在超过临界值时发生弯曲,与内核之间形成一楔状,并进一步发生断裂,形成剥离结构.结果表明,合适的流场强度是得到适当大小的片状粒子的关键.     

基于烷氧基侧链工程的聚电解质设计及离子异质结半导体纤维

一维离子-电子器件具有尺寸小、集成能力强的独特优势,但在环境温度下的低离子迁移率限制了其在生物集成电子领域的应用能力.本文通过侧链工程在传统咪唑基离子液体中引入烷氧基,并与聚乙二醇甲基丙烯酸酯(poly(ethylene glycol) methacrylate, PEGMA)共聚,合成了低玻璃化转变温度(glass-transition temperature, Tg)的聚阳离子电解质poly(VIM-m-TFSI),在室温下实现了更高的链迁移率,显示出更低的离子阻抗和更宽的电化学窗口(-2.7～+2.7 V).与聚阴离子电解质poly(AMPS-EMIM)简单贴合,构筑了高性能全柔性离子异质结,实现了整流比为127的固态离子二极管.设计合成的两种聚电解质溶液表现出优异的溶液可加工性和流变性能,可直接用作3D打印油墨.最终,通过3D打印技术实现了离子异质结半导体纤维的一体化成型构筑,获得了基于5×5阵列单元的大面积半导体纤维纺织品,初步实现了输入信号的“0-1”整流,验证了离子异质结半导体纤维在织物逻辑电路领域的应用潜力.     

3种滩涂贝类对凡纳滨对虾养殖尾水净化效果的比较研究

以文蛤、缢蛏和泥蚶3种滩涂贝类为研究对象, 评估了3种滩涂贝类不同处理模式下的尾水处理效果. 在流水模式下比较不同贝类及密度对水质指标影响的结果表明 所有实验组均显著降低了水体总悬浮物; 泥蚶对氨氮和亚硝酸盐去除效果较好, 文蛤对弧菌有良好的去除效果. 静水模式下的结果表明 滩涂贝类对尾水处理效果与流水模式趋势相似, 静水模式下高密度(?m-2)贝类更能有效净化水质, 而适当降低贝类密度(?m-2)有利于去除养殖尾水中的弧菌总数. 静水模式下对水体菌群研究结果表明 高密度(?m-2)文蛤组和高密度(?m-2)缢蛏组水体菌群Chao1、可观测物种指数升高, 泥蚶组菌群丰度和多样性方面更趋于稳定.     

氮-磷共掺杂石墨烯量子点制备及荧光特性

为了制备氮-磷共掺杂石墨烯量子点(N,P-GQDs)以探索其荧光性质的可调性,我们采用水热法以柠檬酸为碳源,六氯三聚磷腈为氮源、磷源,制备出了蓝色光致发光的氮-磷共掺杂石墨烯量子点(N,P-GQDs)。通过一些测试表征可以发现:制备的N,P-GQDs尺寸分布均匀,其横向平均尺寸约4.8 nm,晶格间距为0.24 nm,纵向平均厚度约0.95 nm。在光学性能测试中,观察到N,P-GQDs的荧光发射光谱对激发波长具有强的依赖性,其对可见光表现为较强的吸收性。通过量子产率公式计算得出N,P-GQDs的量子产率为10.4%。所制备出的N,P-GQDs具有优异的抗漂白能力及光学稳定性。通过调节样品的稀释浓度比例对N,P-GQDs的荧光性质的可调性进行研究,发现随着稀释倍数的增加,荧光强度先增加后下降。此外,发现制备的N,P-GQDs对Fe 3+产生强烈的复合作用,使N,P-GQDs荧光猝灭,由此建立了Fe 3+的传感分析方法。     

2018年度力学学科重点项目结题审查情况简要介绍

对2018年度结题的12项力学学科国家自然科学基金重点项目结题审查情况进行了简要介绍,给出了结题项目清单和评审专家组讨论形成的结题审查评价意见.      

CuI/BtH催化苯硫酚与对甲氧基溴苯C–S偶联合成(4-甲氧基)(苯基)硫醚反应机理理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法对CuI/BtH催化苯硫酚与对甲氧基溴苯C–S偶联合成(4-甲氧基)(苯基)硫醚反应机理进行了理论研究.在6-31+G(d)基组水平上,全参数优化了气相条件和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂化条件下反应机理中所有反应物、过渡态、中间体和产物构型,对优化后各化合物的构型在B3LYP/6-311++G(d,p)基组下进行了单点能计算和零点能矫正,通过能量和振动频率分析以及内禀反应坐标(IRC)计算证实了中间体和过渡态的合理性.并且在优化计算相同基组水平上,应用自然键轨道(NBO)理论和分子中的原子(AIM)理论分析了复合物的成键特征和轨道间相互作用.在CuI单独催化此反应的机理中,计算得到一条反应路径,控制步骤所需活化能是180.49 kJ/mol(sol).而当CuI/BtH共同催化反应时,计算得到两条反应通道IA和IB,其中IA为最优反应通道,控制步骤所需活化能为101.77kJ/mol(sol);IB反应通道控制步骤活化能为143.78 kJ/mol(sol).配体苯并三唑(BtH)加入反应有效地降低了反应控制步骤所需活化能,同时有利于产物和催化剂的分离,这与实验所得结论一致.     

催化不对称[8+2]环加成反应构建环庚三烯并吡咯烷-3,3'-吲哚酮

设计了azaheptafulvenes作为偶极子与N-Boc-3-烯基吲哚酮反应,用来构建螺环[吡咯烷-3,3'-吲哚酮]衍生物.在1mol%手性氮氧-Ni(II)配合物催化剂条件下,该不对称[8+2]环加成反应以高的收率(90%~99%收率),好的非对映选择性(高达97∶3 dr)和优异的对映选择性(92%~99%ee)得到手性环庚三烯并螺环[吡咯烷-3,3'-吲哚酮]衍生物.