四角点简支双稳态层合板振动特性研究

双稳态层合板作为一种柔性可变体结构,为实现振动状态下的构型调控,将对其开展固有振动特性的研究.本文以四角点简支约束的矩形非对称铺设双稳态板作为研究对象,运用最小势能原理、一阶剪切变形理论、以及冯卡门几何非线性位移应变关系,得到双稳态板的两种稳态构型.首次给出了适合于四点简支的6参数构型函数与17参数构型函数,研究对比发现对于稳态构型采用17参数的构型函数结果相对更精确;对于应用线性位移应变关系的基于任一稳态构型下振动固有特性而言,这两种构型函数得到的结果基频相差2%,其它阶次频率相差也不大.随后采用6参数构型函数得到的稳态构型研究了几何尺寸、铺层数分别对两种稳态构型固有振动特性的影响.本研究对于进一步研究该类结构动态跳变机理具有重要意义.     

CO2混合工质动力循环系统的动态特性对比

利用余热回收技术回收重载柴油机缸套水及排气余热是提高能源利用率的有效手段之一。搭建了三种形式的CO₂混合工质动力循环系统,并用实验数据进行标定及验证。并针对内燃机多变工况的特点,对比了三种不同系统在不同外部条件阶跃下的动态响应特性。结果表明,预回热系统能显著提高系统的输出功。随着系统部件的增多,系统响应速度逐渐变缓。研究结果为CO₂混合工质动力循环系统的实际运行提供理论指导。     

调速对低比转数离心泵外特性和内流场的影响

调节转速可以改变泵性能,满足一定的性能需求。本文以带分流叶片的低比转数离心泵为研究对象,研究转速对其外特性和内流场的影响。结果表明:转速增加到1717 r·min^-1时,流量6 m³/h下的扬程提高到11.5 m,达到使用要求。调速后的性能基本满足泵相似定律,但增速提高了最高效率值。调速基本不影响叶轮内相对速度,但改变动扬程和势扬程。对于同一流量,增速所提高的动压在蜗壳中转化为静压。增速使得压力脉动的主要频率从4倍轴频增加到8倍。     

基于晶向优化和Sn合金化技术的一种2.45G弱能量微波无线输能用Ge基肖特基二极管

肖特基二极管是2.45 G弱能量密度无线能量收集系统的核心器件,其性能决定了系统整流效率的上限.从材料设计角度出发,利用晶向优化技术和Sn合金化技术,提出并设计了一种大有效质量、大亲和能和高电子迁移率的Ge基复合半导体.在此基础上,进一步利用器件仿真工具,设定合理的器件材料物理参数与几何结构参数,实现了一种2.45 G弱能量微波无线输能用Ge基肖特基二极管.基于该器件SPICE模型的ADS整流电路仿真表明:与传统Ge肖特基二极管相比,该新型Ge基肖特基二极管在输入能量为–10—–20 d Bm的弱能量工作区域,能量转换效率提升约10%.本文技术方案及相关结论,可为解决2.45 G弱能量密度无线能量收集系统整流效率低的问题提供有益的参考.     

基于光子晶体的有机太阳能电池研究进展

随着近几年来光伏产业的迅速发展,有机太阳能电池因其成本低、重量轻、易于成批次生产、制作工艺简单和可制备成柔性器件等优点备受研究人员关注.目前,有机太阳能电池存在光电转换效率偏低、半透明器件显色性较差等问题,光子晶体的引入为解决上述问题提供了新思路.本文从光子晶体的结构特性和优化原理入手,系统性地介绍了一维光子晶体和二维光子晶体对有机太阳能电池的优化效果,着重分析了一维光子晶体和二维光子晶体引起有机太阳能电池短路电流和光电转换效率提升的原因;另外,本文也详细阐述了一维光子晶体可用于调节半透明器件显色性的原因.最后,结合现有的有机光电器件研究进展,本文对基于光子晶体的有机太阳能电池未来的研究方向进行了展望.     

斜程能见度计算中的天空背景辐射亮度仿真与分析

从斜程能见度探测原理出发,利用SBDART(Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer)模式求解辐射传输方程,对天空背景辐射进行了详细的理论仿真与分析。利用SBDART模式自带的气溶胶模型,仿真得到了不同类型气溶胶模型在晴天条件下的天空背景辐射结果,探讨了太阳直接辐射和大气散射辐射以及不同高度上大气散射辐射的分布趋势,分析了气溶胶单次散射反照率和不对称因子对结果的影响。提出了激光雷达结合SBDART模式的实际天空背景辐射的计算方法,以实测扫描激光雷达的气溶胶探测数据作为SBDART模式的输入参数,计算获得了实际大气中太阳直接辐射以及不同高度处天空背景辐射的分布结果。为了验证结果的正确性,利用太阳光度计同步测量的太阳直接辐射,进行了对比验证,两者具有较好的一致性,相关系数达到0.99。以黑体为目标,初步探讨了天空背景辐射对斜程能见度的影响,结合激光雷达和SBDART模式所得到的实际天空背景辐射可为斜程能见度精确反演提供保证。     

氩气感应耦合等离子体速度与温度数值模拟

为了获得用于研究再入飞行器热防护系统的感应耦合等离子体风洞流场数据,基于流场、电磁场和化学场的多场耦合建立了非平衡态感应耦合等离子体数值模型。利用该模型对不同入口质量流率和不同工作压力下的感应耦合等离子体进行了数值模拟,得到了相应工作参数下感应耦合等离子体温度与速度的分布特性。计算结果表明:等离子体中心线上的速度随着入口质量流率的增大而增大,而随着工作压力的增大而减小;同时,等离子体中心线上的温度随着入口质量流率的增大而减小,而随着压力的增大先减小后增大。这些结果可为感应耦合等离子体风洞优化设计及其工业应用提供理论指导。     

有限元模型阻尼特性的复参数修正方法研究

阻尼对于结构动力学响应具有重要的影响,但有限元模型一般很难对阻尼特性进行精确建模.基于实测频响函数,研究了一种有限元模型阻尼特性的复参数修正方法.以待修正区域各单元质量、刚度矩阵的比例修正系数为复修正参数,建立了单元矩阵比例修正的灵敏度方程直接算法,并对比分析了复修正参数与不同阻尼特性之间的数学关系.以六自由度集中参数模型和25杆平面桁架模型为例,验证了复参数修正方法在阻尼特性修正中的有效性.     

近爆作用下中空夹层超高性能钢管混凝土柱的抗爆性能

为研究中空夹层超高性能钢管混凝土(Ultra-high performance concrete-filled double skin steel tubes, UHPCFDST)柱在近爆载荷作用下的抗爆性能,建立了TNT炸药-UHPCFDST柱-空气三维有限元模型,采用ALE多物质流固耦合算法分析了UHPCFDST柱在近爆作用下的损伤机理、能量吸收特性和影响参数,计算结果表明:UHPCFDST柱在近爆作用下的典型破坏模式为钢管的塑性变形和混凝土芯柱的凹陷破坏,且混凝土芯柱的损伤过程可以分为3个阶段;与填充普通混凝土柱相比,UHPCFDST柱具有优异的抗爆性能;在一定范围内,减小截面空心率可以有效提升UHPCFDST柱的抗爆性能;增加内外钢管厚度均可提升UHPCFDST柱的抗爆性能,但增加外层钢管厚度时提升效果更显著;有无轴压对UHPCFDST柱的变形有较大影响,在一定范围内增加轴压比有利于抵抗整体变形,但同时局部变形增大,当轴压比较大时,UHPCFDST柱在近爆载荷和轴向载荷作用下失去承载能力。     

可控化学腐蚀法制备碳化硅量子点及其表面修饰

通过可控的化学腐蚀法完成了对碳化硅量子点的制备,而后经超声空化作用及高速层析裁剪获得水相的碳化硅量子点溶液,利用化学偶联法,一步实现了SiC量子点的表面物化特性调控。通过对制备工艺参数调整前后量子点微观形貌、光谱特性的表征,结果表明:腐蚀次数、腐蚀剂组分及腐蚀剂配比是影响碳化硅量子点光致发光效率的主要因素,调整腐蚀次数与腐蚀剂组分的配比,同时加入偶联剂分析纯硫酸,当以V(HF)∶V(HNO₃)∶V(H₂SO₄)=6∶1∶1(体积比)的组分及比例腐蚀球磨后的β-SiC粉体时,制备出的水相碳化硅量子点光致发光相对强度最为理想。同时对碳化硅量子点表面巯基的形成机制与修饰稳定性进行了初步分析。