均匀电场对冰晶结构及生长的影响

采用分子动力学模拟方法研究了强度为4.0-40.0 V·nm^-1的均匀电场对过冷水冰晶结构和冰晶生长速率的影响. 文中通过CHILL 算法来识别不同的冰相结构,通过拟合Avrami 公式来得到冰晶生长所需的特征时间. 结果表明,在所施加的电场强度范围内生成的冰相以立方冰为主. 随着电场强度的增加,形成的立方冰的变形程度逐渐增大,冰晶的密度从0.98 g·cm^-3 增加到1.08 g·cm^-3,同时冰晶生长的特征时间从5.153 ns 减小到0.254 ns,冰晶生长的速率逐渐增长. 对水分子的动力学分析表明,冰晶生长速率增加的部分原因是电场能够促进水分子运动到形成冰晶所需要的取向. 此外,对冰相分子形成过程的分析表明缺陷冰分子在冰晶的生长过程中扮演着中间态的角色. 随电场强度的增加,由缺陷冰转变为立方冰的比例增长的速率逐渐提高.     

基于矢量衍射理论的振幅型光子筛设计与分析

光子筛作为一种新兴的纳米成像器件,具有分辨力高、体积小、重量轻、易复制等优点,被广泛地应用到纳米光刻、大型天文望远镜、航空航天摄像等领域。为了追求高分辨力,须将光子筛的小孔直径做得非常小,但当光子筛的小孔直径远小于入射光波波长时,标量衍射理论已不再成立,必须采用矢量衍射理论来进行光子筛的设计。利用矢量衍射理论建立了光子筛的衍射模型,并基于此模型进行了光子筛结构的设计与优化。为了考察模型的有效性,进行了数值模拟。数值模拟结果表明,基于矢量衍射模型设计的光子筛的聚焦性能良好;在近场区,标量衍射模型不再适用,而矢量衍射模型却能较好地满足设计要求。     

低温回热器模型REGEN

回热器是低温制冷机的核心组件,完成回热器的热设计与结构设计等于说完成了回热式低温制冷机设计的主体。通过建立回热器内流体与回热填料的质量方程、动量方程和能量方程并求解可确定制冷机的理论设计性能指标。运用解析方法求解回热器数学物理模型相当困难,因此广泛采用数值求解方法。总结了目前国际上主流的回热器物理数学模型,介绍并比较回热器性能仿真软件REGEN、Sage和DeltaE,重点介绍REGEN的原理、特点、功能和应用等方面,并指出其不足之处和发展方向。     

Fluent数值模拟在制冷与空调领域中的应用

Fluent软件是流体力学中通用性较强的一种商业CFD软件,应用范围很广。主要介绍Fluent在制冷与空调中的应用。Fluent模拟适用于制冷领域等现代技术对过程模拟的要求,同时满足现代化生产设计,是制冷与空调设计的一个重要发展方向。阐述了Fluent模拟仿真在制冷领域的现状及发展概况;重点对Fluent在工艺过程中的模拟作了介绍。利用模型复现实际系统中发生的本质过程,并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。     

基于近红外光谱的人参与西洋参的快速鉴别研究

基于近红外光谱分析技术结合模式判别方法建立了一种人参和西洋参鉴别的新方法。收集根状、根须和粉末状的样品共90份,在有聚乙烯包装袋的情况下直接采集近红外光谱,去除原始光谱中包装袋的显著吸收后进行了MSC与一阶导数处理,然后采用移动窗口偏最小二乘法选择了建模光谱区间,分别建立了PLS-DA,PCA-DA和SVM判别模型,并对3种模型作了对比分析,结果表明SVM判别效果最优,其对预测集的正确判别率为100%。该方法准确、便捷,可实际应用于企业原料药材的质量控制,实现对原料药材的快速筛查。     

热驱动法测量光阱刚度的蒙特卡罗模拟

在应用光镊测量微米粒子或生物大分子之间力学特性之前,必须对光镊的光阱刚度进行精确标定,选择精确的标定方法对测量的准确性起着决定作用。采用Monte-Carlo方法,模拟了光阱中的一个粒子在5s时间内其位移随时间变化的信号序列,模拟采样频率为105Hz。基于不同程度噪声和光阱偏移量条件下的模拟实验数据,用三种热驱动力分析法对光阱刚度进行标定。结果表明,三种方法的理想误差均小于2.5%;将粒子位移序列的坐标减去其平均值后得到新的位移序列,然后进行刚度标定,可以消除光阱偏移引入的误差;均方位移法比功率谱法和玻尔兹曼分布法具有更好的抗噪声干扰能力。     

全息图的计算机模拟及重现

根据光学全息原理,分析了在计算机模拟中把物光、参考光和再现光离散化的方法,并对基元全息和无透镜傅里叶全息进行模拟,实验结果逼真,这有助于学生更好地理解全息摄影的相关理论,为光学全息的理论和实验教学提供了可视化的验证。     

对DSC单峰纯度测定法的评述

指出了当前流行的差示扫描量热法DSC单峰法测样品纯度所基于的假定有一些不确切的地方,并用计算机动态摸拟了DSC实验过程,结果证实了本文的论断。     

硅橡胶硫化反应场的数值模拟

以化学反应动力学原理为基础,实验确定了硅氢加成反应的动力学模型;引入 了硫化率增量的概念,获得了全量硫化率和硫化率增量的数值计算式;根据统计理 论,获得了起始分子无规分布时的交联结构参数的数值计算式;介绍了非稳态硫化 反应场的有限元模拟步骤。在此基础上,设计了硅橡胶硫化反应过程的有限元模拟 软件;应用该软件,根据输入的初边值条件,可计算任一空间点在任一时刻的交联 反应参数和交联结构参数,进而可预测制品性能、优化反应参数,或优化设计高分 子材料。最后给出了一个典型算例,并实验验证了该模拟理论及算法的合理性。     

用实验吸附等温线和计算机分子模拟表征中孔分子筛MCM-41

首先比较了表征MCM-41的两个势模型对吸附等温线的影响。发现在一维势模型 中,低压部分的吸附应与选用的势模型的势阱深度有关,而毛细凝聚发生的位置与 孔壁在离壁面较远处与流体分子的相互作用的强弱有关。然后作者使用了一个“混 合”的势模型,即采用作者提出的势函数表征孔壁中氧原子对MCM-41中流体分子的 作用,而采用Tjatjopoulos等提出的势函数近似地表征MCM-41表面硅醇基团以及一 些未知因子对流体分子的作用。虽然这种势模型仍然是一维的,但这种势模型将孔 壁内氧原子的作用和表面上非均匀性分开考虑,具有较明确的物理意义。通过计算 机模拟与实验数据的比较发现,这种势模型可以较好地拟合氮气在MCM-41中的吸附 等温线。