A comparison of different entransy flow definitions and entropy generation in thermal radiation optimization

In thermal radiation, taking heat flow as an extensive quantity and defining the potential as temperature T or the black body emissive power U will lead to two different definitions of radiation entransy flow and the corresponding principles for thermal radiation optimization. The two definitions of radiation entransy flow and the corresponding optimization prin ciples are compared in this paper. When the total heat flow is given, the optimization objectives of the extremum entransy dissipation principles （EEDPs） developed based on potentials T and U correspond to the minimum equivalent temperature difference and the minimum equivalent blackbody emissive power difference respectively. The physical meaning of the definition based on potential U is clearer than that based on potential T, but the latter one can be used for the coupled heat transfer optimization problem while the former one cannot. The extremum entropy generation principle （EEGP） for thermal radiation is also derived, which includes the minimum entropy generation principle for thermal radiation. When the radiation heat flow is prescribed, the EEGP reveals that the minimum entropy generation leads to the minimum equivalent thermodynamic potential difference, which is not the expected objective in heat transfer. Therefore, the minimum entropy generation is not always appropriate for thermal radiation optimization. Finally, three thermal radiation optimization examples are discussed, and the results show that the difference in optimization objective between the EEDPs and the EEGP leads to the difference between the optimization results. The EEDP based on potential T is more useful in practical application since its optimization objective is usually consistent with the expected one.     

分析信息机房热环境的加权等效温差法

信息机房是集中存储和管理各类数据处理设备的建筑空间,其热环境的好坏对于各类数据处理设备的连续稳定运行具有重要意义。本文在回顾近年来对机房热环境分析、评价方面的研究基础上,提出了热量加权等效温差法,从考察传热能力损失的角度重新分析机房内的传热和流动过程。以地板送风为例,建立一个实际机房模型,通过数值模拟,将目前常用的机房热环境评价方法与加权等效温差分析结果进行对比,验证该方法的可行性。计算表明,加权等效温差分析方法不仅能有效刻画机房气流组织和热源的分布特性,还能分析由此带来的冷热气流掺混、冷量输配不均等导致机房冷却效率低下的各类因素,并提出相应的改进措施,对信息机房的节能运行有重要的指导意义。     

高频噪声激励下复合材料层合板传声损失研究

为研究复合材料层合板在高频噪声激励下的传声损失,首先基于一般层合板理论将层合板等效为单层各向异性板,进而基于SEA方法建立等效单层板传声损失模型,并计算模态密度、耦合损耗因子等重要输入参数,通过实验获取内损耗因子,最终计算其传声损失并和实验结果对比分析.研究结果表明:传声损失预测结果和实验值分布趋势基本一致,但由于SE...     

以时温等效方法研究尼龙1010应力松弛行为及使用寿命预测

以尼龙材料的应力松弛行为作为研究对象, 考察初始应变为1.0%, 2.8%和5.1%的尼龙1010样品在温度区间293353 K的松弛曲线, 采用时间-温度等效叠加方法得到了松弛模量主曲线, 计算出叠加过程中的表观活化能、 松弛过程中的活化体积和应力辅助功. 结果表明, 整个松弛过程中的表观活化能和应力辅助功表现出相同的变化趋势, 体现出松弛过程中克服运动单元位垒的过程. 当293323 K区间的松弛曲线叠加时, 随着初始应变的增加, 表观活化能和应力辅助功均逐渐降低, 有助于聚合物内部的运动单元越过能垒发生松弛, 与松弛过程中的应力辅助热活化理论相一致; 当333353 K区间的松弛曲线叠加时, 不同初始应变样品的表观活化能均为260 kJ/mol, 应力辅助功均为60 MPa·nm³, 说明松弛过程中克服运动单元的能垒与应力作用无关. 根据松弛主曲线, 计算出了尼龙1010在1.0%, 2.8%和5.1% 3种形变下, 长时间范围内应力衰减与时间的关系, 为预测实际使用过程中的应力松弛行为提供了依据.     

提高布里渊光时域反射应变仪测量空间分辨力的等效脉冲光拟合法

由于探测光脉冲宽度受到限制,布里渊光时域反射仪(BOTDR)在对光纤上的应变进行分布式测量时,空间分辨力只能达到1 m。针对布里渊光时域反射仪单次采样接收背向布里渊散射信号(BBS)需要一定的时间,提出了基于等效脉冲光的多洛仑兹拟合法以提高其应变测量的空间分辨力。该方法将探测光脉冲在布里渊光时域反射仪完成单次采样所需的时间上进行积分,将积分函数作为等效脉冲光的表达式,再根据等效脉冲光的形状将布里渊光时域反射仪接收到的背向布里渊散射谱(BBS)细分,并对它进行多洛仑兹迭代拟合,准确求得每个细分布里渊散射谱的中心频率,进而利用光纤中布里渊频移与应变的对应关系,得到光纤中与细分布里渊散射谱对应的细分光纤单元上的应变情况。实验结果表明,利用这种方法,可使布里渊光时域反射仪应变测量的空间分辨力提高至0.05 m。     

用等效替代法培养学生创新思维

创新在物理教育中的表现,最显著的方面就是实验.物理是一门以实验为基础的科学,高中物理所讨论解决的问题,虽然多数来源于实际生活,但是学生缺少实际生活经验和感性认识,对解决一些实际物理问题感到很困难.教师利用设计的简易实验来再现物理过程和物理情景,为学生提供广阔的想象空间,给学生足够的思考余地,激发学生的兴趣和求知欲,在观察中主动探索规律,寻找解决问题的物理方法,培养创新思维能力.     

蜂窝结构吸波材料等效电磁参数和吸波特性研究

根据强扰动理论,在长波长近似条件下推导出蜂窝结构吸波材料等效介电常数和等效磁导率的计算公式.电磁参数计算结果表明,蜂窝结构吸波材料等效介电常数和等效磁导率均小于吸收层的介电常数和磁导率,但等效介电常数的降幅更大,从而使等效介电常数更接近于等效磁导率,这正是吸波材料波阻抗匹配设计所需要的.反射率计算结果表明,不同的蜂窝高度,吸收层对应一最优厚度,使蜂窝结构吸波材料的反射率最低.这些结果对于蜂窝结构吸波材料设计具有一定的意义. 关键词： 蜂窝结构吸波材料 等效介电常数 等效磁导率 反射率     

基于修正等效介质理论的微纳深沟槽结构反射率快速算法研究

利用等效介质理论和严格耦合波理论研究比较微纳米级高深宽比深沟槽结构的红外反射谱,提出一种对等效折射率加入色散修正项的深沟槽结构反射率快速算法. 通过超越色散方程分析和大量计算发现,加入的等效折射率色散修正项与波长的平方成反比,并且与深沟槽结构的材料、周期和占空比有关. 这种新的计算方法可以非常精确地获得高深宽比深沟槽结构的反射率,而且明显提高了运算速度,在复杂深沟槽结构基于模型的红外反射谱测量中具有重要的应用价值,可以应用于微电子和微机电系统制造过程中高深宽比微纳深沟槽结构刻蚀进度的在线实时监测. 关键词： 深沟槽结构 严格耦合波理论 等效介质理论 反射率     

角度调谐滤光片特性分析及膜系设计

对窄带滤光片的倾斜入射特性作了分析.斜入射时其透射通带和峰值会向短波方向移动,透射曲线的稳定性跟滤光片的间隔层结构相关,多腔间使用相同的间隔层可以保证斜入射时有稳定的峰值透射率和带宽,利用该特点可以制备角度调谐窄带滤光片.透射光S和P偏振分量的中心波长随入射角度的增大出现分离现象,产生较大的偏振相关损耗.通过搭配不同厚度的高低折射率材料作为间隔层,改变其有效折射率,使其两个偏振分量的中心波长实现重合.设计了符合密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM)系统要求的低偏振相关损耗四腔窄带角度调谐滤光片膜系,其可调谐范围达20 nm以上,并评估了所设计角度调谐滤光片的调谐性能.     

基于应变梯度理论的微尺度蜂窝等效模量计算方法

本文提出了一种新的能够计及尺度效应的微纳米蜂窝等效模量的计算方法。将一种单参数应变梯度理论引入到本构方程当中,并基于能量等效原理推导了蜂窝面内等效模量地计算公式。算例分析表明,本文方法能够有效地计及尺度效应对蜂窝等效模量的影响。尺度效应与胞壁厚度和长度的值都有关,当胞壁厚度较小时,尺度效应显著,本文方法预测的模量会明显高于传统方法;而当胞壁厚度较大时,尺度效应变得微弱乃至可以忽略不计。但如果胞壁的长度/厚度比很大,则面内等效模量会趋近于0,此时是否考虑尺度效应意义不大。