Current trends in the description of lanthanum strontium manganite oxygen electrode reaction mechanism in a high-temperature solid oxide cell

This review summarizes recent progress in understanding the oxygen reduction and evolution reactions at the lanthanum strontium manganite electrode of a high-temperature solid oxide cell. Information provided here is put into the perspective of the defect chemistry of lanthanum strontium manganite and its impact on the electrode reaction mechanisms itself. After summarizing recent views on the oxygen reduction reaction mechanism, the focus turns to the oxygen evolution reaction, which is significantly less treated in the literature. A combination of the information in the literature on both reactions was the basis for modified reaction mechanism of the oxygen evolution reaction to be proposed under consideration of recent experimental observations and theoretical findings.     

Imposing accurate wall boundary conditions in corrective‐matrix‐based moving particle semi‐implicit method for free surface flow

Corrective matrix that is derived to restore consistency of discretization schemes can significantly enhance accuracy for the inside particles in the Moving Particle Semi‐implicit method. In this situation, the error due to free surface and wall boundaries becomes dominant. Based on the recent study on Neumann boundary condition (Matsunaga et al, CMAME, 2020), the corrective matrix schemes in MPS are generalized to straightforwardly and accurately impose Neumann boundary condition. However, the new schemes can still easily trigger instability at free surface because of the biased error caused by the incomplete/biased neighbor support. Therefore, the existing stable schemes based on virtual particles and conservative gradient models are applied to free surface and nearby particles to produce a stable transitional layer at free surface. The new corrective matrix schemes are only applied to the particles under the stable transitional layer for improving the wall boundary conditions. Three numerical examples of free surface flows demonstrate that the proposed method can help to reduce the pressure/velocity fluctuations and hence enhance accuracy further.     

粗糙表面之间接触热阻反问题研究

当两个固体表面相互接触时,由于接触面粗糙度的影响,界面间就形成了非一致接触,这种接触导致热流收缩,进而产生接触热阻. 目前的理论研究主要集中在正问题研究,对反问题的研究相对较少. 接触热阻反问题研究是通过研究部分边界温度、热流和部分测量点的温度来反演得到界面上的接触热阻. 反问题研究在很多工程领域都有应用,如航空航天、机械制造、微电子等,是工程中确定接触热阻一种快速有效的方法. 本文采用边界元法和共轭梯度法研究了二维空间随坐标变化的接触热阻反问题. 为了验证方法的准确性和可行性,假定在已知部分测量点温度和真实接触热阻的情况下,反演计算得到界面的温度和热流,进而得到接触热阻,并与真实接触热阻进行比较. 结果表明采用边界元法和共轭梯度法在无测量误差的情况下,可以准确反演获得界面的真实接触热阻. 若存在测量误差,反演计算结果对测量误差极其敏感,反演结果误差会由于测量误差的引入而被放大. 为处理这种不适定性, 采用最小二乘法对反演计算结果进行校正,结果表明采用最小二乘法能够避开反问题中一些偏离实际值较大的测量点,显著提高反演计算结果的准确性.      

多层复合壳体三维振动分析的谱——微分求积混合法

对于较厚的多层复合壳体,其振动位移沿厚度方向呈锯齿形变化且层间剪切和拉、压应力呈三维耦合状态,采用传统的等效单层理论分析已不能满足精度要求. 建立不受结构厚度、铺层材料性质和铺层方式限制的三维分析方法具有重要的研究价值. 本文以独立铺层为建模对象,结合广义谱方法与微分求积技术建立了一种适用一般边界条件和铺层方式的多层复合壳体三维分析新方法——谱--微分求积混合法. 该方法应用三维弹性理论对独立铺层进行精确建模,有效克服了二维简化理论对横向变形以及层间应力估计不确切的缺点;引入微分求积技术对铺层进行数值离散,将三维偏微分问题转化为二维偏微分问题,降低了求解维度和难度;应用广义谱方法近似地表述离散计算面上的场变量,将获取的二维偏微分方程转化为以场变量谱展开系数为未知量的线性代数方程组,避免了对超越方程的求解. 数值验证结果表明该方法收敛性好,计算精度高.      

曲线距离法的二维光纤光谱弯曲校正

多目标光纤光谱望远镜可以在一次观测中获得大量的不同天体的光谱数据。从天体探测到的光在通过光纤之后，再通过光谱仪狭缝，然后在CCD传感器中成像为二维光谱图；之后经过光纤光谱数据处理系统的一系列软件处理，最终输出可供天文界使用的一维光谱并存储起来。一维光谱是天文学家研究目标天体的主要手段，它是通过处理二维光谱图得到的。以LAMOST为例，望远镜系统在一次观测后首先会得到32幅由250条光纤光谱组成的二维光谱，然后经过一系列的处理得到一维光谱。在这个过程中，会有很多因素影响到最终一维光谱的精确度。比如由于望远镜使用时间的增加，某些元件会产生磨损、老化或变形，使得二维光谱中光纤形状会产生一定程度的弯曲，这种弯曲在二维光谱的两侧表现得尤为明显。在一幅常见的二维光谱中，纵坐标方向代表了抽取的一维光谱的波长方向，横坐标方向代表了抽取的一维光谱的流量方向，这种弯曲形变的产生会影响到之后的波长定标和流量定标，使得抽取的一维谱信息不准确。目前初步的解决办法是通过与定标灯谱的比对来尽量减少其影响。但这样不仅造成了时间和人力的浪费，而且准确率和效率不高。就这一现状，提出了一种基于曲线距离法的思想，将弯曲的二维谱线校直：首先采用灰度重心法将一幅二维光谱中的250条光纤中心轨迹进行定位，将异常点采用稳健的局部回归方法剔除；然后将中心轨迹进行曲线拟合，得到光纤中心轨迹的方程；通过模仿曲线变弯的逆过程，即保持轨迹上两点间的曲线距离不变，再将弯曲的光谱映射到竖直的法线上，完成校直过程。在整个过程中保持各个对应点的灰度值不变，通过边缘处理和插值运算解决产生的像素点稀疏问题。最后采用累加法进行一维谱抽取，并将校直后抽取的一维光谱与未校直抽取的一维光谱进行比对，比对后可发现校直前后在一维光谱的两端差别较大，其差值谱线也说明了这一点。该方法实现了二维光谱的自动校直，大大提高了抽取一维谱的效率和准确性。二维光谱的预处理和校直方法首先在LAMOST数据上进行验证，鉴于多目标光纤光谱望远镜系统原理的相似性，该处理方法也适用于其他的多目标光纤光谱望远镜系统，具有较好的参考和应用价值。     

Simulation of positronium plasma by the molecular dynamics method

In this paper, the relaxation properties of a fully ionized, hot, ideal plasma have been studied using the molecular dynamics method. As an example, the classical problem of equalization of the electron and ion temperatures for various mass ratios is considered, the relaxation times for temperatures is determined, and the influence of the number of particles and the type of boundary conditions on the simulation results is studied. The simulation results are compared with the available theoretical results.