红外热像法研究屋顶绿化对热环境的影响

该研究应用红外热像法测量绿化屋顶的表面温度,进而分析屋顶绿化对热环境的影响。通过采集斜坡屋顶绿化、轻型屋顶绿化和蓄水覆土屋顶绿化在阴天、雨后一天、晴天三种天气条件下的红外热像图,分析对比三种绿化屋顶在同一天内及三种不同天气条件下的温度变化。结果表明绿化屋顶表面温度的变化主要受太阳辐射和气温的影响,而蓄水覆土绿化屋顶的表面温度还受到其含水量的影响;屋顶绿化在夏季天气条件下可有效降低屋顶的表面温度、减小温度波动幅度,有利于改善城市热环境。     

Profile Reconstruction in Dynamic Infrared Thermography: Adaptability and Stability

An iterative algorithm for solving geometric inverse problem in dynamic infrared thermography has been proposed in this paper. According to 1D dynamic heat-conduction model and the corrective criterion based on Tailor's series expansion, both 2D and 3D geometrical inverse problems are solved by following an iterative procedure. Computer simulation results show that the reconstructed profile has satisfactory accuracy. The adaptability and stability of the method are also discussed.     

托贝莫来石晶体的高温相变规律研究

通过差热分析(TGA/DSC)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)等测试技术,对实验室制备的纯净托贝莫来石的高温相变规律进行系统的研究。DSC结果表明,托贝莫来石结构中有四个层间分子水,加热到300 ℃时四个层间分子水逐渐失去。当温度升高到724 ℃时,部分Si—O—H键断裂,失去羟基。XRD结果表明托贝莫来石晶体结构在724 ℃时已经破坏,衍射峰基本消失,煅烧后的样品为无定形的非晶态。当温度持续升高到861 ℃时,发生晶型重构,硅灰石晶体出现,结构转变为有序的、稳定的晶体结构。当温度到达1 000 ℃的时候,完全转变为2M型硅灰石晶体结构。托贝莫来石的高温相变经历了“托贝莫来石→脱水托贝莫来石→脱羟基托贝莫来石→硅灰石”一系列转变过程。     

基于傅里叶红外光谱的癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备机理研究

根据前期在相变储湿复合材料制备方面取得的成果,以SiO_2为载体材料、癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料。采用傅里叶红外光谱仪对癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备过程各阶段的合成物质进行测试,即相变材料制备阶段、SiO_2载体材料制备阶段和癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备阶段。研究SiO_2基相变储湿复合材料制备过程中SiO_2网络结构形成机理、癸酸-棕榈酸嵌入方式、癸酸-棕榈酸与SiO_2嵌合机理,阐明溶胶-凝胶法制备癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的相关机理。同时采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的物质组成和微观形貌进行测试,以佐证癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的制备机理。结果表明:通过Si—O—Si基团断裂与重组形成大量闭合孔或笼有效地将癸酸-棕榈酸包覆,从而制备形成癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料;在癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料制备过程中癸酸-棕榈酸与SiO_2仅仅为物理嵌合,未发生任何化学反应;癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料中SiO_2形成大量闭合孔或笼,一部分用于包覆癸酸-棕榈酸,发挥相变调温性能,另一部分利用其网络空隙结构,发挥储湿调湿性能,从而达到同时调节室内温度和湿度的目的。     

基于红外热成像与形式概念分析的面瘫病情客观评估方法

面部神经功能障碍导致面瘫患者患侧面部肌肉运动功能失控,给患者的外貌、生理和情感带来巨大的打击。一种客观量化的面瘫病情严重度评估方法对于面瘫的治疗是至关重要的。提出了一种基于红外热像图和形式概念分析的面瘫严重度评估新方法,共收录了单侧患病的面瘫患者65例。应用红外热成像法,在1月内每隔5天采集一次面瘫患者的面部温度分布图像,将面部红外热像进行预处理,划分为左右对称的六个区域,提取并分析面部左右两侧对称区域的温差,利用形式概念分析挖掘温差与面瘫严重度的关系。结果显示：面瘫患者面部温度分布呈现双侧不对称性,面部区域的双侧温差大于0.2 ℃,而正常人体面部区域的两侧温差均小于0.2 ℃。面部区域的双测温差与面瘫严重度的相关系数平均为0.508。此外,如其中一个区域的左右两侧温差大于0.2 ℃,并且全部小于0.5 ℃,则可以判定面瘫为轻中度;面部任一区域的左右两侧温差大于0.5 ℃,则可以判定面瘫为重度。这种基于形式概念分析的红外热像计算机分析方法可用于评估面瘫导致的面部热失调,有助于面瘫的临床诊断与治理。     

方腔内相变材料固液相变传热研究

基于相变材料(PCM,phase change material)的相变储能设备具有储能密度高的特点。本文建立了基于相变储能元件伪焓模型的固液相变格子Boltzmann模型,研究了内部管道位置、方腔倾斜角度对PCM融化过程的影响规律。结果表明,在内管道靠近方腔上部时,由于上部界面(固液相变界面或上壁面)对自然对流阻碍作用,使PCM的融化速率减慢。但是,在此时使方腔发生倾斜,会改变管道热流体到上部界面的距离,强化PCM的热质传递过程,使融化加快。     

二维红外光谱法对肉豆蔻酸相变过程的研究

脂肪酸由于成本低、相变潜热大、热稳定性好的特点,在有机固-液相变材料中应用较多。对脂肪酸进行热分析一般采用热重法（TG）或差示扫描量热法（DSC）得到材料宏观上的热力学性质,但难以对其微观结构变化进行深入探讨。二维红外光谱（2D-IR）在温度扰动的作用下,样品的光谱信号将随之发生动态变化。通过数学处理能够发现样品在相变过程中微观结构的变化。以肉豆蔻酸为例,采用傅里叶红外光谱仪,在4 000～400 cm-1和30～100 ℃温度范围内对肉豆蔻酸进行一系列红外光谱实验。采用二维移动窗口（MW2D）红外光谱技术,对肉豆蔻酸中的CO和O—H键进行分析,发现MW2D测出的肉豆蔻酸熔点与传统的DSC测出的基本一致,且两种化学键显示的热数据具有良好的一致性和稳定性。对光谱数据进行2D-IR分析,结果表明,由于分辨率的提高,一维光谱中单一的重叠吸收峰对应着二维光谱中的多个吸收峰,根据2D-IR的理论知识,推测可能存在二聚体肉豆蔻酸构型向单聚体肉豆蔻酸构型转变的情况。从峰强度和温度的变化关系中发现,升温时CO键和O—H键存在三个变化过程,达到相变温度之前,CO吸收峰强度基本不变,O—H吸收峰强度逐渐下降,说明O—H键偶极矩的变化比CO键更易受温度影响;相变过程中,两者吸收峰强度都显著减弱且O—H吸收峰强度下降幅度更大;达到相变温度之后,可能因O—H形成的分子间氢键,受热导致由强变弱,O—H上的电子云移向CO,导致CO吸收峰强度增大、O—H吸收峰强度减小。同时,结合密度泛函理论,对二维红外光谱的推论进行理论验证,可知存在二聚体肉豆蔻酸向单聚体肉豆蔻酸的转化过程。     

GeSbTe直接重写相变光盘动态写擦特性研究

ＧｅＳｂＴｅ体系是目前最适用于可重写相变光盘记录的材料，本文利用自己研制成功的相变光盘动态测试装置对本所研制的ＧｅＳｂＴｅ相变光盘进行了光盘动态写实验和材料性能研究，并实现了直接重写，取得了较大的进展。实验中发现脉冲擦除比直流擦除有较好的擦除效果和较多的重写次数。     

液滴室内的氢液滴超冷条件下的结晶(英文)

液滴室内超冷现象的存在使得氢微球在自身温度低于其三相点温度的情况下依然处于液态。这可能导致液滴在真空注入过程中发生碎裂。结合液氢的超冷知识, 对液滴室内的氢液滴进行了热力学模拟, 理论上提出了利于氢液滴尽快冷却成固体小丸的最佳实验条件, 即保持液滴室内氦背景气体和氢蒸汽的压强尽可能低, 并将液滴室长度延长到6 cm以上。Because of the existence of supercooling in a droplet formation chamber, the hydrogen micro spheres are still in liquid phase even though their temperature is lower than the triple point temperature. This may cause the droplets to shatter in the vacuum injection capillary. Based on the knowledge about supercooling of liquid hydrogen, we have done a thermodynamic simulation of the droplets in the droplet formation chamber, and theoretically suggested the optimal working conditions under which the droplets will most properly nucleate to solid pellets. The suggested working conditions are that the helium gas pressure and the hydrogen vapor pressure in the droplet formation chamber are kept as low as possible, and the droplet formation chamber should be no less than 6 cm in the length.     

基于傅里叶红外光谱的SiO_2基相变储湿复合材料结构分析及性能优选预测

以SiO_2为载体材料、脂肪酸为相变材料制备具有相变调温性能与储湿调湿性能的SiO_2基相变储湿复合材料。采用等温吸放湿法和步冷曲线法测试不同脂肪酸用量的SiO_2基相变储湿复合材料相变调温性能与储湿调湿性能。利用傅里叶红外光谱测试SiO_2基相变储湿复合材料的结构组成,分析SiO_2与脂肪酸的嵌合机理。以SiO_2基相变储湿复合材料的傅里叶红外光谱特征吸收峰作为输入层,以SiO_2基相变储湿复合材料的脂肪酸用量、相对湿度52.89%下SiO_2基相变储湿复合材料吸湿平衡含湿量与放湿平衡含湿量的平均值、SiO_2基相变储湿复合材料从30~15℃降温所需的时间作为输出层,以S型激活函数作为隐含层,利用BE神经网络建立结构参数与综合相变储湿性能的SiO_2基相变储湿复合材料性能优选预测模型。结果表明,SiO_2基相变储湿复合材料中SiO_2与脂肪酸仅为物理嵌合,未发生化学作用;当脂肪酸用量0.079 mol时,所制备的SiO_2基相变储湿复合材料具有最优的综合相变储湿性能,即在相对湿度52.89%下的吸湿平衡含湿量为0.132 3 g·g~(-1)、放湿平衡含湿量0.147 5 g·g~(-1)、平衡含湿量的平均值为0.139 9 g·g~(-1),从30~15℃降温所需的时间为1 305 s;SiO_2基相变储湿复合材料的性能优选预测模型吻合性较好,具有较高的精确度,其预测值与实测值的相对误差为-2.07%和2.45%,可以用于优选预测SiO_2基相变储湿复合材料的储湿调湿性能和相变调温性能。     

离子辐照引起的金属／绝缘体界面混合与相变研究

载能离子穿过固体界面引起界面原子迁移使界面原子混合和物质成分变化，从而导致界面发生材料相变。简要介绍了载能离子辐照引起金属／绝缘体界面混合效应及相变现象的主要实验研究进展、低能离子和高能离子辐照引起金属／绝缘体界面现象差异，并对离子辐照引起界面混合及相变的机制进行了初步探讨。When penetrating an interface between two kind of solids, energetic ions can induce atomic diffusion at both sides of the interface and then result in intermixing, atom re-distribution or composition change, as well as phase transformation. Main progress on the study of intermixing and phase change at metal/insulator interface induced by energetic ion irradiations, the difference of phenomena occurred at metal/insulator interfaces induced by high-and low-energy ions were briefly reviewed. Furthermore, the possible mechanisms related to intermixing and phase change at metal/insulator interface produced by energetic ion irradiations were also discussed in short words.     

高温相变材料对红外诱饵剂性能的影响

研究了相变材料对常规红外诱饵药剂燃烧性能及红外辐射特性的影响。选择的八种高温相变材料中有三种材料在3～5 μm或8～14 μm波段内能不降低红外诱饵的红外辐射特性,而延长了红外诱饵的持续燃烧时间,降低了药柱的燃速,从而延长红外诱饵有效干扰时间。结果表明高温相变材料可作为一种有效的功能添加剂加入红外诱饵。     

一种提取物体相位变化率信息的理论和方法

利用部分相干光成像理论,推出傅科(Foucault)刀口相位检测时非相干光入射情况下的像面光强分布.分析表明,在一定条件下,可得到输入物函数相位变化率分布的信息.同时提出一种获取物相位变化率信息的装置,并分析了该装置的成像情况.     

水平圆管内磁性潜热型功能流体对流换热特性的数值模拟

建立磁场作用下水平圆管内磁性潜热型功能流体对流换热的数学物理模型,分析磁场强度、磁性相变微胶囊体积分数、流体质量流量等因素对流体对流换热的影响.磁场对磁性潜热型功能流体的对流换热具有显著的强化作用,磁场强度愈大强化作用愈明显,强化原因是磁性相变微胶囊受到磁力作用产生扰动.     

泡沫金属复合相变材料的凝固及接触间距影响

相变材料(phase change material,PCM)具有解决能源利用时空不匹配问题的潜力,将PCM与泡沫金属进行复合是强化其传热性能的有效措施之一.本文针对一类泡沫金属复合PCM的凝固过程进行了三维数值模拟研究,分析了泡沫金属与恒壁温面不同接触间距对复合PCM凝固过程的影响规律.研究发现,复合PCM由于其泡沫...     

利用地基红外高光谱发射率数据进行云参数反演(1): 云相态判别

云相态是气候模式中的重要参数,也是遥感反演过程中进行云滴有效半径、云水含量等微物理参数反演的重要前提。在研究了云层有效发射率光谱对云相态敏感性的基础上,提出了基于云层有效发射率光谱的云相态表达特征,包括800～900 cm-1区域的有效发射率斜率、900～1 000 cm-1区域的有效发射率斜率、上述两个区域的有效发射率斜率之差、862.1与989.8 cm-1的有效发射率之比、862.1与989.8 cm-1的有效发射率之差、1 900.1与2 029.3 cm-1的有效发射率之比、远红外窗区有效发射率平均值与900 cm-1有效发射率之比等7个特征。建立了利用支持向量机进行云相态判别的方法,开展了模拟数据验证试验,并利用遗传算法优化了支持向量机的径向基核函数参数和惩罚因子。将该方法用于处理ARM计划中SGP站点的AERI仪器获得的数据,得到的云相态判别结果与Shupe提出的多仪器综合判别结果进行了比较。结果表明,利用红外波段不同窗区的有效发射率光谱特征可以实现发射率低于0.95的云层的相态判别,建立的基于支持向量机的云相态判别方法与Shupe方法的总体判别结果较为一致,但有约30%的云层由于发射率较大而标记为不透明云。基于红外高光谱发射率数据的云相态判别技术充分考虑了光谱斜率、比值和差值等信息,是较为稳定有效的薄云相态判别方法。     

相变材料模拟金属构件热特性的数值研究

通过理论分析和数值计算论证了用相变材料模拟多种常用金属构件热特性的可行性.利用相变材料模拟了厚度分别为20 mm,30 mm,50 mm和100 mm的金属板材,发现在模拟较厚的金属板材时,相变材料的低导热系数对模拟效果产生了不利影响.在此基础上,利用导热系数增强的相变材料对厚度大于100 mm金属板材进行模拟,取得了较好的模拟效果.并利用相变材料模拟了金属构件轮和管的热特性.     

二氧化钛纳米流体的固液相变特性

采用“两步法”制备出不同浓度的TiO2-H2O纳米流体,选用紫外分光光度法对纳米流体的分散稳定性进行了评价,使用差示扫描量热仪对纳米流体以及基液一去离子水的固液相变过程进行了测试。实验结果表明：纳米流体的分散稳定性随着TiO2粒子质量浓度的增大先增强后减弱;添加纳米颗粒可以促进去离子水的异质成核,减小其固液相变过冷度;...     

超短激光打孔中快速相变的格子玻尔兹曼模拟

采用双重分布函数的格子玻尔兹曼模型，对单脉冲激光金属打孔过程中的快速相变传热进行研究.模型考虑了金属材料熔化后熔体的流动换热，并采用浸没移动边界方案对过程中的固液界面进行追踪.采用纯导热模型和考虑对流的换热模型计算，将结果和试验进行对比，结果表明：在激光打孔过程中熔体的流动对相变传热产生较大影响，采用考虑流动换热模型的结果与实验更接近.进而对熔化速度、熔化深度以及温度场的变化进行分析，并探讨不同激光工艺参数对相变过程的影响.模拟发现一个脉冲结束后，激光的脉宽越大，孔深越小，孔径越大，且最高温度较短脉冲激光越低.