拖曳体激发内波时空特性实验及其理论模型

在具有密度跃层的分层流体中,采用沿水槽中纵剖面对称布置电导率探头阵列的方法,对1个球体和2个不同长径比细长体在拖曳运动下激发内波的时空特性进行了系列实验.结果表明:存在一个与长径比近似为线性关系的临界Froude数Frc,当FrFr_c时,内波相关速度均与物体运动速度一致,体积效应内波为主控内波,内波波高均随拖曳速度增大而先增大后减小,Lee波峰值对应速度随长径比增大而增大;当FrFr_c时,内波相关速度均小于物体运动速度,其相关速度Froude数Fr_(iw)均在0.43—1.18之间的一个条带内变化,尾迹效应内波为主控内波,内波波高均随拖曳速度增大而近似线性增大.此外,从波形结构上看,体积效应内波关于水槽中纵剖面是对称的,而尾迹效应内波关于水槽中纵剖面是不对称的.结合上述实验结果,在已有针对拖曳球产生内波的等效源理论模型基础上,针对体积效应内波,提出了不同长径比模型的等效源移动速度和体积的设置方法;针对尾迹效应内波正对称和反对称这一特性,提出了正对称组合源和反对称组合源理论模型及其参数设置方法.所得计算结果在波高、波形结构和波系分布上与实验结果符合良好,表明了所提出的理论模型及其参数设置方法的合理性和有效性.     

异向混合光栅薄膜太阳能电池光吸收分析

为了分析混合光栅对硅薄膜太阳能电池光吸收的影响,在硅层厚度等效一致的条件下,设计了单一形状、同向和异向混合形状光栅单晶硅太阳能电池结构.利用时域有限差分法分别优化计算了各种混合光栅的最佳尺寸、光生电流密度和光吸收效率,发现异向混合结构的Ag光栅比其他结构具有更好的光吸收能力.通过电磁场强度分布图分析了混合光栅结构的吸收增强机理,并针对异向混合光栅,计算了不同光栅数量组成结构的光生电流密度.同时,利用光吸收增强因子定量分析得出一个三角凸型和一个抛物线凹槽是异向混合光栅最佳数量组合.有规律地改变这种混合光栅的宽度比和高度比,计算光生电流密度.结果发现当宽度比为1∶1,高度比在一个小范围内(0.67～1.86)波动时,这种异向混合结构比平板太阳能电池的光生电流密度提高了62.9%.研究结果可为薄膜太阳能电池的结构和参数设计提供参考.     

A composite micromotor driven by self-thermophoresis and Brownian rectification

Brownian motors and self-phoretic microswimmers are two typical micromotors, for which thermal fluctuations play different roles. Brownian motors utilize thermal noise to acquire unidirectional motion, while thermal fluctuations randomize the self-propulsion of self-phoretic microswimmers. Here we perform mesoscale simulations to study a composite micromotor composed of a self-thermophoretic Janus particle under a time-modulated external ratchet potential. The composite motor exhibits a unidirectional transport, whose direction can be reversed by tuning the modulation frequency of the external potential. The maximum transport capability is close to the superposition of the drift speed of the pure Brownian motor and the self-propelling speed of the pure self-thermophoretic particle. Moreover, the hydrodynamic effect influences the orientation of the Janus particle in the ratched potential, hence also the performance of the composite motor. Our work thus provides an enlightening attempt to actively exploit inevitable thermal fluctuations in the implementation of the self-phoretic microswimmers.     

μ-氧-双[meso-四(对烷氧基苯基)卟啉合铝(III)]的合成、表征和液晶性能研究

合成了一系列未见文献报道的μ-氧-双[meso-四(对烷氧基苯基)卟啉合铝(Ⅲ)]配合物. 用UV-vis, ¹H NMR, IR, MS和元素分析对各个化合物的结构进行了表征和确认, 发现在该系列配合物中两个卟啉分子通过Al—O—Al键形成二聚体. 用差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(PM)研究了其液晶性, 发现其中九个配合物具有液晶性, 多为升温单变液晶, 有一至两个中介相, 有确定的相转变温度、热焓和相变区间. 考察了取代基、金属离子和配合物的空间结构对液晶性能的影响.