基于液晶光学相控阵的光束扫描研究进展

非机械式激光光束扫描系统具有体积小、重量轻、易集成等优势,在激光雷达、激光武器和激光通信等领域具有较大的应用前景,其通光口径决定着设备的工作距离、扫描精度和目标摧毁能力。基于液晶偏振光栅设计了一种全电控制的大口径激光光束扫描系统。采用液晶偏振光栅和液晶空间光调制器的协同工作方式,实现光束的大角度连续扫描;设计了光束扫描系统,并重点分析了级联液晶偏振光栅组的控制策略,给出了具体控制方法。最后,进行了激光光束的初步扫描实验,实现了70 mm口径光束在−16.575°～16.575°的偏转。该研究结果为激光光束的非机械式扫描控制提供了技术支撑,并在大口径激光扫描系统应用方面进行了初步探索。

     

基于卷积神经网络的气井油管液位下方气体泄漏声波检测

气井油管泄漏问题一直普遍存在于油气生产中。针对油管液位下方泄漏声波特性不明、识别困难的问题,建立了基于声波和卷积神经网络的气井油管液位下方泄漏检测方法。首先搭建了可视化的油管泄漏模拟试验装置,进行了典型工况下的泄漏声波检测试验,然后在时频域内分析了液位下方泄漏的声波信号,最后利用自主搭建的卷积神经网络模型用于油管泄漏检测,将声波信号经过短时傅里叶变换获取的时频图作为模型的输入进行模型参数训练。结果表明,液位下方泄漏声波均方根值和绝对均值随着泄漏流量、液位深度的增加而增大,液位下方泄漏声波时频谱明显区别于其他工况,所提模型泄漏识别准确率可达99.33%,与基于极限学习机,支持向量机的识别模型相比较,所提模型识别准确率更高,验证了所提方法的有效性。     

应用特征驱动的并行数值代数解法器JPSOL

介绍JPSOL (J Parallel Solver Library for Numerical Algebra Problems)的软件架构、矩阵向量数据结构、三类算法库(线性、非线性和特征值)及领域专用解法器, 然后通过基本迭代法的测试结果说明其高可扩展并行性, 最后通过几类典型实际应用, 展示应用效果和健壮性。     

魔芋葡甘露聚糖/聚乙烯醇复合海绵的制备及性能

采用热成型法,利用魔芋葡甘露聚糖（KGM）和聚乙烯醇（PVA）共混溶液,与甲醛交联进行缩醛化反应制备KGM/PVA复合海绵。样品的Fourier变换红外光谱（FT-IR）表明了缩醛化反应的发生,扫描电镜（SEM）结果确认了海绵内部连通的孔隙形貌。性能研究结果表明,复合海绵的密度随KGM含量增加而增加,而孔隙率随之呈现出下降趋势;当KGM含量为2%（质量分数）时,复合海绵的断裂伸长率最优,为255%,拉伸强度为31 kPa,同时具有较好的吸水保水性能。     

半圆形粗糙元壁面颗粒沉积数值模拟研究

为研究半圆形粗糙元壁面对颗粒沉积的影响,分别采用雷诺应力模型（RSM）和离散相模型（DPM）求解流场与颗粒运动轨迹,并结合临界速度判别颗粒沉积的方法。通过构建不同半圆形粗糙元参数（e/D,p/e）的通风管道计算域,研究了1~10 μm颗粒沉积速度变化及沿气流方向颗粒的沉积趋势,分析了流场所引起的湍流变化对颗粒沉积的影响,与相同参数下的方形粗糙元壁面颗粒沉积特性进行了对比。同时,分析了粗糙元参数对颗粒沉积速度的影响。结果发现,半圆形壁面颗粒沉积速度小于同参数下的方形壁面颗粒沉积速度,这是由于半圆形壁面的回流区相对方形粗糙元更小,捕捉颗粒能力差,半圆形粗糙元流体附壁效应导致半圆形粗糙元拦截效率较低。当e/D=0.02,p/e=3时,颗粒沉积速度变化较大,但在其余参数下变化并不大。半圆形粗糙元壁面的迎风面是颗粒沉积的主要区域。     

杭州城市建设用地扩张的时空演变分析

基于杭州市1914—2018年间6期近代地图与遥感影像数据,通过目视解译数字化的近代地图,使用面向对象的分类方式对CORONA、Landsat TM和OLI影像进行分类并提取建设用地数据,计算扩张速度、重心变化、景观格局指数和增长类型,分析建设用地的扩张过程与扩张模式。结果表明：（1）近百年来杭州城市建设用地扩张明显,扩张过程主要集中在改革开放后。（2）杭州城市重心经历了“北—西北—北—东南—南”的变化过程,由向单一方向扩张转变为多方向均衡发展的态势。（3）建设用地扩张过程基本符合“扩散—融合”假说;城市核心区呈现蛙跳增长、填充增长、边缘增长依次主导的螺旋式发展过程,研究区域整体表现为边缘增长始终占相对重要地位的特征。（4）通过近代地图与遥感影像的集成分析,为长时间尺度的城市研究提供了一种路径。     

爆炸冲击伤发生机制及防护材料研究进展

爆炸冲击伤是我国面临的重大公共卫生问题,呈现高发、群发、难防的特点,并且危重伤多,感染发生率高,诊治难度大。对爆炸冲击伤施以有效的防护胜过任何最可靠的救治。爆炸冲击伤防护是涉及医学、材料学、爆炸冲击力学等多学科的复杂问题,需要建立起爆炸冲击波传播、伤情评估、材料设计制备及材料衰减性能评测等方面的关系。基于此,本文从爆炸冲击波的产生、传播及爆炸冲击伤的发生机制出发,介绍了肺部、颅脑爆炸伤致伤机制,给出了不同程度的肺部、颅脑冲击伤的损伤力学指标,并系统地综述了爆炸冲击伤防护材料的研究现状及进展,讨论了不同材料的防护机理,重点针对目前广泛使用的爆炸冲击波防护材料,如多孔材料、水凝胶、聚脲等进行综述。此外,针对防护材料衰减爆炸冲击波性能评估方法不统一的问题,对材料衰减爆炸冲击波性能,如生物评估法、引线测试法等评估方法进行了全面的调研并分析了各种评估方法的优缺点。最后展望了在爆炸冲击波防护性能评测、动物爆炸冲击伤伤情和材料防护性能与人员防护之间的尺度关系、材料力学指标与防护性能之间的关系等方面的发展趋势。本文可为人员爆炸冲击伤防护材料的设计制备、应用和测试提供技术、理论参考。

     

TiO2/CNTs复合材料涂覆隔膜的制备及在锂硫电池中的应用

以金属有机框架材料MIL-125(Ti)为模板制备了多孔TiO₂, 同时引入碳纳米管, 得到碳纳米管交联包覆多孔TiO₂的三维导电复合材料. 将该复合材料涂覆在隔膜表面并应用于锂硫电池. 利用透射电子显微镜(TEM)、 扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料的结构和组成进行了表征. 电化学测试结果表明,在0.5C(1C=1675 mA/g)倍率下, CNTs/S复合正极材料表现出高达1051.1 mA·h/g的放电容量, 循环150周后仍可保持在904.8 mA·h/g. 在1C倍率下, 放电容量最高可达1036.9 mA·h/g, 循环250周后仍有763.0 mA·h/g, 展现出了良好的倍率性能和循环稳定性.     

煤直接液化油中混合酚的分离研究

利用分子筛择形特点,对煤直接液化油中的混合酚实施高效分离。本研究选取间甲酚和对甲酚作为分离煤直接液化油馏分段混合酚的模型化合物,采用化学液相沉积法对HZSM-5吸附剂的孔口结构进行改变,分析分子筛硅铝比及颗粒粒径对模型化合物间甲酚和对甲酚吸附分离性能的影响,以获得高性能固相吸附剂,并将其应用于180-190℃馏分段混合酚分离。结果表明,当分子筛硅铝比为25、粒径为3-5 μm时,分子筛的孔口结构调节效果最优;当正硅酸乙酯的最小用量为0.2 mL/g时,固相吸附剂的吸附量为0.03 g/g,对甲酚选择性高于95%。由于外表面沉积物对吸附剂的孔口结构变化,导致对甲酚选择性的提高。进一步采用HZSM-5（1）吸附剂对真实煤直接液化油混合酚的分离中发现,苯酚和对甲酚的选择性均达到100%。     

包覆重钙粉为填充剂的橡胶加工及性能

重钙粉作为填充剂被广泛应用于橡胶加工过程,但由于其表面具有极性,分散性较差,导致与橡胶材料界面结合较差,影响了橡胶产品的抗拉强度、断裂伸长率等力学性能。本文采用沉淀法,在CaCl2-H2O-NH3-CO2体系中生成碳酸钙直接结晶于重钙粉颗粒表面,实现对重钙粉的表面包覆,将n(CaCl2)∶n(重钙粉)=1∶100、5∶100、10∶100的包覆重钙粉填充到天然橡胶和再生胶中,橡胶的力学性能与填充未包覆重钙粉的橡胶相比有了一定的提升。通过比较,在填充量较大(8.5%、15%)时,包覆重钙粉橡胶产品在硬度、定伸应力等力学性能上要好于轻钙粉橡胶产品;在填充量(5%、8.5%)时,包覆重钙粉橡胶产品的抗拉强度、断裂伸长率接近于白炭黑,硬度高于白炭黑橡胶产品。