彰显孪生题中的比较思维

从繁杂的物理情景和物理过程中思辨"同中求异"、"异中求同",就是物理比较思维.物理比较思维能力被认为是创造性思维能力的基础,培养和发展学生创新思维能力是新课标提出的新理念.比较是在头脑中确定事物共同点与不同点的思维过程,有比较才有鉴别.通过比较,使被比事物本质特征更加清晰,从而确切认识它们的区别和联系.     

双层相变蓄能地板辐射供冷暖末端系统实验对比研究北大核心

提出了一种双层相变蓄能地板辐射末端系统,该系统上下叠放蓄热层和蓄冷层,每层都内嵌毛细管网,通过蓄能和放能,实现夏季辐射供冷、冬季辐射供暖。该系统采用电驱动热泵系统为冷热源,可以实现"移峰填谷"缓解电网压力,同时提高空调的舒适性。作者搭建了两个模拟测试房间:A房间蓄冷层在上,B房间蓄热层在上。进行了供暖和供冷实验,分别测量了在蓄能和放能过程中,末端系统各结构层温度、房间内各高度室温随时间变化的情况。结果表明:当冷热源给水温度分别为40℃和15℃时,供暖时室内温度可保持在16.5℃以上;供冷时室内温度能保持27℃以下;室内垂直温差控制在3℃以内,能满足室内环境温度和热舒适性温差要求,同时还保证热泵机组工作在良好的工况范围。实验数据对比发现蓄热层在上、蓄冷层在下的结构方案(B房间)相对更加合理,该方案辐射供暖效果好,而且能降低辐射供冷时地表温度过低引起凝露的风险。     

纳米表面相互作用及振动测头模型

如何实现高精度的测量是现代制造业及微电子技术领域的热点问题之一. 基于微纳米测头的三坐标测量机是当前实现高精度测量的重要手段. 随着测量尺寸的减小, 常用的纳米/微纳尺度的测头与待测表面之间形成静态接触, 其表面相互作用成为了影响其测量精度和可靠性的关键因素之一. 本文基于一种触发式振动测头, 研究了其动力学模型, 并通过对测头纳米尺度表面相互作用的理论分析及数值模拟, 确立了测头振动参数与表面相互作用之间的关联. 实验研究表明, 参数优化后的谐振微纳测头能有效抑制表面作用带来的干扰, 提高测量精度.     

基于单苯环分子的多晶相发光超分子弹性晶体

提出了一种利用超分子相互作用实现多晶型及晶体机械柔性制备的策略,通过对5-氨基间苯二甲酸二甲酯的结晶条件进行微调,得到了2种具有弹性的单苯环发光有机超分子晶体1B和1G.引人注目的是2种晶型的晶体均能在直形及弹性弯曲状态下有效地传导光信号,证明了它们在柔性光学器件中的实用性.本研究不仅对设计有机超分子晶体的多晶型和机械柔性具有重要的科学意义,而且对柔性晶体在光学领域的应用也具有重要的指导意义.     

双层相变蓄能地板辐射供冷暖末端系统实验对比研究

提出了一种双层相变蓄能地板辐射末端系统,该系统上下叠放蓄热层和蓄冷层,每层都内嵌毛细管网,通过蓄能和放能,实现夏季辐射供冷、冬季辐射供暖。该系统采用电驱动热泵系统为冷热源,可以实现"移峰填谷"缓解电网压力,同时提高空调的舒适性。作者搭建了两个模拟测试房间:A房间蓄冷层在上,B房间蓄热层在上。进行了供暖和供冷实验,分别测量了在蓄能和放能过程中,末端系统各结构层温度、房间内各高度室温随时间变化的情况。结果表明:当冷热源给水温度分别为40℃和15℃时,供暖时室内温度可保持在16.5℃以上;供冷时室内温度能保持27℃以下;室内垂直温差控制在3℃以内,能满足室内环境温度和热舒适性温差要求,同时还保证热泵机组工作在良好的工况范围。实验数据对比发现蓄热层在上、蓄冷层在下的结构方案(B房间)相对更加合理,该方案辐射供暖效果好,而且能降低辐射供冷时地表温度过低引起凝露的风险。     

微观作用力对肽自组装过程中结构演化的影响:分子模拟研究

本文通过全原子分子动力学研究了典型的自组装芳香二肽分子(z-FF)自组装过程的微观结构演化,探索了肽分子间以及肽分子与溶剂水分子的微观作用力在自组装各个阶段的作用.模拟结果显示,尽管π-π堆积作用占分子间作用能的比重不高,但其在自组装初期对分子聚集起到的驱动力的贡献大于非π-π堆积作用力.肽分子与溶剂水分子形成的氢键数量随着组装进程而减少,总体呈现去溶剂化效应,但同时伴随着多次再溶剂化过程.水化层中的水分子存在两种特殊的“水桥”形式,即“单分子水桥”和“水团簇水桥”,其在水化层水分子中占比在30%～70%之间涨落.水桥的涨落伴随着肽分子结构重排,在自组装各个阶段(相分离、成核、生长和纤维交联)起着重要作用.     

环形浅液池内热毛细对流的热力学特性

为了了解径向温度梯度作用下环形浅液池内硅熔体热毛细对流的热力学特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟。液池外半径r0=50 mm,内半径ri=15 mm,深度为d=3 mm。结果表明,当温度梯度较小时,流动为稳定轴对称流动,系统总熵产较小;随着温度梯度的增加,流动将失去其稳定性,首先转化为径向脉动波,此时系统总熵产呈周期性变化;温度梯度再增加时,流动转化为热流体波,系统总熵产较大,但不再随时间变化。     

基于LBM的铝微滴斜柱沉积水平偏移研究

金属微滴沉积制造技术采用逐点堆砌方式成型, 为斜柱沉积提供无支撑制造方式, 具有高度灵活性. 本文针对铝液滴斜柱连续沉积过程, 建立格子玻尔兹曼模型进行数值模拟, 研究液滴在凝固表面上的水平偏移运动. 根据表面能充放过程, 沉积运动被划分为下落、快速扩张、慢速扩张、回弹4个阶段, 其受力状态由表面能、重力势能、动能和黏性耗散趋势得到. 液滴内部流动在扩张阶段中表现为滑动状态, 而在回弹阶段中表现为滚动状态. 液滴偏移运动的加速阶段主要发生在扩张阶段, 而偏移距离则在回弹阶段中产生. 扩张阶段的受力状态表明偏移运动的主要推动力为重力和毛细力. 随着液滴轴线距离的增大, 扩张阶段中的加速段时间缩短、速度峰值提高, 使水平偏移距离呈先增大后减小的趋势, 这种阶段化特征源于加速段时长和速度极大值的竞争关系. 不同沉积高度和固液浸润度下, 偏移距离均保持相同的演化趋势. 在相同的轴线距离下, 偏移距离随固液浸润度的增大而减小, 随沉积高度的增大而减小. 通过拟合水平偏移距离演化规律、优化扫描步距, 能够实现斜柱的均匀沉积, 并使倾角与理论结果一致.      

颗粒毛细效应影响因素的离散元分析

颗粒毛细效应是指将一根细管插入填充有颗粒物质的容器中并对管施加竖直振动时颗粒在管内上升并最终达到一个稳定的高度的现象, 该现象为颗粒物料的逆重力输运提供了一种潜在的技术途径. 为探究颗粒毛细效应的影响因素, 采用离散元方法, 模拟再现了颗粒毛细效应过程,展示了不同管径下颗粒竖直方向速度演变特性, 考察了不同容器宽度和振动条件下颗粒最终毛细上升高度随管径的演变规律. 结果表明, 在容器宽度与粒径比为40、管振幅与粒径比为14.33、管振动频率为12 Hz情况下, 管径与粒径比$D/d = 3.33$时, 管内颗粒堵塞严重, 使得颗粒上升缓慢,并造成颗粒柱中断; $D/d = 8.33$时, 起初毛细上升高度增加迅速, 随后毛细上升高度的增大逐渐减缓, 管内颗粒在管径方向几乎不存在速度梯度; $D/d =15$时, 随着颗粒毛细上升高度的增大, 管内颗粒柱分离为速度截然不同的两层, 上层颗粒在管径方向几乎不存在速度梯度, 而下层颗粒存在明显的速度梯度.研究还发现, 在毛细效应能够发生的管径范围内, 存在一个对应于颗粒最终毛细上升高度最大值的临界管径, 当管径小于临界管径时, 颗粒最终毛细上升高度随管径的增大而增大, 当管径大于临界管径时, 颗粒最终毛细上升高度随管径的增大而趋于减小; 增大容器宽度,临界管径有所增大; 增大振幅、适当提高频率能够有效促进临界管径的增大.      

Ca~(2+)增敏米诺环素荧光显微成像技术应用于米诺环素的检测

应用固载表面毛细流自组装环荧光显微成像技术,建立了Ca2+增敏米诺环素荧光体系测定牛奶中米诺环残留量的分析方法。将米诺环素溶液与一定量的氯化钙溶液,pH 8.50的氨性缓冲溶液及PVA-124溶液充分混合均匀。反应10 min后,滴在疏水性载玻片表面上,微波加热,溶剂受热挥发后,形成直径约为1.7 mm,环带宽约为45.3μm的自组装环。当点样体积为0.3μL时,线性范围为5.6×10-13~1.8×10-11mol,方法的检出限(3σ)为5.6×10-14mol。应用于米诺环素胶囊中米诺环素和牛奶中残留米诺环素的检测,回收率分别为104.3%~105.0%和96.0%~105.9%,相对标准偏差(n=5)小于3.5%。