Structural optimization and segregation behavior of quaternary alloy nanoparticles based on simulated annealing algorithm

Alloy nanoparticles exhibit higher catalytic activity than monometallic nanoparticles, and their stable structures are of importance to their applications. We employ the simulated annealing algorithm to systematically explore the stable structure and segregation behavior of tetrahexahedral Pt–Pd–Cu–Au quaternary alloy nanoparticles. Three alloy nanoparticles consisting of 443 atoms, 1417 atoms, and 3285 atoms are considered and compared. The preferred positions of atoms in the nanoparticles are analyzed. The simulation results reveal that Cu and Au atoms tend to occupy the surface, Pt atoms preferentially occupy the middle layers, and Pd atoms tend to segregate to the inner layers. Furthermore, Au atoms present stronger surface segregation than Cu ones. This study provides a fundamental understanding on the structural features and segregation phenomena of multi-metallic nanoparticles.     

基于粒子群算法的多通道光纤布拉格光栅滤波器优化设计

在多通道光纤布拉格光栅(FBG)滤波器的设计中,通道数目的增加会导致最大折射率调制深度的成倍增长,从而造成物理上的不可实现。为此,提出一种基于粒子群算法(PSO)与直接设计方法相结合的多通道FBG滤波器设计方法。该方法以最小化最大折射率调制深度为优化目标,在目标反射谱中引入一组群时延参数,为每个通道分配合适的群时延参数,建立群时延参数的优化模型。通过粒子群算法计算得到各通道群时延参数的优化分配值,提升折射率调制深度的均匀化分布程度,促使最大折射率调制深度降低到物理可实现的范围内。仿真实验结果表明设计的40通道数、106通道数的两种FBG滤波器的反射谱均匀性好,最大折射率调制深度均降到0.001以下。     

自主气体轴承控制系统分析及实验研究

提出1种采用音圈电机作为可控节流器的自主电控式气体轴承新方案,可以有效提高大型光电精密仪器回转基准的精度,在实时测量回转基准径向运动误差的同时,通过主动节流器自主调节气场分布而产生控制力和调节轴承的偏移位置,达到减小径向运动量和提高回转精度的目的,同时分析了整个系统数学模型,设计了控制补偿器.采用自主控制方案后,轴承回转精度从控制前的0.3 μm提高到约0.08 μm.结果表明,该轴承系统具有良好动态品质和较高回转精度,能够广泛用于航空航天高精密惯导测试设备中.     

狭缝节流气体静压轴颈-止推轴承静态特性分析

在气体静压轴颈 -止推轴承的离散化过程中 ,采用有限元方法 ,利用加权余量法将其二阶偏微分方程降低一阶 ,使利用三角单元线性插值函数成为可能 ,简化了压力分布方程式的计算 ,给出了轴承的静态特性 ,分析了结构工艺尺寸、狭缝宽度和轴承间隙等因素对径向和轴向承载性能的影响 ,揭示了轴颈和止推轴承之间的相互影响规律 ,并且研究了轴承内部气膜压力分布的规律 .最后 ,通过实测值对计算结果进行了验证     

基于粒子群算法的Pt-Pd合金纳米粒子的稳定结构研究

Pt-Pd合金纳米粒子相对于Pt及Pd单晶纳米粒子均具有更好的催化活性和选择性, 研究它的稳定结构对进一步了解催化性能具有重要意义. 本文采用粒子群算法和量子修正Sutton-Chen多体势对不同尺寸、 不同组成比例的二十四面体Pt-Pd合金纳米粒子的结构稳定性进行研究. 结果表明: Pt-Pd合金纳米粒子中Pt原子趋向于分布在纳米粒子内层, 而Pd原子趋向于分布在纳米粒子外层, 且Pt, Pd原子的分布越对称有序, 其能量越低, 结构越稳定; 随着Pt原子比例的增加, 三种不同尺寸的合金纳米粒子的Warren-Cowley化学短程有序值都逐渐升高, 即纳米粒子更趋向于偏聚分布状态; 在相同比例下, 小尺寸纳米粒子的偏聚程度比大尺 寸纳米粒子的大. 关键词： 合金纳米粒子 粒子群算法 稳态结构     

基于遗传算法的Au-Cu-Pt三元合金纳米粒子的稳定结构研究

合金纳米粒子展示出单金属粒子所不具有的多功能性能, 而其稳定结构的研究对于进一步了解其催化性能具有重要的意义. 本文采用改进的遗传算法和量子修正Sutton-Chen型多体势对二十四面体Au-Cu-Pt三元合金纳米粒子的稳态结构进行了系统的研究. 针对不同尺寸、不同组成比例的合金纳米粒子, 探讨了遗传算法的收敛性及初始构型对稳态结构的影响. 计算的结果表明: 初始结构的选取并不影响最终的稳定结构, 并且改进的遗传算法具有较好的稳定性; Au和Cu形成表面偏聚, 而Pt则倾向于分布在内层; 当Au或Cu比例较小时, Au和Cu表现出表面最大偏聚; 当Au与Cu原子数之和大于表面原子数时, 二者表现出竞争偏聚, 且Cu的偏聚效应较强; 随着Au, Cu原子数继续增长至大于表面和次表面原子数之和时, Au的偏聚性能增强. 此外, Cu在占据表面后, 会越过次外层, 与Pt在内层形成混合相结构.     

小孔节流气体静压润滑的离散化和计算收敛

通过在雷诺方程式中增加一流量项,以避免求解雷诺方程时,为满足流量条件而求解压力梯度所带来的噪声和误差,并将不同坐标系内的雷诺方程式变换成为相同形式,以简化数值计算;对加权余量法和变分求极值法这2种将微分方程离散化的方法进行了分析;探讨了小气膜时出现发散的原因并提出了应对措施。     

环面节流静压气体球轴承的相似准则

从静压气体润滑基本控制方程组的无量纲化着手,在详细分析静压气体轴承的耦合边界条件及非定常雷诺气体润滑方程特性的基础上,对Constantinescu给出的动压气体轴承相似准则进行补充,得到环面节流静压气体球轴承定常气体润滑膜及非定常气体润滑膜的相似准则.数值实验的结果表明:数值计算结果与相似理论分析结论完全一致;当其它参数不变时,不同球半径的2个球轴承的气膜流场相似;球半径改变对轴承动静态性能的影响可以利用相似理论进行分析.     

面向光子网格任务调度的迭代列表算法

光子网格中任务和通信的联合调度是一个非确定性多项式难题.为了进一步优化调度长度,本文在扩展列表算法的基础上,提出一种迭代列表调度算法.该算法通过扩展列表算法产生一个初始调度序列,并通过迭代的方式不断估计调度过程中子任务之间的通信时间;然后重新计算子任务的权重,调整子任务的调度序列,达到改善调度长度的目的.仿真实验表明,迭代调度算法对于大部分的实例能够有效地减少任务的调度长度,并且更加适用于数据密集型的任务调度.     

高指数晶面Au-Pd纳米合金粒子的稳定结构研究

基于蒙特卡罗方法, 本文采用了紧束缚势和量子修正Sutton-Chen型多体势两种势能函数对具有不同比例、不同尺寸二十四面体Au-Pd合金纳米粒子的稳定结构、表面原子分布、核壳分布和化学短程序值进行了研究分析. 结果表明: 两种势函数得到的表面原子分布趋势一致, 即Au-Pd合金纳米粒子中的Au原子趋向于分布在纳米粒子的外层, 而Pd原子趋向于分布在纳米粒子的内层, 这有利于降低纳米粒子的总能; 在Au原子比例较小时, 两种势函数下得到的稳定结构均呈现出核壳分离的结构, 随着Au比例的增大, 紧束缚势函数下得到的纳米粒子稳定结构将趋向于洋葱状的多壳层的结构; 相比于紧束缚势, 量子修正Sutton-Chen型多体势作用下得到的Au-Pd纳米粒子的稳定结构偏聚程度更高.