托卡马克真空室内线圈水冷管道接头强化二次流的数值研究

基于计算流体力学(CFD)理论，研究了不同曲率半径的螺旋导流片的托卡马克真空室内线圈水冷管道接头。利用湍流数值模拟方法，分析了线圈管道接头导流片曲率半径比、冷却水入口流速对线圈管道内流体平均雷诺数分布的影响。结果表明，不同导流片曲率半径比的线圈管道内的流体雷诺数分布曲线相似，平均雷诺数随入口流速的增加而增大，管道接头出口雷诺数随导流片曲率半径比的增大而减小，导流片曲率半径比小的管接头更适用于线圈水冷曲线管的二次流强化。此外，还为导流片曲率半径比为0.2的管接头拟合了管接头出口雷诺数与入口流速的关系式，为进一步研究类似于托卡马克真空室内线圈管道的曲线管接头的二次流强化提供理论基础。     

基于简单MOPA结构实现3.08 kW全光纤窄线宽线偏振激光输出

基于简单的主振荡功率放大结构,演示了一种高功率窄线宽线性偏振全光纤激光器,其最大输出功率为3.08 kW,3 dB线宽为0.2 nm。在整个功率缩放过程中,偏振消光比约为94%,光束质量M 2约为1.4。这是国内外首次实现3 kW全保偏光纤激光输出,与基于相位调制的窄线宽激光器相比,该激光器可实现近似的线宽,同时具有受激布里渊散射阈值高、系统结构简单、成本低等特点。     

邻位取代基对芳基杂环磷酸盐成核有效性的影响

以2,4-二叔丁基苯酚为原料分别合成2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠(NA-1)和2,2'-亚甲基双(4-叔丁基苯基)磷酸钠(NA-2),并将其应用于等规聚丙烯(i PP),研究该类芳基杂环磷酸盐成核剂邻位取代基对其成核有效性的影响.通过红外吸收光谱(FTIR)、核磁共振谱(NMR)、X-Ray多晶粉末衍射(XRD)、扫描电镜分析(SEM)和热分析对其化学结构、凝聚态结构、颗粒形貌和物性特征进行了表征,确定了NA-1和NA-2的分子结构和凝聚态颗粒的结构、形貌和物性特征.利用偏光显微观察(POM)、扫描电镜(SEM)断口分析、示差式扫描量热分析(DSC)和雾度测试分析对其与i PP的复合材料的晶粒结构、结晶行为及宏观光学性能进行测试表征.结果表明,添加量0.2%时,邻位叔丁基(NA-1)的存在可使复合材料球晶尺度更加细密,结晶温度比无邻位叔丁基(NA-2)增加5.1 K,等温结晶速率提高至0.56 w/g是NA-2的7倍,半结晶时间由NA-2的11.55 min下降至2.36 min,邻位叔丁基存在对材料透光率和雾度值的影响分别达到4.3%,7.4%.SEM断口分析表明二者在i PP基体中分散均匀,平均粒径相近分别为0.79μm和0.82μm,粒径分布曲线相近,二者分散分布的差异性不显著.     

金属锂负极的成核机制与载体修饰

金属锂具有电位低、比容量高等突出优点,是极具吸引力的下一代高能量密度电池的负极材料,然而存在枝晶、死锂、副反应严重、库伦效率低、循环稳定性差等问题,限制了其实际应用。金属锂负极的成核是电化学沉积过程中的重要步骤,锂在集流体或导电载体上的均匀成核和稳定生长对于抑制枝晶死锂、提高充放电效率和循环性能具有关键作用。本文从成核机制与载体效应的角度概述了锂金属负极的研究进展,介绍了锂成核驱动力、异相成核模型、空间电荷模型等内容,分析了锂核尺寸及分布与过电位和电流密度的关系,并通过三维载体分散电流密度、异相晶核/电场诱导成核、晶格匹配等方面的研究实例讨论了载体修饰对锂负极的性能提升。     

以史为鉴——化学科普中的人文素养教育

中国古代历史中蕴含着丰富的化学史资源,对这些资源的挖掘、解读,形成化学科普题材,既是化学教育的需要,也是加强思想政治教育背景下课程思政的现实要求。以寒食散为例,探讨中国古代化学史资源所蕴含的人文素养教育价值,认为化学科普中汲取历史资源,不仅增加了科普的趣味性,有利于向公众普及化学知识,还有助于公众树立正确的世界观和价值观。     

平台间光束耦合传输与控制技术研究

介绍了平台间光路耦合传输系统的构成及光轴稳定控制的实现方法,开展了耦合校正系统和探测控制系统的设计,对校正系统进行了动态范围和模态仿真,优化设计后研制出光束耦合传输与控制系统。在对快反镜性能参数测试之后,开展了平台间光束耦合传输与控制实验,当振动台加载0 db振动谱且控制系统开环时,光轴X轴抖动10.9″@RSM,Y轴抖动102.3″@RSM,闭环时,光轴X轴抖动0.75″@RSM,Y轴抖动1.11″@RSM,通过频谱分析发现,快反镜光轴耦合系统闭环时对28 Hz以内光轴抖动具有较好地抑制作用,在系统开环残差较大的频率段2～6 Hz的抑制比为?40～?30 dB。实验结果表明,该光轴耦合控制系统对平台间光束传输过程中光束抖动具有较好地抑制和稳定效果。     

Interface states in Al2O3/AlGaN/GaN metal-oxide-semiconductor structure by frequency dependent conductance technique

Frequency dependent conductance measurements are implemented to investigate the interface states in Al2O3/AlGaN/GaN metal-oxide-semiconductor(MOS) structures. Two types of device structures, namely, the recessed gate structure(RGS) and the normal gate structure(NGS), are studied in the experiment. Interface trap parameters including trap density Dit, trap time constant τit, and trap state energy ETin both devices have been determined. Furthermore,the obtained results demonstrate that the gate recess process can induce extra traps with shallower energy levels at the Al2O3/AlGaN interface due to the damage on the surface of the AlGaN barrier layer resulting from reactive ion etching(RIE).     

气力提升系统气液两相流数值模拟分析

污水处理、油田采油、液态金属冷却反应堆和磁流体动力转换器等领域采用气力提升系统有其显著优势.由于不同液体介质与气体介质密度对气力提升系统性能影响较大,因此本文基于Fluent仿真软件,采用欧拉模型、k-ω剪切应力输运湍流模型数值模拟了氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银及空气-水、氩气-水、氮气-水下气力提升系统内气液两相流动行为,分析了系统稳定时提升立管内气相体积分数、提升液体流量、提升效率、提升管出口处液体径向速度的变化规律.研究结果表明:1)氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银系统中,提升管内液体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率越高;2)空气-水、氩气-水、氮气-水系统中,提升管内气体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率峰值越小;3)提升管出口处提升液体径向速度随气体充入量的不断增加而整体波动升高,最终管轴中心附近液体速度较大,管壁附近液体速度较小.本文研究成果为污水处理、气举采油、液态重金属冷却核反应堆和磁流体动力转换器等应用领域的气力提升技术的优化提供科学的理论基础.     

介孔碳/硫复合材料与室温钠硫电池

通过熔融扩散法合成了一系列不同含硫量的有序介孔碳(CMK-3)/硫复合材料(C x Sy).使用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积测定仪(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)分析、表征和观察样品.将复合材料组装成钠硫电池,室温下测试电化学性能.循环伏安(CV)曲线结果表明,室温钠硫电池在1.61 V处有一个还原峰,对应于Na2Sx(x=2~5)的形成;在1.82 V和1.95 V分别有一个氧化峰,对应于Na2Sx(x=2~5)的分解.50%(by mass,下同)硫含量(C1S1)电极0.05C(1C=558 mA·g-1)倍率首周放电容量500 mAh·g-1,50周期循环比容量为305.6 mAh·g-1.交流阻抗数据拟合计算其表观活化能为21.83 kJ·mol-1.本研究可为室温钠硫电池多孔电极材料的研究提供一定的指导作用.     

LNG耐超低温柔性管道研究进展综述

LNG (液化天然气)耐超低温柔性管道是开采、运输、存储LNG过程中的关键装备之一, 被誉为是LNG外输系统的“血管”. 近年来, 随着LNG的开发逐渐由近海走向深远海, 耐超低温柔性管道作为LNG外输系统中的核心输运装备迎来了更加广阔的发展前景, 同时也面临着由更加严苛的海洋环境带来的结构失效的挑战. 本文针对LNG耐超低温柔性管道的工程应用背景、结构设计、内流分析等方面进行了调研与综述, 总结了LNG耐超低温柔性管道上述各项技术的研究进展. 分析了LNG耐超低温柔性管道的波纹管状结构、螺旋缠绕结构和高分子材料的柔顺性结构特征的力学机理, 总结了实现柔顺性结构的方法, 梳理了LNG耐超低温柔性管道管内流体计算分析的规律, 并对LNG耐超低温柔性管道相关技术的未来研究热点提出了展望. 我国在LNG耐超低温柔性管道相关技术的研究工作中起步相对较晚, 突破LNG耐超低温柔性管道的结构设计分析与工业应用中的关键力学问题, 实现LNG耐超低温柔性管道的国产化研制, 对于实现我国深远海天然气资源开发的“卡脖子”技术的自主可控, 助力“碳达峰”国家战略目标的实现具有重要意义.