基于格子-波尔兹曼法的流体能耗求解

格子-波尔兹曼法是近年来新兴的一种计算流体力学数值方法。随着这种方法的不断发展,人们将它用于流体的仿真、优化等不同场合。与此同时,一些与流场流速和压强相关的物理量(如能耗)的求解也成为关注的焦点。本文介绍了能耗这一流体宏观量的格子-波尔兹曼法求解及其实现。与传统的有限差分法不同,本文在求解有关的速度梯度时使用了格子-波尔兹曼-矩法,这种方法不但能够避免有限差分法在边界处失效的缺点,而且计算简单,算法局部性好,适合大规模并行计算。本文在分析其数值解精度的基础上,使用这种方法进行了以能耗极小为目标的直通道内椭圆挡块的参数优化。这些分析和算例分别定量和定性地说明了本文算法的准确性。     

基于电磁场作用增强的超材料吸收体太赫兹微流传感器

为解决因分析物与局部增强电磁场弱相互作用而导致传感器灵敏度偏低的问题,通过引入微流控技术,提出一种基于电磁场作用增强的超材料吸收体太赫兹微流传感器.传感器与太赫兹波相互作用产生磁偶极子共振,在0.4～1.4 THz频段内可产生两个吸收率高于98％的谐振峰.同时,通过集成微流通道,极大促进了分析物与位于法布里-珀罗谐振腔...     

利用谐波光谱的伴线结构测量自生磁场

在飞秒激光与固体靶相互作用中,利用OMA光学多道分析谱仪,在靶前表面激光镜反方向测量了激光的二次谐波(2ω₀)光谱和三次谐波(3ω₀)光谱,观测到了红移的2ω₀光谱和3ω₀光谱的伴线结构。在激光功率密度为～1018 W·cm-2的条件下,通过2ω₀和3ω₀谐波光谱的伴线结构,回推出激光与等离子体相互作用中产生的自生磁场均小于1 MGs。随着激光功率密度的增大,谐波谱红移峰向长波方向移动,光谱同时发生展宽。分析认为,等离子体临界面的迅速膨胀是导致二次谐波和三次谐波红移的主要原因。随着预脉冲功率密度的增大,临界面膨胀速度增大,导致了谐波光谱峰更大的红移。自生磁场的测量为诊断临界面的运动方向和速度提供了新的依据。     

时间分辨红外光谱研究Pt/TiO2上甲醇光催化反应中光生电子衰减动力学

采用时间分辨红外光谱直接观测了甲醇在Pt/TiO2上光催化反应制氢过程中光生电子还原氢离子生成氢气的反应过程．结果表明Pt的担载量存在一最佳值，使得该催化剂中光生电子的反应速度最快．当Pt担载量相同时，Pt/TiO2催化剂中光生电子参与产氢反应的速度随样品还原温度的不同而明显变化．可能的原因是较高温度下氢气还原的Pt/TiO2催化剂中Pt粒子占据了TiO2表面的一些能够解离吸附甲醇的活性位置，而对于较低温度下氢气还原的Pt/TiO2催化剂，这种占据作用很不明显．实验中还发现瞬态动力学研究中光生电子衰减较快     

有害气体检测传感器技术进展

介绍有害气体检测传感器研究进展。气体检测传感器主要有催化燃烧式传感器、热导式传感器、电化学传感器、红外传感器、金属氧化物半导体传感器、碳纳米管传感器等,基于气体传感器的检测原理,综述了常用气体检测器的应用范围和局限性。催化燃烧式传感器可以灵敏地检测爆炸下限以下可燃气体的浓度,但需注意防止其暴露于高浓度气体环境中;热导式传感器无需氧气供应,适用于检测热导率比空气高的低相对分子质量气体;电化学传感器对检测环境的温度、湿度变化敏感,适用于检测具有电化学活性的气体;红外传感器无需定期校准,适用于检测腐蚀性和反应性气体,但无法检测单质气体;金属氧化物半导体传感器可在高温环境下工作,并能灵敏地检测浓度为10^–9 mol/mol的气体;碳纳米管传感器只能用于检测强氧化还原性气体,通过对碳纳米管材料进行修饰改造可扩展其应用范围。最后对气体检测传感器的发展进行了展望。     

生物质热化学转化的CFD模拟研究

从颗粒多相流计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)建模的视角分析了生物质热化学转化过程.首先在欧拉?拉格朗日框架内给出了颗粒相和流体相的演化方程.接着,针对常见的生物质气流床和流化床转化过程(如热解、气化等),概述了文献中特别是本课题组在CFD模拟方面的研究进展.最后,针对生物...     

具有高效长侧链的芘磺酸型磺化聚砜阳离子交换膜的性能

以双酚A型聚砜和无致癌毒性的溴甲基化试剂1,4-二溴丁烷为原料,通过烷基化反应在聚砜分子上引入可交换溴原子制备溴代聚砜(BPSF),将BPSF与8-羟基-1,3,6-芘三磺酸钠(TS)试剂通过亲核取代反应制备一种磺酸基团远离聚合物主链的芘磺酸型磺化聚砜(PS-TS).采用溶液流延法制备PS-TS阳离子交换膜,通过控制亲...     

多响应性聚肽共混胶束的药物控释性能

合成了聚(L-谷氨酸)-b-聚氧化丙烯-b-聚(L-谷氨酸)(PLGA-b-PPO-b-PLGA)三嵌段聚肽共聚物.通过透射电镜、激光光散射与核磁共振等方法研究了其与聚乙二醇-6-聚氧化丙烯(PEG-b-PPO)两嵌段共聚物共混体系的自组装行为,使用紫外分光光度计探讨了负载阿霉素的共混聚集体在不同环境下的释药行为.结果表明:该体系形成了以PPO为内核,PLGA和PEG为壳的共混胶束,该共混胶束的释药行为不仅具有pH和温度的响应性,并且对共混胶束的组分具有依赖性.     

多壁碳纳米管与金属表面间接触行为的分子动力学模拟

碳纳米管与金属表面间的界面接触行为对碳基电子器件的性能研究具有重要意义.本文利用分子动力学模拟方法研究了端部开口和闭口的多壁碳纳米管与金属表面间的界面接触构型和粘着强度.模拟结果表明,多壁碳纳米管在金属表面上的位置和形状变化是因为减少的范德瓦耳斯能转变成碳纳米管的内能;多壁碳纳米管与金属表面的结合能为负值,表明两者存在粘着作用;多壁碳纳米管水平地接触金属表面时的粘着强度受初始间距、接触长度和金属种类影响,即范德瓦耳斯能作用的初始间距阈值约为1 nm且最终平衡状态时的两者间距约为0.3 nm;随着两者接触长度增加,粘着强度增大,铂与碳纳米管的粘着强度比钨和铝的大;端部开口和闭口的碳纳米管与金属表面垂直接触时的粘着强度都比水平接触时的小,两端开口的碳纳米管在金属表面上发生径向压缩变形,最终形成带状结构;而两端封闭的碳纳米管在金属表面上发生轴向压缩变形;在碳纳米管场效应晶体管中,两端开口的多壁碳纳米管与单壁碳纳米管一样变形成带状结构,并且各个管壁之间以及最外层管壁与金属电极之间的间距相当,该原子尺度的间距(约0.34 nm)保证电子从金属隧穿到最外层管壁,并在内层管壁之间径向迁移.     

Special Effect of Parallel Inductive Electric Field

Acceleration of electrons by a field-aligned electric field during a magnetospheric substorm in the deep geomagnetic tail is studied by means of a one-dimensional electromagnetic particle code.It was found that the free acceleration of the electrons by the parallel electric field is obvious;kinetic energy variation is greater than electromagnetic energy variation in the presence of parallel elecdtric field.Magnetic energy is greater than kinetic energy variation and electric energy variation in the absence of the parallel electric field.More wave modes in the presence of the parallel electric field are generated than those in the absence of the parallel electric field.