超疏水沟槽表面通气减阻实验研究

减阻是解决航行体提速和增程的主要技术途径之一,对缓解日益严峻的能源危机极为重要.在重力式管道实验系统中,测试给出了湍流状态下不同通气速率时减阻率随雷诺数及沟槽无量纲间距的变化规律和气膜铺展状态,对比分析了单纯超疏水表面与超疏水沟槽表面上通气时减阻效果的差异.实验板材质为无色亚克力,沟槽结构采用机械方法加工,并在表面喷涂超疏水涂层.结果表明,持续通气能解决超疏水沟槽表面气膜层流失问题,实现气膜层长时间稳定维持;恒定雷诺数下,随通气速率增大,超疏水沟槽表面气膜铺展更趋均匀,减阻率上升;由于通气速率影响气膜横向扩展能力,致使恒定通气速率下,减阻率随雷诺数的变化呈现两种模式;在固定雷诺数及通气速率时,减阻率随沟槽尺寸的扩大先增后减, S~+≈76时减阻率最大.分析其原因在于,沟槽结构增大沾湿面积的同时,显著提升了通气状态下超疏水表面气膜层的稳定性,因而展示出与超疏水表面和沟槽表面均不相同的减阻规律,且效果更佳.     

单层n型MoS2/p型c-Si异质结太阳电池数值模拟

单层二硫化钼(MoS₂)是一种具有优异光电性能的半导体材料,在太阳能能量转换中表现出很大的应用潜力。本文基于AMPS模拟软件,对单层n型MoS₂/p型c-Si异质结太阳电池进行了数值模拟与分析。通过模拟优化,n型MoS₂的电子亲和能为3.75 eV、掺杂浓度为10¹⁸ cm^-3,p型c-Si的掺杂浓度为10¹⁷ cm^-3时,太阳电池能够取得最高22.1%的转换效率。最后模拟了n型MoS₂/p型c-Si异质结界面处的界面态对太阳电池性能的影响,发现界面态密度超过10¹¹ cm^-2·eV^-1时会严重影响太阳电池的光伏性能。     

参外联合激励下的簇发振荡及其机理

当周期激励频率远小于系统固有频率时，会存在快慢耦合效应，与单项激励不同，参外联合激励不仅会导致快子系统平衡曲线和分岔行为的复杂化，也会产生一些特殊的非线性现象，为此，本文以两耦合Hodgkin-Huxley细胞模型为例，引入周期参外联合激励，探讨在频域不同尺度耦合时该系统的簇发振荡的特点及其分岔机制．通过建立相应的快慢子系统，得到慢变参数变化下的快子系统的各种分岔模式以及相应的分岔行为，结合转换相图，揭示耦合系统随激励幅值变化时的动力学行为及其机理．研究表明，在激励幅值较小时，系统表现为概周期振荡，两频率分别近似于快子系统平衡曲线由Hopf分岔引起的两稳定极限环的振荡频率．概周期解随激励幅值的增加进入簇发振荡，导致这些簇发振荡的主要原因是在慢变参数变化的部分区间内，存在唯一稳定的平衡曲线，使得系统的轨迹逐渐趋向该平衡曲线，产生沉寂态，并随着慢变参数的变化，由分岔进入激发态．同时，快子系统中参与簇发振荡的稳定吸引子随激励幅值的变化也会不同，导致不同形式的簇发振荡．另外，与单项激励下的情形不同，联合激励时快子系统的部分稳定吸引子掩埋在其它稳定吸引子内，从而失去对簇发振荡的影响．     

柔性微粒介电泳分离过程的多尺度模拟

介电泳分离是一种高效的微细颗粒分离技术,利用非均匀电场极化并操纵分离微流道中的颗粒.柔性微粒在介电泳分离过程中同时受多种物理场、多相流和微粒变形等复杂因素的影响,仅用单一的计算方法对其进行模拟存在一定的难度,本文采用有限单元-格子玻尔兹曼耦合计算的方法处理这一难题.介观尺度的格子玻尔兹曼方法将流体看成由大量微小粒子组成,在离散格子上求解玻尔兹曼输运方程,易于处理多相流及大变形问题,特别适合模拟柔性颗粒在介电泳分离过程中的变形情况.另一方面,介电泳分离过程的模拟需求解流体、电场和微粒运动方程,计算量相当庞大,通过有限单元法求解介电泳力,可提高计算效率.利用这种多尺度耦合计算方法,对一款现有的介电泳芯片分离过程进行了模拟.分析了微粒在电场作用下产生的介电泳力,揭示了介电泳力与电场变化率等因素之间的关系.对微粒运动轨迹及其变形的情况进行了研究,发现微粒的变形主要与流体剪切作用有关.这种多尺度耦合计算方法,为复杂微流体的计算提供了一种有效的解决方案.     

一种管线CT成像模型

管线是维系很多设施的命脉,它们的腐蚀问题受到了广泛的重视.工业X射线CT成像技术可以实现对管线的非破坏检测,发现它们的腐蚀状况以及各种缺陷,从而掌握其质量情况和变化规律.本文主要研究了海水管线的CT成像方法,在每个角度都存在数据缺失的情况下,给出了它的CT扫描和重建模型,提出了基于TV约束和加权均值化处理的分组ART迭代算法的重建方法.模拟实验表明该方法可以获得管线横截面的高质量CT图像,为其内部腐蚀参数的计算和腐蚀程度的判断提供了重要依据.     

有机添加剂在金属卤化钙钛矿发光二极管中的应用

近年来,金属卤化钙钛矿凭借其优异的光电特性以及可低成本溶液加工的优势得到了学界的广泛关注,成为了光电子领域的研究热点,其中,钙钛矿发光二极管是该领域的一大重要研究方向.由于钙钛矿材料具有荧光量子效率高、带隙连续可调、发光半峰宽窄等优点,钙钛矿发光二极管在短短5年时间内,实现了外量子效率从不足1%到超过20%的重大突破,成为了发展速度最快的发光技术.在这5年的发展历程中,学界主要集中于解决如何实现钙钛矿成膜和结晶过程的控制、如何提高钙钛矿薄膜的荧光量子效率,以及如何改善钙钛矿发光二极管的稳定性等问题.而在众多解决方案中,有机添加剂的使用被认为是一种简单且有效的策略.本文通过文献综述,回顾了有机添加剂在钙钛矿发光二极管领域的整体发展和应用情况,并着重讨论了小分子与聚合物添加剂在钙钛矿中的具体作用,最后分析了当前钙钛矿发光二极管面临的问题,并对其未来发展进行了展望.     

一类基于波利亚分布的修正的Lupas-Durrmeyer型算子

引入了一类基于波利亚分布的修正Lupas-Durrmeyer型算子,它具有常数保持与线性保持性质.利用连续模,光滑模,K-泛函,Lipschitz函数类,讨论了该算子的某些逼近性质,在区间[1/3,1/2]上该算子具有更好的收敛结果.最后还给出了该算子的Voronvskaya型渐近展开公式.     

碳量子点的荧光发射机制

碳量子点(CQDs)一般是指粒径小于10 nm的零维碳材料,因其具有优良的光学特性而在生物成像、光学器件、生物复合材料和生物传感等领域得到广泛应用,并有望成为未来应用最广泛的一种碳材料。CQDs的光学特性受粒径、表面官能团及合成的条件(如温度、溶剂的种类和pH等)的影响,为了精准调控其光学性能以及进一步扩大其应用范围,需对其光致发光(Photoluminescence,PL)机制进行详细研究。然而,CQDs的PL机制尚不完全明确,目前,已提出的PL机制有量子限域效应、表面态发射、碳核和荧光分子、多环芳烃分子发射、自陷激子模型、表面偶极子发射中心、聚集发射中心、多发射中心、缓慢的溶剂弛豫和溶剂化效应等。但这些发光机制都只能在一定程度上解释CQDs的部分PL现象,还没有一种机制能解释CQDs的所有PL现象,严重制约了对CQDs光学特性的调控。本文对CQDs不同的PL机制进行分类和总结,希望为进一步阐明其PL机制及实现CQDs 光学特性的可控调节提供参考。     

柱前衍生化HPLC法测定酵母细胞壁中的甘露聚糖与β-葡聚糖

采用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)为柱前衍生化试剂,结合反相高效液相色谱法,建立了同时测定酵母细胞壁中甘露聚糖和β-葡聚糖的方法。样品中的多聚糖经盐酸高温水解得到甘露糖和葡萄糖,经PMP衍生后,以0.02 mol/L乙酸铵-乙腈(80.5∶19.5)为流动相等度洗脱,反相C18柱(4.6 mm×250 mm,5μm)分离,紫外检测器(波长250 nm)检测,所测2种单糖的含量通过换算后得到甘露聚糖和β-葡聚糖的含量。结果表明,甘露糖和葡萄糖在10.0~1 000 mg/L质量浓度范围内与对应峰面积呈良好的线性关系,相关系数(r2)大于0.999。样品在28.0~80.0 mg范围内加标水平的平均回收率为88.1%~91.0%,相对标准偏差(RSD)小于3%,甘露糖和葡萄糖的检出限(LOD)分别为0.10 mg/L和0.08 mg/L。该方法灵敏度高、准确性好、实用可靠,适用于酵母细胞壁样品中甘露聚糖和β-葡聚糖含量的分析测定。     

Fast parallel algorithm for three-dimensional distance-driven model in iterative computed tomography reconstruction

The projection matrix model is used to describe the physical relationship between reconstructed object and projection.Such a model has a strong influence on projection and backprojection,two vital operations in iterative computed tomographic reconstruction.The distance-driven model(DDM) is a state-of-the-art technology that simulates forward and back projections.This model has a low computational complexity and a relatively high spatial resolution;however,it includes only a few methods in a parallel operation with a matched model scheme.This study introduces a fast and parallelizable algorithm to improve the traditional DDM for computing the parallel projection and backprojection operations.Our proposed model has been implemented on a GPU(graphic processing unit) platform and has achieved satisfactory computational efficiency with no approximation.The runtime for the projection and backprojection operations with our model is approximately 4.5 s and 10.5 s per loop,respectively,with an image size of 256×256×256 and 360 projections with a size of 512×512.We compare several general algorithms that have been proposed for maximizing GPU efficiency by using the unmatched projection/backprojection models in a parallel computation.The imaging resolution is not sacrificed and remains accurate during computed tomographic reconstruction.