电磁发射器轨道磁锯效应的数值模拟

电磁轨道发射器轨道表面裂纹引起的磁锯现象严重制约着发射器的使用寿命。为了更好地分析这种现象,建立了二维情况下的磁扩散方程和热传导方程。结合有限元软件COMSOL Multiphysics中的固体力学模块,对轨道表面裂纹处的电磁、热和力学行为进行了仿真分析。求解过程考虑了材料参数随温度的变化。结果表明,电流在裂纹处绕行,引起尖端局部电流密度过大是导致磁锯效应的重要原因。加载电流峰值为0.8 MA时,裂纹尖端处最大电流密度可达1010 A/m2量级。此外,对裂纹形状的分析表明,裂纹尖端张角越小,电流的聚集现象越严重,产生的温升也越大。     

GaN基高压发光二极管理想因子与单元个数关系研究

理想因子能够反映电流、载流子泄漏以及缺陷导致的非辐射复合等现象. 针对目前报道的GaN基发光二极管的理想因子的问题, 通过对高压发光二极管I-V曲线的拟合计算出了理想因子n的数值, 分别讨论了12 V, 19 V, 51 V 和80 V GaN基高压发光二极管的理想因子与其结构中串联晶粒个数的关系, 分析了理想因子大小与光谱半高宽(FWHM)的变化关系. 另外, 还对电流拥挤效应对理想因子的影响进行了分析. 结果表明: 高压发光二极管理想因子n随串联晶粒个数的增加几乎为线性规律增加, 高压发光二极管理想因子n是由其串联单元理想因子之和构成的. 这对GaN基高压发光二极管理想因子的研究具有参考价值.     

LBM-DEM四向耦合喷动床内介尺度模拟与分析

研究喷动床内颗粒的流动特性对于喷动床的设计和优化具有重要意义。基于气固两相流流动的LBM-DEM四向耦合模型,对单孔射流喷动床中颗粒的流动进行数值模拟。其中,气相采用修正的格子玻尔兹曼方法,颗粒相采用离散单元法,流固之间受力的双向耦合基于牛顿第三定律,颗粒与颗粒及颗粒与壁面的受力双向耦合采用软球模型。模拟得到了流化过程、颗粒与气体的速度分布、床层膨胀高度变化以及床宽对流化过程的影响。结果表明,喷动床内存在强烈的内循环,床宽增加导致颗粒运动能力减弱,射流速度增加使颗粒运动更加剧烈,床层膨胀高度增加。     

酸敏感连接单元的合成及其在两亲性嵌段共聚物中的应用

合成了一类基于四氢吡喃/四氢呋喃醚结构的酸敏感连接单元1a和1b,该连接单元的两端均为易反应的活性官能团,其结构经1H NMR、13C NMR、IR和HRMS表征,并合成了一种含四氢吡喃醚结构的模型化合物以及含四氢呋喃醚结构的两亲性嵌段共聚物,其中聚乙二醇(PEG)为亲水片段,聚乳酸(PLA)为疏水片段,其结构经1H NMR、IR以及GPC的表征,并测定了该嵌段共聚物自组装胶束的粒径大小、临界胶束浓度(CMC)以及常温下的稳定性.实验结果表明该类酸敏感嵌段共聚物自组装胶束具有良好的发展前景.     

风沙运动的电场-流场耦合模型及气固两相流数值模拟

沙尘暴和尘卷风等风沙运动的静电场是空气流场中沙粒间的碰撞摩擦带电及沙粒粒径的分层效应引起的, 本文耦合沙粒摩擦荷电模型和风沙运动气固两相流模型, 提出了离散单元法与计算流体动力学结合的数值方法. 数值模拟计算表明电荷呈中性的沙粒临界直径为300 μm; 在充分发展的水平风沙流中, 细小的沙粒带负电, 较大直径的沙粒带正电, 所模拟的沙粒带电的荷质比及水平风洞试验段的电场强度与实验测量值一致, 验证了风沙运动的电场-流场耦合模型及数值计算方法的合理性. 本文基于沙粒摩擦荷电机理的风沙运动气固两相流模型提供了理解风沙运动静电场产生的一种物理机理.     

Coupling of two-dimensional atomistic and continuum models for dynamic crack

A concurrent multiscale method of coupling atomistic and continuum models is presented in the two-dimensional system. The atomistic region is governed by molecular dynamics while the continuum region is represented by construct- ing the mass and stiffness matrix dependent on the coarsening of the grids, which ensures that they merge seamlessly. The low-pass phonon filter embedded in the handshaking region is utilized to effectively eliminate the spurious reflection of high-frequency phonons, while keeping the low-frequency phonons transparent. These schemes are demonstrated by numerically calculating the reflection and transmission coefficient, and by the further application of dynamic crack propa- gation subjected to mode-I tensile loading.     

KDP晶体微纳米加工表层缺陷对其激光损伤阈值的影响

使用有限元方法分析了在激光辐照条件下,KDP晶体已加工表面存在的残余内应力、微裂纹及微孔等多种微纳米加工表层缺陷对晶体激光损伤阈值的影响。通过分析发现:KDP晶体微纳米加工表层缺陷的存在,会影响晶体表面的温度场及热应力场的分布,使入射激光的能量积聚在缺陷附近的很小范围内,造成晶体缺陷处产生局部熔融现象,从而使KDP晶体产生损伤,降低KDP晶体的激光损伤阈值。针对微纳米表层的微裂纹进行了损伤阈值测试实验,结果表明微裂纹的存在会降低KDP晶体的激光损伤阈值(约降低3J/cm2),实验结果与仿真结果符合得很好。     

一种基于材料细观特征量的PBX拉伸强度理论模型

为给塑性黏结炸药(PBX)的力学强度设计提供支撑、探索材料细观特征量与材料强度之间的定量规律,应用微裂纹扩展区理论,将PBX炸药的单轴拉伸过程中力学响应特征的变化归结为扩展裂纹取向角度的增加,将扩展裂纹最大取向角与拉伸强度相关联,构建了基于材料细观特征量的拉伸强度理论模型,并采用不同温度的单轴拉伸实验验证了该理论模型的有效性。研究表明:该拉伸强度理论模型可以实现对PBX炸药拉伸强度与炸药微裂纹密度、颗粒/黏结剂界面性能以及颗粒/黏结剂体系的表观杨氏模量、泊松比等细观特征量之间关系的定量描述。     

室温CH腔体的单元腔近似优化

 CH（cross-bar H-type structure）结构是近几年提出的一种适用于低β的新型DTL(drift tube linac)加速结构,同IH（interdigital H-type structure）结构相比,CH结构可以工作在更高的频率（150~700 MHz）下,从而可以得到更高的输出能量（150 MeV）。由于DTL腔体为准周期结构,通过对单元腔的MWS(microwave studio)模拟及优化,得到了工作频率为350 MHz,单核能从6 MeV到66 MeV时的腔体并联阻抗及其它腔体参数,并对腔体单元数对腔体特性参数及谐振频率的影响做了定性分析。分析表明：对于CH结构,其有效并联阻抗远大于传统的DTL结构,对于350 MHz的工作频率,在6 MeV时将近100 MΩ/m,即使在能量高达66 MeV时,其有效并联阻抗也大于40 MΩ/m;单元腔近似是一种非常有效的分析DTL加速结构的方法,单元腔计算结果和整腔计算结果相比,谐振频率的相对偏差小于1%; 对于有效并联阻抗的计算,误差也在10%之内。     

邻苯二甲酸二甲酯晶体中裂纹愈合效应的力学谱研究

推广应用应力诱导裂纹和裂纹愈合的新方法（RMS-CH方法,Wu等,Appl. Phys. Lett. 92 011918-1（2008））于晶体材料的应力诱导裂纹和裂纹愈合过程的实时检测.对邻苯二甲酸二甲酯晶体的测量结果表明,在定升温速率条件下：1）裂纹愈合的速率随温度变化表现为较为尖锐的单峰,对应的峰温可以作为裂纹愈合的特征温度T^c_ch,且T^c_ch=206 K;2）裂纹愈合速率峰是不对称的 关键词： 裂纹愈合 晶体缺陷 力学谱