Characterization of size effect of natural convection in melting process of phase change material in square cavity

The accelerating effect of natural convection on the melting of phase change material(PCM) has been extensively demonstrated. However, such an influence is directly dependent on the size and shape of domain in which phase change happens, and how to quantitatively describe such an influence is still challenging. On the other hand, the simulation of natural convection process is considerably difficult, involving complex fluid flow in a region changing with time, and is typically not operable in practice. To overcome these obstacles, the present study aims to quantitatively investigate the size effect of natural convection in the melting process of PCM paraffin filled in a square latent heat storage system through experiment and simulation, and ultimately a correlation equation to represent its contribution is proposed. Firstly, the paraffin melting experiment is conducted to validate the two-dimensional finite element model based on the enthalpy method.Subsequently, a comprehensive investigation is performed numerically for various domain sizes. The results show that the melting behavior of paraffin is dominated by the thermal convection. When the melting time exceeds 50 s, a whirlpoor flow caused by natural convection appears in the upper liquid phase region close to the heating wall, and then its influencing range gradually increases to accelerate the melting of paraffin. However, its intensity gradually decreases as the distance between the melting front and the heating wall increases. Besides, it is found that the correlation between the total melting time and the domain size approximately exhibits a power law. When the domain size is less than 2 mm, the accelerating effect of natural convection becomes very weak and can be ignored in practice. Moreover, in order to simplify the complex calculation of natural convection, the equivalent thermal conductivity concept is proposed to include the contribution of natural convection to the total melting time, and an empirical correlation is given for engineering applications.     

光电子信息材料的发展浅述

本文介绍了正在研究和发展中的各种光电子信息材料，包括激光材料、光电子传感材料、光电子信息存储材料、光电子信息传输材料、光电子信息运算和处理材料，并展示了未来的光纤通信和光学计算机用材料的发展前景。     

三维材料微结构设计与数值模拟

为了研究材料细观尺度的力学性能与失效行为,达到对材料微结构的“性能导向型”设计与性能预测的目的,通过程序设计结合有限元数值模拟的方法实现多元多相异质体材料微观组织结构的计算机仿真、材料微结构的细观力学计算与虚拟失效分析.以材料微观组织结构计算机仿真软件ProDesign构造的多晶体材料与多晶体基复合材料微结构的代表性体积单元为基础,基于对商业有限元软件ABAQUS的二次开发,实现对材料微结构细观力学的数值计算,并根据数值模拟结果预测微结构的材料性能,识别“材料结构弱点”,评估异质体材料微结构内微裂纹的启裂 关键词： 材料微结构 数值模拟 各向异性 虚拟失效     

混凝土材料凯塞效应与Felicity效应关系的实验研究

本文通过试验，证明了混凝土材料在往得加载过程中声发射过程凯塞效应和弗勒斯特效应的存在性。并对凯塞效应同弗勒斯特比的关系进行了详细研究。结果发现，混凝土材料在往复加载过程中其凯塞效应不仅具有应力上限，而且具有应力下降。     

具有形状记忆效应的新型智能阻尼材料及其热弹性力学性能研究

将传统金属橡胶制备工艺和形状记忆合金材料相结合, 研制了一种新型智能阻尼材料——-记忆合金金属橡胶, 并对其成型工艺、形状记忆效应、热弹性力学性能及参数影响规律进行了试验研究. 研究表明, 作为一种特殊的金属橡胶, 该材料不仅具备普通金属橡胶高阻尼、低密度、孔隙度可控等优点, 同时具备普通金属橡胶所不具备的智能材料特征: 1)良好的单程形状记忆效应, 该材料在大载荷加载后的残余塑性变形可以在升温过程中完全恢复; 2) 弹性模量和损耗因子具有温变特性, 在相变温度区间内弹性模量和损耗因子随温度近似线性变化. 由于同时具备金属橡胶和形状记忆合金两大金属类功能材料的优点, 形状记忆合金金属橡胶成为一种可应用于振动主动控制、 集良好承载能力和阻尼特性于一身、具有结构功能一体化优 势的新型智能阻尼材料.     

Zr掺杂形式对钨电子发射材料组织性能的影响

采用中频感应加热烧结方法制备了W-1.5%La₂O₃-0.1%Y₂O₃-0.1%ZrO₂和W-1.5%La₂O₃-0.1%Y₂O₃-0.08%ZrH₂电子发射材料,烧结样品的致密度约为95.5%。热电子发射测试结果表明,添加氢化锆的热电子发射材料样品的零场发射电流密度大于添加氧化锆的样品,分析认为是添加的氢化锆在烧结时,发生分解,生成活性的Zr可以捕获钨晶界中的杂质氧,净化晶界,从而提高了电子发射;维氏显微硬度表明添加氢化锆样品的硬度高于添加氧化锆的样品,分析表明是氢化锆的添加有效改善了钨晶粒之间的结合性,提升了钨电子发射材料的硬度。利用SEM,EDS,XRD、金相显微镜等表面分析设备对样品进行了表征,样品结构显示添加氢化锆与添加氧化锆相比,不仅钨晶粒尺寸由13.63 μm降至11.63 μm,而且稀土相尺寸由1.87 μm降至1.66 μm,这种组织结构的变化有利于电子发射。     

新型防潮的光致聚合物全息记录材料及其应用

本文研制出一种新型兰敏的光致聚合物全息记录材料,并提出再聚会固定全息再现峰值波长的方法.这种记录材料由增感剂,引发剂,链转移剂,单体和成膜物组成.用本材料记录的全息图衍射效率可达95%以上,且能防潮,耐高温.     

一维负磁导率材料中的缺陷效应

理论和实验已经表明，金属开口谐振环（split ring resonators,简称SRR）可以实现材料的有效磁导率μeff在某一频率范围内为负.采用波导法实验研究了不同几何尺寸的六边形SRR在X波段微波作用下的近邻相互作用.实验发现，相同尺寸的六边形SRR周期性排列而成的一维负磁导率材料存在一个谐振频率；当缺陷谐振环引入一维负磁导率材料时，主谐振频率和缺陷环谐振频率同时发生移动；主谐振频率和缺陷环谐振频率的移动量随缺陷与双环谐振频率之差的增加而减小，当缺陷环谐振频率与双环谐振频率接近时，环间的相互作用增强，频率的移动量增大. 关键词： 负磁导率 缺陷效应 开口谐振环     

二维负磁导率材料中的缺陷效应

研究了以金属铜六边形开口谐振环为基元的二维负磁导率材料的缺陷效应.利用电路板刻蚀 技术制备了二维负磁导率材料样品.采用波导法测量了点缺陷和线缺陷对二维负磁导率材料X 波段(8—12GHz)微波透射行为的影响.实验发现，无缺陷的二维负磁导率材料样品存在一个 谐振频率，在稍大于该谐振频率的极窄区域内表现为负磁导率.点缺陷和线缺陷SRR的引入导 致材料主谐振峰的强度下降、谐振频率发生移动，品质因数Q显著下降.缺陷的存在破坏 了材料的周期性结构，从而引起其谐振峰的谐振强度和谐振频率发生变化.缺陷效应的研究 不 关键词： 负磁导率 缺陷效应 开口谐振环     

镍基合金激光熔覆数值模拟及凝固参数预测

本文采用有限体积法对激光熔覆过程的温度场分布和熔体流动进行了数值模拟.基于CALPHAD相图法计算了基体和粉末的热物理性质,采用三维热源精确预测了凝固过程和温度分布,研究了Marangoni对流对熔池尺寸的影响.在熔池凝固过程中模拟所得出的温度梯度和凝固速度,预测了熔覆层凝固组织的演变趋势,相应的显微组织与实验结果吻合...     

含遮蔽抛射沉积模型的有限尺寸效应

含遮蔽抛射沉积模型是在抛射沉积(BD)模型的基础上考虑了粒子以一定的角度分布倾斜入射的情况.本文应用外推方法确定了大尺寸极限下含遮蔽抛射沉积模型的各标度指数,讨论了该模型的有限尺寸效应及其标度性质.从模拟结果可以看出含遮蔽BD模型的有限尺寸效应与BD模型有所不同,遮蔽这种非局域作用可以显著地改变BD模型的标度性质. 关键词： 遮蔽效应 抛射沉积模型 有限尺寸效应 动力学标度     

GaP材料热导率的测量

针对目前用于半导体材料掺杂浓度纵向深度分布测量用的方法，如Ｃ－Ｖ法、电化学法等方法对样品造成的损伤或污染，本文提出一种非接触式的光热法测量技术。并结合室温下光热法测得的实验数据计算了ＧａＰ∶Ｎ多层材料中不同杂质浓度下的热导率，获得热导率随半导体内掺入的杂质浓度增加而减小的关系。这一结果与现有用光热法测量单层结构的半导体材料得到的规律相符合，从而表明了用光热法对层状半导体材料进行掺杂浓度纵向分布测量的可行性；同时还讨论半导体内临近层间结晶程度的差异对光热信号幅度造成的影响。     

利用激光微束力学效应操纵生物体的实验研究

用光线光学方法对光束作用于微粒的力学问题进行分析,着重介绍了利用激光微束力学效应对多种生活活性细胞进行操纵的实验研究。     

氧化锌发光中心的统计力学模型

根据ZnO结构的两种空隙(四面体和多面体),提出了一种发光模型.用统计系综求得了上述两种填隙锌的数量计算公式.     

Spectator-model operators in point-form relativistic quantum mechanics

We address the construction of transition operators for electromagnetic, weak, and hadronic reactions of relativistic few-quark systems along the spectator model. While the problem is of relevance for all forms of relativistic quantum mechanics, we specifically adhere to the point form, since it preserves the spectator character of the corresponding transition operators in any reference frame. The conditions imposed on the construction of point-form spectator-model operators are discussed and their implications are exemplified for mesonic decays of baryon resonances within a relativistic constituent-quark model.     

半导体纳米材料非线性光学性质的研究进展

半导体纳米材料由于具有重要的理论研究意义和潜在的巨大应用前景而成为当今理论和材料研究的特点，该文综述了半导体纳米材料非线性光学性质的研究进展。     

左手介质对谐振腔谐振频率的影响

在谐振腔设计过程中, 谐振腔的品质因数以及谐振频率都是需要考虑的关键因素. 传统的方法是通过减小谐振腔的尺寸或者利用高次模来提高谐振腔的谐振频率, 但是由于两种方法都有其局限性, 导致设计结果并不理想. 通过理论计算与模拟仿真相结合的方法, 对影响谐振腔谐振频率的因素进行分析, 得出了填充介质的材料属性与谐振腔谐振频率的关系. 理论计算显示: 当用“左手介质”作为谐振腔的填充物质时, 可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率. 高频结构仿真器(high frequency structure simulator)的仿真数据也证明了以上结果, 从而得出谐振腔的谐振频率可以不受谐振腔尺寸的限制. 相较于传统理论而言, 研究结论有进一步的发展, 为探索和设计新颖的谐振腔提供了理论依据.     

Research of electromagnetic field in different length left-handed material slab

Finite-difference time-domain （FDTD） method is used to simulate the propagation of electromagnetic wave in left-handed material slab （LHMs） with cold plasma model The effects of optical propagation in the left-handed material compared to convex lens are discussed. The wider the LHMs is, the stronger electric field of focusing image in left-handed material slab is confirmed by the simulation with various slab length. However, the outer image point location would slightly moves to the LHMs side when the length of LHMs is reduced.     

非对称Halo异质栅应变Si SOI MOSFET的二维解析模型

为了进一步提高深亚微米SOI (Silicon-On-Insulator) MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 的电流驱动能力, 抑制短沟道效应和漏致势垒降低效应, 提出了非对称Halo异质栅应变Si SOI MOSFET. 在沟道源端一侧引入高掺杂Halo结构, 栅极由不同功函数的两种材料组成. 考虑新器件结构特点和应变的影响, 修正了平带电压和内建电势. 为新结构器件建立了全耗尽条件下的表面势和阈值电压二维解析模型. 模型详细分析了应变对表面势、表面场强、阈值电压的影响, 考虑了金属栅长度及功函数差变化的影响. 研究结果表明,提出的新器件结构能进一步提高电流驱动能力, 抑制短沟道效应和抑制漏致势垒降低效应, 为新器件物理参数设计提供了重要参考. 关键词： 非对称Halo 异质栅 应变Si 短沟道效应     

介观结构对纳米晶软磁合金巨磁阻抗效应影响的理论分析

根据用原子力显微镜对Fe基纳米晶Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金薄带的介观结构和巨磁阻抗效应的实验研究结果，提出了纳米晶软磁合金巨磁阻抗效应受其介观结构影响的理论模型.该模型成功地解释了低频对纳米晶软磁合金巨磁阻抗效应的影响，反映了现有“三明治”理论的主要特征，并弥补了它的不足；同时指出了纳米晶粒电导率σ、磁导率μ对合金巨磁阻抗效应有影响. 关键词： 铁基纳米晶合金 介观结构 巨磁阻抗效应 介观模型