孔梯度陶瓷纤维复合膜管的制备及特性

陶瓷过滤管具有孔隙率高、耐腐蚀、耐高温、机械强度高、便于清洗、使用寿命长等优点,是高温烟尘处理用的高效过滤元件.本文研制了一种具有梯度孔结构堇青石陶瓷纤维复合膜过滤元件,该过滤元件是由多孔支撑体、过渡层和分离膜层组成.其中支撑体、过渡层和分离层的气孔率分别为35～40;、50～60;和60～70;.文中主要分析了孔梯度陶瓷纤维复合膜管的材料结构和抗热震性能,同时对复合膜管进行含尘气体过滤的冷态模拟试验.对于烟气中粒径大于或等于0.1μm的颗粒,复合膜管的截留率达到99.8;以上.     

DUAL RECIPROCITY HYBRID BOUNDARY NODE METHOD FOR THREE-DIMENSIONAL ELASTICITY WITH BODY FORCE

Combining Dual Reciprocity Method （DRM） with Hybrid Boundary Node Method （HBNM）, the Dual Reciprocity Hybrid Boundary Node Method （DRHBNM） is developed for three-dimensional linear elasticity problems with body force. This method can be used to solve the elasticity problems with body force without domain integral, which is inevitable by HBNM. To demonstrate the versatility and the fast convergence of this method, some numerical examples of 3-D elasticity problems with body forces are examined. The computational results show that the present method is effective and can be widely applied in solving practical engineering problems.     

Folding Free Energy Determination of an RNA Three-Way Junction Using Fluctuation Theorems

Nonequilibrium work relations and fluctuation theorems permit us to extract equilibrium information from nonequilibrium measurements. They find application in single-molecule pulling experiments where molecular free energies can be determined from irreversible work measurements by using unidirectional (e.g., Jarzynski’s equality) and bidirectional (e.g., Crooks fluctuation theorem and Bennet’s acceptance ratio (BAR)) methods. However, irreversibility and the finite number of pulls limit their applicability: the higher the dissipation, the larger the number of pulls necessary to estimate ΔG within a few kBT. Here, we revisit pulling experiments on an RNA three-way junction (3WJ) that exhibits significant dissipation and work-distribution long tails upon mechanical unfolding. While bidirectional methods are more predictive, unidirectional methods are strongly biased. We also consider a cyclic protocol that combines the forward and reverse work values to increase the statistics of the measurements. For a fixed total experimental time, faster pulling rates permit us to efficiently sample rare events and reduce the bias, compensating for the increased dissipation. This analysis provides a more stringent test of the fluctuation theorem in the large irreversibility regime.     

非稳态油膜力作用下偏角不对中碰摩转子系统振动特性分析

建立了非稳态油膜力、碰摩力作用下,偏角不对中轴系的横向振动模型,将Jeffcott转子模型推广至约束条件下的轴系振动模型,通过引入转子间的位移约束,由Lagrange方程导出了不对中轴系系统的振动方程.仿真研究表明:由于不对中的存在,轴系横向振动是强非线性、非定常、同时含有自激励、参数激励和外激励的三自由度振动系统;由于从动轴与主动轴的不对中,导致了转轴间的运动约束,使轴系横向振动系统比Jeffcott转子动力学模型所描述的振动系统少了一个自由度.随着偏角不对中量、转轴质量比的变化,系统出现周期、概周期、混沌运动特征.不对中轴系处于概周期运动时,呈现出自激振动特征.其结果可为旋转机械故障诊断、轴系对中及设备的安全运行提供更为准确的理论参考.     

氧化铝/氮化硅双层膜晶硅钝化的开尔文探针力显微镜研究

对晶体硅(c-Si)太阳能电池而言, 氧化铝(AlOx)是一种广泛使用的钝化材料, 因为它具有优异的沉积保形性和良好的钝化质量. 为了确保AlOx发挥其良好的钝化效果, 在沉积后退火并氢化处理是必不可少的. 通过在AlOx薄膜上沉积氢化氮化硅(SiNx:H)来实现氢化, 利用开尔文探针力显微镜研究了在不同热处理和氢化作用下, AlOx/SiNx:H双层薄膜功函数的变化, 并基于沉积薄膜所含氢与固定电荷展开了讨论. 发现钝化质量和功函数之间有相关性, 影响因素包括薄膜厚度、氢化与热处理顺序.     

纳米颗粒材料表面形貌结构AFM表征中针尖干扰的修正与评价

原子力显微镜（ＡＦＭ）被广泛地用来进行纳米尺度和亚微米尺度结构材料的形貌表征,其优点是制样简单、无需进行导电处理,但会针尖与样品作用时,由于针尖自身的成像作用,导致得到的图像结果比实际结果要大,这就是针尖的放大效应,文章基于一种简单的数学模型,得到了对实测图像的修正结果,对于一般金字塔形针尖,ＡＦＭ的放大作用可导致粒子尺寸比真实尺寸大近２倍,实测图像的失真状况与针尖的形状因子、粒子的分散状态等因素     

成分无序颗粒体系中切向力的分布

采用离散元模拟研究成分无序颗粒体系中切向力的几率分布.将切向力分为主切向力和次切向力分别进行统计,结果表明主切向力与次切向力服从不同的分布.随着缺陷率的增加,主切向力由近似的正态分布变为双峰状的分布,最后变为单峰状的分布;而次切向力总是指数型分布.通过理论计算和模拟讨论了切向力分布,说明缺陷率较大的成分无序体系与结构无序体系有类似的力分布规律.     

非结构子网格压力方法

纯拉氏流体力学计算失败的根源是砂漏运动和虚假涡旋,运用子网格拉氏质量与其相关的子网格密度得到子网格压力,子网格压力产生的扰动隅角力能消除这些虚假运动,以便消除困扰拉氏流体力学算法的网格畸变带来的数值计算困难.将包括子网格压力的相容流体算法推广到非结构网格,研制包括非结构子网格压力的相容流体程序,对Saltzman活塞问题进行数值模拟,从数值结果分析可知,非结构子网格压力方法能抑制虚假涡旋,消除砂漏畸变.     

离散颗粒层被横向推移过程中的力学行为研究

研究发现,颗粒物质层被匀速推移挤压过程中,所需推移力先以线性规律增加,在某一确定点后,则会以指数规律增加.而颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质,其宏观上反映的是离散颗粒的个体性质和凝聚态物质的集体效应.颗粒与颗粒之间以及颗粒与边界之间的细观尺度接触力链的构成以及演变规律将会直接影响各种宏观受力情况,其摩擦力与挤压力便是力链的主要构成形式.围绕着定量描述细观力链特征,从而揭示力的变化规律这一目标,采用计算机模拟的方法,依照球形颗粒Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论,对重力作用下不同数目的三维等径球体颗粒层的推移情况进行了离散元仿真模拟,量化分析了推移力变化规律、各摩擦力变化规律以及力链分布规律,发现摩擦力与挤压力在颗粒堆积的不同阶段对力链的构成起到了不同的主次作用,使得力链发生强弱演变,从而发现了推移颗粒物质层时推移力的变化规律及原因.这些结果有利于从力链角度揭示颗粒内部和颗粒与各边界之间的受力情况.     

磁性量子元胞自动机功能阵列的实验研究

采用电子束光刻、热蒸镀和剥离工艺在室温下制备了多组磁性量子元胞自动机器件功能阵列. 实验研究了曝光剂量和曝光时间对三个不同间距参数磁性量子元胞自动机阵列图案的影响, 发现100 pA电子束束流和0.38 μs曝光时间可获得理想的阵列图案. 对制备的反相器阵列结构进行了磁力显微测试, 结果显示了正确的逻辑功能, 成功实现了不同间距参数功能阵列的实验制备. 此外, 实验还发现纳磁体阵列制备中容易出现缺陷, 模拟结果表明丢失纳磁体缺陷导致了信号传递反相.