发动机离子电流与缸内压力循环变动分析

利用发动机火花塞作为测量电极检测燃烧中电极附近的离子电流,对其特征参数与压力循环变动对比表明,离子电流持续时间与压力循环变动系数最小,且规律一致;离子电流第一峰值和位置循环变动最大;第二峰值和位置、积分值和两峰之间时间的循环变动居中;所有特征参数和压力循环变动系数均随混合气浓度变稀而增加;离子电流持续时间循环变动系数随...     

离子发动机交换电荷离子返流的粒子模拟

建立了离子发动机羽流的物理模型,采用粒子网格对羽流中的交换电荷离子的分布进行了模拟,电场方程使用完全近似格式的代数多重网格方法求解。利用计算设备统一架构技术开发出一套基于图形处理器的3维并行粒子模拟程序。计算结果表明,交换电荷离子在径向扩张型电势结构下会向束流区外运动,一部分交换离子在电场力作用下会向发动机上游运动,从而形成返流。发动机上游区域的交换电荷数密度与束流等离子体数密度相比降低了3~4个数量级。通过降低电子温度可有效降低返流电流。     

离子发动机交换电荷离子返流的粒子模拟

 建立了离子发动机羽流的物理模型,采用粒子网格对羽流中的交换电荷离子的分布进行了模拟,电场方程使用完全近似格式的代数多重网格方法求解。利用计算设备统一架构技术开发出一套基于图形处理器的3维并行粒子模拟程序。计算结果表明,交换电荷离子在径向扩张型电势结构下会向束流区外运动,一部分交换离子在电场力作用下会向发动机上游运动,从而形成返流。发动机上游区域的交换电荷数密度与束流等离子体数密度相比降低了3~4个数量级。通过降低电子温度可有效降低返流电流。     

Rotamak中离子运动对旋转磁场电流驱动的影响

研究了旋转磁场电流驱动理论模型中离子运动的影响。考虑无限长的等离子体柱,在二维(r, θ)磁流体理论模型的基础上,采用电子运动方程和离子运动方程,并考虑离子的径向运动速度,建立了新的二维磁流体理论模型。然后把得出的结果与离子静止模型下的结果进行比较,并讨论了相应的物理过程。这个模型同样适用于平行于磁场线(Z方向)的流动效应和场旋转位形的压力平衡的理论计算。     

图形处理器并行计算用于离子发动机粒子模拟

 为了研究离子发动机羽流对航天器的影响,采用质点网格-蒙特卡罗碰撞方法对离子发动机羽流中的交换电荷离子进行了模拟。利用计算设备统一架构技术,开发出一套基于图形处理器的并行粒子模拟程序。随机数生成采用并行MT19937伪随机数生成器算法,电场方程使用完全近似存储格式的代数多重网格法求解。r-z轴对称坐标系中,在z=0 m处获得的电流密度均值为4.5×10^-5 A/m²,图形处理器所得结果与中央处理器模拟结果吻合。在16核心的NVIDIA GeForce 9400 GT图形显示卡上,取得相对于Intel Core 2 E6300中央处理器4.5~10.0倍的加速比。     

图形处理器并行计算用于离子发动机粒子模拟

为了研究离子发动机羽流对航天器的影响,采用质点网格-蒙特卡罗碰撞方法对离子发动机羽流中的交换电荷离子进行了模拟。利用计算设备统一架构技术,开发出一套基于图形处理器的并行粒子模拟程序。随机数生成采用并行MT19937伪随机数生成器算法,电场方程使用完全近似存储格式的代数多重网格法求解。r-z轴对称坐标系中,在z=0 m处获得的电流密度均值为4.5×10-5 A/m2,图形处理器所得结果与中央处理器模拟结果吻合。在16核心的NVIDIA GeForce 9400 GT图形显示卡上,取得相对于Intel Core 2 E6300中央处理器4.5~10.0倍的加速比。     

高温超导大电流导体临界电流特性研究

YBCO带材在高磁场下仍有好的通流性能,可以用多根高温超导带材构成大电流导体用于高场磁体。为减小导体的交流损耗,大电流导体有多种结构形式,缠绕型和扭转堆叠是其中的两种结构形式。临界电流是高温超导大电流导体的重要指标之一。文中采用四引线法对这两种导体结构在液氮、自场环境下的临界电流特性进行了实验测量,分析并总结了其临界电流特性与结构的关系。     

单锥形纳米孔的制备和离子传导特性研究

用荷能重离子径迹刻蚀的方法在高分子多聚物膜 (PET) 上制备出单锥形纳米孔. 刻蚀过程通过监测跨膜电流来控制, 最大刻蚀电流I_max不同, 得到的锥形孔小孔孔径也不同. 研究单锥形纳米孔在KCl 溶液中的I-V曲线发现, 单锥形纳米孔的离子传导呈现出不对称特性, 该现象称为整流效应, 整流系数γ大小随纳米小孔孔径大小和电解质溶液浓度而变化. 关键词： 径迹刻蚀 纳米孔 离子传导 整流系数     

单链表在离子发动机光学系统粒子模拟中的应用

目前离子发动机光学系统数值模拟大多采用PIC方法,由于该方法需要跟踪单个粒子的运动,因此需要存储每个粒子的位置信息与运动信息。传统的粒子模拟程序中,保存粒子信息大多采用数组的方式,但是采用这种方式存在弊端,例如对粒子总数变化的自适应不好。基于此开发了一种使用链式存储结构的粒子模拟程序,该程序使用带头节点的单向链表存储粒子信息。使用基于链式存储结构的PIC方法对离子发动机光学系统进行了粒子模拟,验证了链式粒子信息存储方法在粒子模拟中的可用性。模拟表明：（1）在粒子模拟中采用链式存储结构存储粒子信息,无需预先指定最大粒子总数,程序可自适应粒子总数的变化,因此无需进行试算,节省了计算时间;（2）在粒子模拟中采用链式存储结构,由于不存在内存资源的浪费,因而可显著提高程序的存储效率与计算效率。     

单链表在离子发动机光学系统粒子模拟中的应用

 目前离子发动机光学系统数值模拟大多采用PIC方法,由于该方法需要跟踪单个粒子的运动,因此需要存储每个粒子的位置信息与运动信息。传统的粒子模拟程序中,保存粒子信息大多采用数组的方式,但是采用这种方式存在弊端,例如对粒子总数变化的自适应不好。基于此开发了一种使用链式存储结构的粒子模拟程序,该程序使用带头节点的单向链表存储粒子信息。使用基于链式存储结构的PIC方法对离子发动机光学系统进行了粒子模拟,验证了链式粒子信息存储方法在粒子模拟中的可用性。模拟表明：（1）在粒子模拟中采用链式存储结构存储粒子信息,无需预先指定最大粒子总数,程序可自适应粒子总数的变化,因此无需进行试算,节省了计算时间;（2）在粒子模拟中采用链式存储结构,由于不存在内存资源的浪费,因而可显著提高程序的存储效率与计算效率。     

低品位烟气余热回收换热器热力学分析

低品位烟气余热回收过程存在冷凝现象,烟气的放热过程分为显热、潜热两部分。冷凝时,局部热流率和熵产率明显增大;增加水蒸气质量分数、冷却水质量流量和降低烟气入口温度都会导致烟气提前冷凝;存在最优冷却水质量流量使得热回收过程熵产数最小。另外,提出热回收效率评价烟气热回收程度,该指标受冷凝的影响很大。随着烟气中蒸汽质量分数的增加,冷凝过程的影响明显增强,因此,在低品位烟气的全热回收中必须考虑潜热的影响。     

强流离子源新型LaMo阴极实验研究

对从美国购进的强流离子源新型LaMo阴极的发射特性以及用于强流离子源阴极的放电性能进行了测试.实验结果表明了LaMo阴极是一种有效的热阴极发射体,且该阴极用于强流离子源时,离子源工作稳定,放电起弧正常,使用寿命大大延长(相对于LaB₆阴极).从实际应用来看,LaMo阴极确是强流离子源的一种有效的新型阴极.     

ECR离子源引出束流周期性波动研究

Earlier we reported an ion current jump which was observed at a fixed negative biased disc potential in the 6.4GHz ECR ion source at VECC,Kolkata.In a recent experiment with neon ions,we measured the time spectra of the ion current and observed the presence of a burst frequency in the kilohertz range.This frequency shows a correlated jump with the ion current jump described above.Another interesting feature is that the observed burst frequency shows a good linear correlation with the extracted ion current.The higher the ion current,the higher is the burst frequency.This means that current per burst is a constant factor;when there are more number of bursts,the current also increases.     

大功率天然气发动机怠速控制策略研究

为提高大功率天然气发动机怠速时的稳态和动态效果,以V模式为研究手段,基于一款六缸天然气多点电喷发动机,实现了发动机怠速控制策。首先针对不同的怠速工况设计了不同的目标怠速转速值的计算,并根据发动机特性确定了PI控制模式。利用目标怠速转速和瞬时转速的差值确定不同PI控制参数,通过PI控制调节电子节气门的开度,从而实现对发动机怠速转速的控制。然后根据实际发动机参数搭建了发动机MATLAB/SIMULINK仿真模型,用于对怠速控制策略进行软件在环仿真测试以及PI控制参数预标定。最后在天然气发动机试验台架上对控制策略进行了进一步的试验和标定。试验结果表明：该怠速控制策略,可让发动机转速响应时间控制在1秒左右,转速稳定时间在2秒左右,发动机转速稳态误差控制在±5rpm范围之内,实现了对怠速的良好稳定控制。     

用脉冲信号计时器测量气体比热容比

主要说明用自制光电门配合计算机辅助测量气体比热容比的原理和方法,当小球挡住光电门的光路时,会使光敏管产生一个电脉冲,可以利用计算机声卡配合audition软件捕捉这个脉冲,从而实现小球振动周期的测量,提高实验的精确度。     

低能离子束处理前后氨基酸和碱基的拉曼光谱研究

本文报导我们利用激光拉曼光谱获取低能离子束生物诱变信息的初步探索。初步的研究结果表明拉曼光谱可以给出离子注入前后生物分子结构突变或重组,分子结构突变与注入剂量的关系,分子的光催化修复、自然修复以及离子注入改变的光敏性等信息。     

Performance Modulation of S-CO2 Brayton Cycle for Marine Low-Speed Diesel Engine Flue Gas Waste Heat Recovery Based on MOGA

(1) Background: the shipping industry forced ships to adopt new energy-saving technologies to improve energy efficiency. With the timing modulation for the marine low-speed diesel engine S-CO₂ Brayton cycle, the waste heat recovery system is optimized to improve fuel economy. (2) Methods: with the 6EX340EF marine low-speed diesel engine established in AVL Cruise M and verified by the bench test data, the model of the S-CO₂ Recompression Brayton Cycle (SCRBC) system for the low-speed engine flue gas waste heat recovery was developed in EBSILON, and verified by SANDIA experimental data. On this basis, the effects of injection timing and valve timing parameters on the comprehensive performance of the main engine and the waste heat recovery system were investigated. By optimizing the timing modulation parameters through multi-objective genetic algorithm (MOGA) and evaluating the flue gas waste heat recovery from the perspective of thermodynamic performance and emission reduction, the research on the performance modulation method of the S-CO₂ Brayton Cycle for flue gas waste heat in marine low-speed engines has been completed. (3) Results: the SCRBC with waste heat modulation will further increase the total power and efficiency, which in turn brings about a reduction in the fuel consumption rate. The efficiency of the SCRBC system with the addition of waste heat modulation increases by 2.28%, 1.04% and 2.07% at 50%, 75% and 100%, respectively. After adding the residual heat modulation, the maximum annual CO₂ emission reduction of 748.51 × 10³ kg·a⁻¹ occurred at 50% load; with the exergy analysis, the cooler has the largest system exergy loss of 165 kW, with the exergy loss efficiency of 2.06% under 100% load. (4) Conclusions: the research on the performance modulation method of S-CO₂ Brayton cycle for flue gas waste heat in the marine low-speed engine has been completed, which further improves the efficiency of the system and can be extended to other engines.     

Bound on Efficiency of Heat Engine from Uncertainty Relation Viewpoint

Quantum cycles in established heat engines can be modeled with various quantum systems as working substances. For example, a heat engine can be modeled with an infinite potential well as the working substance to determine the efficiency and work done. However, in this method, the relationship between the quantum observables and the physically measurable parameters—i.e., the efficiency and work done—is not well understood from the quantum mechanics approach. A detailed analysis is needed to link the thermodynamic variables (on which the efficiency and work done depends) with the uncertainty principle for better understanding. Here, we present the connection of the sum uncertainty relation of position and momentum operators with thermodynamic variables in the quantum heat engine model. We are able to determine the upper and lower bounds on the efficiency of the heat engine through the uncertainty relation.     

“空气比热容比”教学中的物理思想与测定的关键问题分析

该实验从诸多气体状态变化中选取了3个关键的状态,实验设计巧妙,整个实验中涉及的理论分析过程复杂,实验操作有很多不可控因素,因此如何在实验教学中把握实验的设计思想,找到测量的关键点显得尤为重要.本文旨在分析实验过程的基础上,利用力学中“回复力”的概念,使学生快速掌握实验过程的变化规律,并以“压强”为控制因素,进行数据记录,从而使学生把握了实验测量的关键点,提高了实验的教学效率.     

颗粒帘换热器中气粒两相换热特性实验研究

根据某1 t/h燃煤工业锅炉空气预热器的热力参数,设计并搭建了一套颗粒帘空气预热器模拟实验系统,研究了不同进气温度Tg0(150~300℃)、进气速度Vg0(0.9~1.5m/s)、颗粒帘进口厚度b0 (60~180 mm)、颗粒粒径dp(150~212μm)以及不同颗粒质量流量ms (550~2150 g/s)工况条件下热空气与进口温度tp0=20℃的硅砂颗粒帘间的换热特性。结果表明:影响颗粒帘换热器中气粒两相换热特性因素的重要性次序为进气温度、进气速度、颗粒质量流量、颗粒粒径、颗粒帘进口厚度;换热端差最低可至4.5℃,最大可达87℃;颗粒帘及颗粒帘出口气流的温度沿颗粒下落方向在前期上升迅速(186~475℃/m)而后期上升比较缓慢(60~108℃/m),并且在0~0.5 m和0.5~1.0 m的高度范围可分别用线性和对数方程来描述。