Particle captured by a field-modulating vortex through dielectrophoresis force

In microfluidic technology, dielectrophoresis (DEP) is commonly used to manipulate particles. In this work, the fluid-particle interactions in a microfluidic system are investigated numerically by a finite difference method (FDM) for electric field distribution and a lattice Boltzmann method (LBM) for the fluid flow. In this system, efficient particle manipulation may be realized by combining DEP and field-modulating vortex. The influence of the density ($\rho_{\rm p}$), radius ($r$), and initial position of the particle in the $y$ direction ($y_{\rm p0}$), and the slip velocity ($u_{0}$) on the particle manipulation are studied systematically. It is found that compared with the particle without action of DEP force, the particle subjected to a DEP force may be captured by the vortex over a wider range of parameters. In the $y$ direction, as $\rho_{\rm p}$ or $r $ increases, the particle can be captured more easily by the vortex since it is subjected to a stronger DEP force. When $u_{0}$ is low, particle is more likely to be captured due to the vortex-particle interaction. Furthermore, the flow field around the particle is analyzed to explore the underlying mechanism. The results obtained in the present study may provide theoretical support for engineering applications of field-controlled vortices to manipulate particles.     

负载流量碰撞检测算法在动态交通调度中的应用

随着复杂的环状路段,交叉路段、立交路段拥堵情况的不断增加,传统的交通拥堵调控策略为静态控制策略,调节的效率不高,容易出现调度冲突的问题;为了提高交通运行效率,提出一种用于解决动态交通调度的三级碰撞概率检测算法;根据交通流量的动态变化情况,通过计算流量时域内的动态流量偏差,计算三级路径之间可能存在的流量冲突概率;根据计算不同级之间的冲突概率反映动态交通拥堵的可能,确定控制的方案;实验表明,三级流量碰撞概率算法有效地降低了车辆平均延误时间,该算法有效。     

基于双透镜外腔结构的窄线宽可调谐半导体激光器

设计了一种具有独特双透镜外腔结构的可调谐窄线宽激光器,利用一个温控50 GHz的标准具提供ITU标准波长序列,通过一个压电陶瓷驱动的Fabry-Pérot可调谐滤波器选择一个标准波长实现单波长输出。实验结果表明:该激光器的调谐范围达到了1 525～1 580 nm,覆盖整个C波段,线宽为37.5 kHz,400 mA电流条件下的输出功率超过50 mW,边模抑制比超过50 dB,达到或超过相干通讯应用的要求和其他单片集成类器件的指标。另外,本结构具有位置容差大、调谐速度快(<3 ms)、易于实现超窄线宽以及波长微调等优点,待实现小型化和标准封装,其大规模应用将成为可能。     

光子计数位置灵敏探测器畸变多项式校正

采用多项式校正方法对光子计数位置灵敏探测器成像畸变进行校正。介绍光子计数位置灵敏探测器工作原理并分析其畸变产生原因;介绍多项式校正原理,并给出光子计数位置灵敏探测器畸变多项式校正流程;采用该方法对两种不同畸变程度的基于楔条形阳极该类探测器进行了畸变校正,校正后残余误差分别为2.5pixel和1.2pixel。实验结果表明,多项式校正法能够有效校正光子计数位置灵敏探测器成像畸变。     

毛细喷孔超高速水射流的脉动及破碎

水切割射流的动力学特性的诸多方面尚未得到认识和理解。本文对毛细喷孔产生的超高压水射流展开可视化研究,分析了常规压力及超高压条件下毛细水射流的液体破碎机制并对超高压毛细射流的脉动现象进行了讨论。常规条件下的毛细射流遵从经典的破碎模式;在超高压条件下,射流完整段呈瑞利模式,完整段以下呈雾化破碎模式,射流集束性呈现周期性变化。结果表明,传统理论不能够表达小孔径时超高速毛细水射流的破碎特性;喷孔内部流动情况如流动分离及空化成为该条件下射流破碎和脉动的重要原因。     

Minimax principle on energy dissipation of incompressible shear flow

The energy dissipation rate is an important concept in the theory of turbulence. Doering-Constantin＇s variational principle characterizes the upper bounds （maxi- mum） of the time-averaged rate of viscous energy dissipation. In the present study, an optimization theoretical point of view was adopted to recast Doering-Constantin＇s formu- lation into a minimax principle for the energy dissipation of an incompressible shear flow. Then, the Kakutani minimax theorem in the game theory is applied to obtain a set of conditions, under which the maximization and the minimization in the minimax principle are commutative. The results explain the spectral constraint of Doering-Constantin, and confirm the equivalence between Doering-Constantin＇s variational principle and Howard- Busse＇s statistical turbulence theory.     

异质材料有限长微通道电渗流热效应

采用数值方法,分析有限长PDMS/玻璃微通道电渗流热效应．数值求解双电层的Poisson-Boltzmann方程,液体流动的Navier-Stokes方程和流-固耦合的热输运方程,分析二维微通道电渗流的温度特性．考虑温度变化对流体特性（介电系数、粘度、热和电传导率）的反馈效应．数值结果表明,在通道进口附近有一段热发展长度,这里的流动速度、温度、压强和电场快速变化,然后趋向到一个稳定状态．在高电场和厚芯片的情况下,热发展长度可以占据相当一部分的微通道．电渗流稳定态温度随外加电场和芯片厚度的增加而升高．由于壁面材料的热特性差异,在稳定态时的PDMS壁面温度比玻璃壁面温度高．研究还发现在微通道的纵向和横向截面有温度变化．壁面温升降低双电层电荷密度．微通道纵向温度变化诱发流体压强梯度和改变微通道电场特性．微通道进流温度不改变热稳定态的温度和热发展长度．     

一种准确聚焦掠入射球面光栅单色仪的光学设计

提出了一种用于低碎屑激光等离子体软X射线光谱测试的球面光栅单色仪的光学设计方案。其设计思想是通过改变衍射光栅的偏向角使入射狭缝在所要求的波段范围内都能准确聚焦在出缝处,分析了系统的在数对单色仪技术指标的影响,优化了设计方案,使系统在13nm处的分辨率λ/Δλ≥2000（狭缝开启50um)。     

上层大气中石质流星尾迹的紫外光谱模拟

利用Sparrow的粒子碰撞理论,计算了海拔100～90 km范围内的大气中的不同初始地心坐标速度的石质流星的有效温度;分别采取不同的成分配比,给出了速度72 km·s-1的石质流星尾迹主要成分的粒子数密度;应用大型光谱合成程序Cloudy模拟了上述流星尾迹的240～400 nm波段紫外辐射,给出了若干预期的强谱线的相对强度;经比较发现,有效温度5 680 K、蒸汽分压0.1 Pa的尾迹光谱比较接近观测结果。     

双示踪元素X射线能谱诊断激光等离子体电子温度

在“星光Ⅱ”激光装置上对Mg/Al混合材料平面靶和Mg/Al示踪层金盘靶进行三倍频激光打靶实验,用平面晶体谱仪测量靶材料发射的X射线能谱,获取了示踪离子谱线实验数据.采用多组态Dirac-Fock方法计算所需原子参数,并在局域热动平衡条件下建立了双示踪离子谱线强度比随电子温度变化关系.在此基础上由双示踪元素等电子谱线法确定了Mg/Al混合材料平面靶及金盘靶激光等离子体的电子温度 关键词： 电子温度 激光等离子体 X射线能谱