基于正交试验的光声池气流性能模拟及参数优化

基于光声光谱原理的气体浓度检测是光声技术最典型的应用。与其他光谱气体检测方法相比,光声气体检测技术主要具有结构简单、探测器不受波长限制、零背景噪声、成本低等优点。它在气体检测领域得到了广泛的认可和应用。作为光声光谱气体检测系统的核心部件,光声池的性能将直接影响系统的检测结果。因此,光声池的优化设计已成为该领域的研究热点。当前,针对光声池的优化主要是基于系统静态条件,关于光声池腔内气体流动性能及动态时间响应的研究报道较少。由于光声池在动态检测条件下的气体扰动及系统检测噪声具有一定影响,因而对于光声池的相关参数进行进一步的探索与优化,改善光声池腔内气体流场分布、动压特性及其气体浓度平衡时间对于提升光声光谱的气体检测性能具有重要意义。为此,以传统的圆柱形光声池为基础,基于三维流场数值模拟方法建立了光声池腔内流场的稳态和瞬态模拟模型,计算获得了光声池腔内气体流场分布及其气体浓度平衡响应规律,结果表明,减少光声池腔内气流流速及优化光声池中的过渡结构将会改善气流引发的动压波动以及缩短腔内气体浓度调节时间。以光声池的缓冲腔与谐振腔过渡处圆角、辅助孔数量、辅助孔半径、辅助孔中心圆半径以及进气速度5个参...     

近玻尔速度能区高电荷态离子与激光等离子体相互作用实验研究装置

近玻尔速度能区高电荷态离子在稠密等离子体中的能量损失是强流重离子束驱动的高能量密度物理等前沿研究中的核心物理问题之一.基于中国科学院近代物理研究所的320 kV实验平台,新建立了一套近玻尔速度能区离子束与激光等离子体相互作用的实验研究装置,用于开展高精度的离子能量损失和电荷态研究.本文将详细介绍该装置的特点,包括脉冲离子束(≥200 ns)的产生与调控、高密度(10¹⁷—10²¹ cm^–3)激光等离子体靶的制备、等离子体参数诊断与离子的高精度测量(<1%)等.基于该装置已开展了百keV的质子束和4 MeV的Xe¹⁵⁺离子束与激光Al等离子体靶相互作用的实验,并取得了相应的结果.本实验装置能够为中国在近玻尔速度能区高电荷离子与稠密激光等离子体相互作用研究提供高精度的实验数据,以促进理论工作的发展.     

面向纯相位型全息显示的自适应混合约束迭代算法

纯相位型计算全息图舍弃全息面上的振幅信息,降低了全息显示的图像质量.迭代法通过多次正、逆向的波前传播计算,优化了纯相位型计算全息图的相位轮廓,提升了全息再现的图像质量.然而,传统迭代法可能存在迭代发散、收敛速度偏慢以及再现质量受限等问题.本文提出了一种基于角谱传播模型的自适应混合约束迭代算法,通过在迭代中加入自适应的反馈机制和频带约束策略,增加了迭代优化的自由度,提升了迭代的收敛性和全息再现的图像质量.仿真和实验结果表明,提出的算法能够在较短的计算时间内获得更高重建质量的纯相位型计算全息图,对于高质量的全息显示具有重要应用价值.     

强磁场对不同厚度Fe-Ni纳米多晶薄膜的生长过程及磁性能的影响

有无6 T强磁场条件下, 利用分子束气相沉积方法制备了21 nm和235 nm厚的Fe-Ni纳米多晶薄膜. 研究发现, 0 T时, 21 nm厚的薄膜是晶粒堆叠而成, 晶粒尺寸为6–7 nm; 6 T时, 21 nm厚的薄膜首先在基片表面形成了晶粒相互连接的5 nm平坦层, 晶粒沿基片表面拉长, 随后以6–7 nm尺寸的晶粒堆叠而成; 0 T时, 235 nm厚度的薄膜生长初期平均晶粒尺寸为3.6 nm, 生长中期平均晶粒尺寸为5.6 nm, 生长末期薄膜近似柱状方式生长, 晶粒沿生长方向拉长; 6 T时, 235 nm厚度的薄膜在基片表面也形成了晶粒相互连接的5 nm平坦层, 晶粒沿基片表面拉长, 随后以尺寸均匀的6.1 nm晶粒堆叠而成; 而且, 6 T强磁场使得不同厚度薄膜的面外与面内矫顽力都降低.     

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建立了主动式内热源激励的红外无损检测平台,并进行了不同缺陷大小的EAST W/Cu面向等离子体部件(PFC)的无损检测实验(NDT),得到试件表面的红外热图。通过最大温差值融合法消除由试件表面发射率不均匀引起的温度误差,通过快速离散傅里叶变换法提高了图像的信噪比,实现了对W/Cu面向等离子体部件缺陷的分辨。通过数值模拟的手段对可能影响该检测技术的关键因素进行了定量分析。     

大位移井旋转套管固井顶替模拟分析

旋转套管固井可以改变顶替过程中流体的流场,增加周向的旋流和回流作用,更好地保障顶替界面稳定性,提高固井顶替效率。借助计算流体力学软件对大位移井旋转套管固井顶替进行数值模拟,并得到不同井斜角和井径扩大率条件下的最低套管旋转转速。结果表明:同一套管旋转速度,切向速度随着无量纲环空半径的增加而降低,随着井斜角的增加,截面旋流数在不同位置处各异,但总体趋于减小,套管旋转固井顶替效率明显改善,井斜角越大,改善效果越好;偏心度越大,环空同一位置处旋流数越大,窄间隙的旋流数明显高于宽间隙的旋流数,在偏心度大于0.4以后,顶替效率增加效果明显;环空截面同一位置处,井径扩大率越大,其产生的旋流数越大,旋流程度增强,有利于水泥浆固井顶替;采用旋转套管固井能有效改善复杂井眼条件下大位移井固井顶替质量和顶替效率。     

培养基种类及激素配方对青钱柳悬浮细胞次生代谢物质积累的影响

以青钱柳无菌苗诱导出的愈伤组织为材料进行悬浮培养,通过控制基本培养基的种类和激素配方,初步筛选出适合于青钱柳次生代谢产物生产的植物悬浮细胞培养体系。结果表明:青钱柳悬浮细胞培养的最佳基本培养基为MS培养基,激素配方为1.0 mg/L NAA+0.5 mg/L KT;有利于青钱柳悬浮细胞的干质量增加、次生代谢产物生产的基本培养基为MS培养基;有利于青钱柳悬浮细胞总黄酮积累的激素配方B1为1.0 mg/L NAA+0.5mg/L KT,有利于青钱柳悬浮细胞多糖积累的激素配方B3为1.0 mg/L IBA+0.5 mg/L TDZ,有利于青钱柳悬浮细胞总三萜积累的激素配方B2为0.5 mg/L 2,4-D+0.3 mg/L NAA。     

不同起爆方式下对圆弧形聚焦战斗部模拟仿真

基于产生聚焦式杀伤破片的目的,利用爆轰波传播理论和数值仿真方法,分析了起爆方式对圆弧形聚焦战斗部破片飞散规律的影响. 理论计算和模拟仿真的结果表明:起爆方式对圆弧形聚焦战斗部的破片飞散规律有很大影响. 起爆方式不同引起爆轰波对壳体的入射角不同,从而影响破片的偏转角和破片飞散初速,最终影响破片的聚焦效果,其中以中心轴线起爆的破片更集中.     

气液两相流临界分配特性及相分离控制

为实现对气液两相流的均匀分配,提出了一种由旋流叶片、整流器以及两个分流喷嘴组成的新型分配装置。其工作原理是:通过旋流叶片将来流调整为均匀环状流型,以保证两分流喷嘴入口接触气液两相流的几率相等;通过喷嘴加速两相流达到当地声速,形成临界流动,以克服喷嘴下游各支管路阻力特性不一致所导致的相分离。在气液两相流实验环道上开展了实验测试,实验分配器分流喷嘴喉部直径为8mm,扩张角为21°。实验气相折算速度范围为7~20m/s,液相折算速度范围为0.013~0.16m/s,出现的流型包括波浪流、段塞流以及半环状流。结果表明:在喷嘴喉部气液混合物速度达到声速的条件下,气液相分流系数接近理论值0.5,不受上游流型以及气液流速的影响。侧支管干度与主管干度最大偏差小于±5%,而当液相折算速度小于0.02m/s时,无法形成均匀环状流,气相更容易进入侧支管。提高液相折算速度以及喷嘴差压在分配总压降中所占比重,将有助于降低相分离程度。所提出的分配器结构紧凑,无分离装置和控制元件,基本无需维护,有望在高压两相流分配系统中获得广泛应用。     

不同贮藏温度对4种杨树花粉生活力的影响

采用花粉离体培养的方法对不同温度条件下贮藏的4个杨树无性系花粉活力进行了研究,并对超低温贮藏1年后杨树花粉用于杂交育种的可行性进行了研究。结果表明,杨树花粉在离体培养28 h萌发率达到最大。贮藏3个月后,-20℃贮藏条件下4个杨树无性系花粉的萌发率最高,分别是:白杨84 K为36%,白杨毛新杨×银灰杨为35.2%,中菏1号为39.2%,钻天杨为41.9%。-80℃贮藏1年后的花粉仍具有生活力,能够正常授粉并获得正常发育的种子。