基于面积折减等效模型的光电倍增管水下内爆机理研究

光电倍增管(photomultiplier tube，PMT)是中微子探测器的核心部件，是由玻璃材料制成的内部真空的薄壳结构，排列在深水中工作，若一个PMT被压溃会产生内爆冲击波，会引起周围PMT发生殉爆。针对PMT内爆，建立了PMT内爆数值计算简化模型，并将计算与试验结果进行对比，验证简化模型的合理性。在此基础上，提出了基于面积折减等效模型的PMT内爆计算方法，通过等效模型分析了防护装置破口面积对PMT内爆的影响，得出随着防护装置破口面积的减小，水流碰撞发生PMT内爆的时刻相应提前，内爆产生的冲击波脉宽基本保持不变，冲击波压力峰值明显减小。该研究有利于找到有效的PMT内爆防护方法。     

盘旋螺旋槽管强化传热研究

用实验的方法以水为介质研究了同轴换热器的流动与传热,Re范围为30000到100000。研究表明管内摩擦阻力系数是相同情况下圆管的4到5倍,总体传热系数随管内Re的增大而增大,当Re较大时提高壳侧速度对换热性能的提升更有利。采用数值模拟的方法分别研究了同轴换热器整体的换热与流动,且和实验结果进行了比较,研究表明,受离心力的影响流体在管内产生了掺混流动,掺混流动的程度随螺距的减小而加剧,增加槽深减少了参与掺混的流体量,流体之间的掺混对换热具有积极的影响。     

管身对中口径电磁轨道炮的影响分析

以脉冲电流作为激励的电磁轨道炮无可避免地在不锈钢管身上感应出巨大涡流,涡流不仅自身损耗能量,而且削弱电枢的推进力,降低发射效率。为深入研究管身对电磁轨道炮的影响,结合场路模型计算了电磁轨道炮系统的发射效率和涡流能耗,讨论了不同管身结构和材料下的发射效率,进一步分析了管身对电磁轨道炮力学特性的影响。结果表明:基于10MJ脉冲电源的中口径电磁轨道炮,其不锈钢管身将大幅削弱系统的发射效率,管身涡流能耗比炮口动能的一半还多;采用层压式结构的高导磁材料作为管身,发射效率的提升尤为明显;管身对电枢轴向力的削弱是导致发射效率下降的根本原因,对电枢径向力的削弱则不利于电枢和轨道的良好接触,从而增加接触电阻,降低发射效率;但是对身管各部件径向力的减小有助于降低身管所需预紧力。     

三轴速调管放大器自激振荡诊断

为满足X波段三轴速调管放大器(TKA)各腔内部自激振荡的诊断需求,设计了一种结构简单紧凑、无需外部密封结构的新型波导耦合器。利用小孔耦合原理和CST仿真软件,针对TKA中常见的自激振荡TE61模式,对该耦合器的耦合特性进行了理论分析和仿真设计。结合PIC方法,建立了利用该耦合器诊断TKA同轴漂移管内传输微波频谱特性的物理模型。通过仿真计算,验证了所设计的耦合器用于TKA自激振荡诊断的有效性。     

140 GHz回旋管准光模式变换器的设计（英）

针对一种由Denisov型辐射器和第一面镜为准抛物镜的四级反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计。利用耦合模理论和矢量绕射理论设计了波纹波导准光模式变化器,通过编写仿真程序进行数值优化完成了140 GHz,TE28,8回旋管准光模式变换器的设计。仿真结果表明,抛物面反射镜的焦距对矢量高斯效率影响较大,输出窗口处得到了较好的高斯波束,标量高斯效率达到98%,矢量高斯效率达到90%。     

中温冷水机组诱导系统分析

中温冷水机组诱导系统由三部分组成:中温冷水机组、集约型空气处理机组、末端诱导室。集约型空气处理机组采用椭圆管换热技术实现13℃低温送风的同时,将供回水温度提高至10/20℃。对该系统及一次回风系统进行分析,对比结果发现,处理相同房间空气时,中温冷水机组诱导系统的输入比一次回风系统输入少178.28k W,可节能42.29%;中温冷水机组诱导系统的损失比一次回风系统的损失低,两系统对应效率分别为9.49%和5.58%。     

前沿动态CSCD

对比激光辐射：纳米光学天线新进展
　　美国伯克利实验室的研究人员研发出一种纳米光学天线,可极大增强原子、分子和半导体量子点的自发辐射。该进展为发光二极管在短距光通信,包括光学互连芯片和其他潜在应用方面取代激光器开启了大门。伯克利实验室材料科学分部的电气工程师 Eli Yablonovi 说：“与受激光辐射相比,自发光辐射一直不被重视”。“但是,利用恰当的光学天线,自发光辐射实际上可以比受激光辐射更快。”Yablonovitch任教于加州大学伯克利分校,指导美国国家科学基金会中心从事节能电子科学（E3S）的研究,同时他也是伯克利Kavli 能源纳米科学研究所（ Kavli ENSI ）的成员之一。他率领的团队,使用金制成的外部天线,使铟镓砷磷制成的纳米棒的自发光辐射有效增强了115倍。这个接近200倍的增加,在减小受激光辐射和自发光辐射速度差方面,具有里程碑意义。当增加到200倍时,自发辐射率会超过受激辐射率。 Yablono-vitch说,“我们相信利用光学天线,自发辐射率增强有可能超过2500倍,同时保持50％以上的发光效率,”采用光学天线增强型发光二级管替换微芯片上导线,将实现更快的光互连和更强的计算能力。该项研究成果发
　　表在美国国家科学院学报（ PNAS）中,论文题为“光学天线增强型自发光辐射”。在高科技的世界,激光无处不在,已经成为高速光通信的主力。然而,激光在诸如1m或更小的短距光通信方面也存在弊端--他们消耗过多电能,通常会占用太多空间。发管二极管将成为更有效的替代选择,但却受限于它们的自发辐射率。     

紫外分光光度法测定空气中沥青烟

煤焦油加工过程中产生的沥青烟是主要的大气污染物之一,它以颗粒态、气溶胶和蒸汽态形式存在。目前,国家标准BG-HJ/T 45-1999规定用重量法测定固定污染排放源沥青烟的浓度,而对环境空气中沥青烟的检测则没有规定专门的测定方法,为此,本工作参考了《环境水质监测质量保证手册》[1]和《固定源沥青烟测定方法》[2],同时结合环境空气中其它污染物的测定方法,在此基础上进行试验,发现用环己烷作吸收剂,吸收以蒸汽态和气溶胶     

紫外荧光硫分析仪用燃烧管的结构改进研究

对紫外荧光硫分析仪用石英燃烧管进行了结构改进,在原结构设计的基础上,增加了裂解氧预热管、挡板和氧气反吹口等。实验表明,相比于原结构设计的石英燃烧管进样量20μL和检出限0.2 mg/L,改进后的燃烧管进样量提高到了100μL,检出限达0.05 mg/L,线性范围为0.1～600 mg/L,相关系数大于0.999。采用改进后的燃烧管测定10.0 mg/L硫含量标准物质,其相对偏差为–1.5%～3.1%,测定结果的相对标准偏差为1.77%(n=10),两者均符合油品硫含量检测要求。改进后的燃烧管可替代市场上的其它国产石英燃烧管,进行油品中硫含量的测定。     

基于能量传递规律的海洋立管涡激振动抑制研究

涡激振动是造成海洋立管疲劳损伤的重要因素, 抑制振动能够保障结构安全, 延长使用寿命. 多数涡激振动抑制方法基于干扰流场的方式, 但在复杂环境条件下, 仅通过干扰流场对振动的抑制效果有限. 因此, 从结构层面考虑开展了海洋立管涡激振动抑制研究. 基于能量传递的理论, 阐述了立管涡激振动过程中的能量传递规律. 振动能量以行波形式由能量输入区传播至能量耗散区, 主要在能量耗散区被消耗. 通过局部增大能量耗散区的阻尼, 增加振动能量在传播过程中的消耗, 实现涡激振动抑制. 为了求解立管涡激振动响应, 构建了尾流振子预报模型, 并根据实验结果验证了理论模型的可靠性. 基于理论计算得到的能量系数, 判定立管涡激振动的能量输入区和能量耗散区. 通过对比立管增大阻尼前后的响应, 分析了涡激振动抑制效果. 研究结果表明: 在能量输入区增大阻尼对涡激振动的抑制效果并不显著; 在能量耗散区增大阻尼使能量衰减系数达到临界值之后, 能够显著降低立管上部和底部的涡激振动位移; 当能量衰减系数超过临界值后, 继续增大耗散区阻尼对涡激振动抑制效果的提升不明显.