梯级溃坝洪水洪峰增强机制

我国在多条河流上修建了大量梯级水库, 梯级坝溃决诱发洪水大大超过单坝溃决洪水洪峰, 因此亟需加深对梯级坝溃决洪水洪峰增强机制的认识. 本文建立了梯级坝溃决洪水演进过程的一维浅水动力学模型, 发展了一套能捕捉激波、干湿边界和保平衡结构的数值求解方法, 通过大量算例, 系统研究了梯级坝溃决洪水演进过程的质量转化和能量转化机制. 研究结果表明, 梯级溃决中, 上游溃决诱发的洪水大大增大下游水库的质量和动量, 形成一个带动量的水塔, 同时在尾部残留一个动量较大的射流, 不断补充下游坝体溃决后水塔的质量和动量, 持续维持洪峰高度. 根据该射流-水塔机制, 建立了梯级坝溃决洪水演进过程对应的射流-水塔单坝溃决洪水过程等效模型, 该等效模型基本反映了梯级坝溃决诱发洪水的洪峰过程, 并成功预测了多个坝间距为百公里量级的梯级坝溃决洪水洪峰高程和流量, 可望为流域防洪和梯级坝设计提供理论依据.      

Uniaxial stress influence on lattice, band gap and optical properties of n-type ZnO： first-principles calculations

The lattice,the band gap and the optical properties of n-type ZnO under uniaxial stress are investigated by firstprinciples calculations.The results show that the lattice constants change linearly with stress.Band gaps are broadened linearly as the uniaxial compressive stress increases.The change of band gap for n-type ZnO comes mainly from the contribution of stress in the c-axis direction,and the reason for band gap of n-type ZnO changing with stress is also explained.The calculated results of optical properties reveal that the imaginary part of the dielectric function decreases with the increase of uniaxial compressive stress at low energy.However,when the energy is higher than 4.0 eV,the imaginary part of the dielectric function increases with the increase of stress and a blueshift appears.There are two peaks in the absorption spectrum in an energy range of 4.0-13.0 eV.The stress coefficient of the band gap of n-type ZnO is larger than that of pure ZnO,which supplies the theoretical reference value for the modulation of the band gap of doped ZnO.     

场板结终端对金刚石SBD内部电场分布及击穿特性的影响

建立了场板结终端对金刚石肖特基势垒二极管(SBD)的数值模拟模型,采用Silvaco软件中的器件仿真工具ATLAS模拟了场板长度L、绝缘层厚度TOX、衬底掺杂浓度NB、场板结构形状对器件内部电场分布以及击穿电压的影响,并对结果进行了物理分析和解释。结果表明:当TOX=0.4μm、NB=1015cm-3、L在0~0.2μm范围内时,击穿电压随着L的增加而增加;L0.2μm后,击穿电压开始下降。当L=0.2μm、NB=1015cm-3、TOX在0.1~0.4μm范围内时,击穿电压随着TOX的增加而增加;TOX0.4μm后,击穿电压开始下降。当L=0.2μm、TOX=0.4μm、NB=1015cm-3时,器件的击穿电压达到最大的1 873 k V。与普通场板结构相比,采用台阶场板可以更加有效地提高器件的击穿电压。     

Flow Field and Temperature Field in GaN-MOCVD Reactor Based on Computational Fluid Dynamics Modeling

Metal organic chemical vapor deposition(MOCVD) growth systems are one of the main types of equipment used for growing single crystal materials, such as GaN. To obtain film epitaxial materials with uniform performance,the flow field and temperature field in a GaN-MOCVD reactor are investigated by modeling and simulating. To make the simulation results more consistent with the actual situation, the gases in the reactor are considered to be compressible, making it possible to investigate the distributions of gas density and pressure in the reactor.The computational fluid dynamics method is used to study the effects of inlet gas flow velocity, pressure in the reactor, rotational speed of graphite susceptor, and gases used in the growth, which has great guiding significance for the growth of GaN film materials.     

飞艇姿态跟踪系统的研究

研究了具有参数不确定和外部干扰的飞艇姿态跟踪控制问题．飞艇姿态运动的数学模型为一个多输入/多输出不确定非线性系统,根据该系统的特点,采用了一个基于不确定项上界的鲁棒输出跟踪控制器设计方法,应用输入/输出反馈线性化法和李雅普诺夫方法,设计了飞艇姿态鲁棒控制律,它可确保系统输出按指数规律跟踪期望输出．该控制器设计简单,易于实现．仿真结果表明:即使系统存在不确定性和外界干扰,仍可在闭环系统中实现精确的姿态控制．     

应对未来战争的“光学盾牌”——蓝宝石基透明装甲

本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材，将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品，其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m²,尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m²。分别采用直径为7.62 mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹对其进行打靶测试，实验结果显示，蓝宝石基透明装甲在100 m 0°法线角射击中，具有优异的抗冲击性能。     

金属有机物化学气相沉积生长GaN薄膜的室温热电特性研究

采用金属有机物化学气相沉积技术生长了不同掺杂浓度的GaN薄膜, 并且通过霍尔效应测试和塞贝克效应测试, 表征了室温下GaN薄膜的载流子浓度、迁移率和塞贝克系数. 在实验测试的基础上, 计算了GaN薄膜的热电功率因子, 并且结合理论热导率确定了室温条件下GaN薄膜的热电优值(ZT). 研究结果表明: GaN薄膜的迁移率随着载流子浓度的增加而减小, 电导率随着载流子浓度的增加而增加; GaN 薄膜材料的塞贝克系数随载流子浓度的增加而降低, 其数量级在100–500 μV/K范围内; GaN薄膜材料在载流子浓度为1.60×10¹⁸ cm^-3时, 热电功率因子出现极大值4.72×10^-4 W/mK²; 由于Si杂质浓度的增加, 增强了GaN薄膜中的声子散射, 使得GaN薄膜的热导率随着载流子浓度的增加而降低. GaN薄膜的载流子浓度为1.60×10¹⁸ cm^-3时, 室温ZT达到极大值0.0025.     

飞艇最优飞行轨迹研究

目前，各国对无人飞艇平台的研究产生了很大的兴趣，飞艇作为平台可以实现无线通信、环境监测和监视等目的。本文通过采用最优控制问题的数值计算方法得到飞艇在不同性能指标下的最优飞行轨迹。飞艇的动力学模型采用六自由度非线性模型。飞艇采用安装在飞艇轴向由直流电机带动的螺旋桨作为动力。通过螺旋桨、方向舵和升降舵对飞艇进行控制。控制消耗的能量作为控制变量的函数。采用直接配点法与由遗传算法和单纯形法构成的混合参数优化方法得到飞艇在不同条件下的最优轨迹。     

平流层飞艇气动参数辨识

进入21世纪以来，随着科技的飞速发展，世界上掀起了研究和开发平流层平台的热潮。飞艇作为平流层平台可以实现无线通信、空间观测、大气测量以及军事侦查等目的。本文首先将飞艇所受的气动力分成由于来流速度产生的定常气动力和飞艇转动引起的非定常气动力两部分，通过理论分析建立了飞艇的气动力模型，从而得到需要辨识的气动参数。其次建立了以浮心为原点的六自由度非线性动力学模型和一种基于混合遗传算法的气动力系数辨识方法——混合遗传算法（遗传算法＋单纯型法）与极大似然法相结合的方法，并利用该方法对飞艇的气动参数进行辨识。通过仿真结果验证了该方法实用性和有效性。最后通过对气动参数的准确值与辨识值的分析比较，得出各个参数对飞艇运动性能的影响情况。