声学超表面的非对称声分束特性研究

非对称声分束超表面是由人工微单元结构按照特定序列构建的二维平面结构,可将垂直入射的声波分成两束传播方向和分束比自由调控的透射波,在声功能器件设计及声通信领域具有广泛的应用前景。本文系统研究了一种实现非对称声分束的设计理论和实现方法,基于局域声功率守恒条件研究了声分束器的设计理论、阻抗矩阵分布、法向声强分布、声压场分布等。利用遗传算法对四串联共振腔结构进行参数优化实现了声分束器所需的阻抗矩阵分布,声压场分布表明声波入射到声分束器后在入射侧激发出两列传播方向相反且幅值和衰减系数均相同的表面波,实现了入射侧与透射侧的局域声功率相互匹配。声波经过声分束器后被分为两束透射波,两束透射波的折射角和透射系数与理论值十分吻合,证明了设计理论及实现方法的正确性和可行性。本文的研究工作可以为新型非对称声分束结构设计提供理论参考、设计方法和技术支持,并促进其在工程领域的实际应用。     

大一学生实验室安全教育实效研究*

为考查线上线下混合安全教育模式实施后的实际效果,对天津理工大学化工、环安、机械、材料学院2020级大一学生进行实验室安全知识测试。结果表明:接受线上线下混合安全教育的大一学生安全知识的掌握情况较好;不足之处在于学生普遍对应急处置知识掌握较差。因此,在后续安全教育过程中,仍需进一步优化安全教育内容与模式,全面推进全员、全程安全教育。     

高居里温度铁电单晶PIN-PT的机电性能

弛豫铁电单晶Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-PbTiO₃(PIN-PT)相较于常用的Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT)具有更高的居里温度,在高稳定性、高性能的传感器、换能器方面具有应用前景。本工作采用谐振法研究了[001]方向极化的0.66PIN-0.34PT铁电单晶的全矩阵机电性能参数。0.66PIN-0.34PT 单晶的三方-四方相变温度(T_RT)约为160 ℃,居里温度(T_C)约为260 ℃,室温压电系数d₃₃、d₃₁、d₁₅分别为1 340 pC/N、-780 pC/N、321 pC/N,介电常数ε^T₃₃、ε^S₃₃、ε^T₁₁、ε^S₁₁分别为2 700、905、2 210、1 927,机电耦合系数 k₃₃、k₃₁、k₁₅、k_t分别为 87%、58%、38%、61%。其纵向压电常数(d₃₃)和纵向机电耦合系数(k₃₃)小于 PMN-PT 单晶,但是横向压电性能(d₃₁)和剪切压电性能(d₁₅)都略高于PMN-PT单晶。另外,研究了机电耦合性能随温度的变化趋势,发现0.66PIN-0.34PT单晶在150 ℃以下有较好的温度稳定性。     

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.