关于“ 向心加速度”的教学分析及建议

向心加速度是高中物理教学中的难点内容, 本文对人教版必修2“ 向心加速度”的教学难点进行分析, 并在此基础上对如何突破这些难点提出了5个方面的建议     

Al纳米颗粒增强微晶硅薄膜太阳电池光吸收的模拟研究

利用价格低廉、性能优良的金属纳米颗粒增强太阳电池的光吸收具有广阔的应用前景. 通过建立三维数值模型, 模拟了微晶硅薄膜电池前表面周期性分布的Al纳米颗粒阵列对电池光吸收的影响, 并对其结构参数进行了优化. 模拟结果表明: 对于球状Al纳米颗粒阵列, 影响电池光吸收的关键参数是周期P与半径R的比值, 或者说是颗粒的表面覆盖度; 当P/R=4–5时, 总的光吸收较参考电池提高可达20%. 与球状颗粒相比, 优化后的半球状Al纳米颗粒阵列可获得更好的陷光效果, 但后者对颗粒半径R的变化较敏感. 另外, 结合电场分布, 对电池光吸收增强的物理机理进行了分析.     

金属颗粒薄膜巨磁电阻效应的影响因素

研究金属颗粒薄膜的颗粒尺寸、磁性组分等对巨磁电阻效应的影响.在自由电子模型和自旋相关散射理论的基础上，计算了金属颗粒膜体系的电子平均散射势.在计算过程中将自旋相关项与宏观量相联系，得到了巨磁电阻效应与磁性成分比例、颗粒尺寸的关系.磁电阻效应的模拟曲线表明，增加磁性成分比例和减小磁性颗粒尺寸可增强颗粒膜的巨磁电阻效应. 关键词：     

流化床中瞬态颗粒浓度信号的小波分析

气固流化床内一般处于非均匀的聚式流化状态,系统中颗粒和流体分离严重,呈现流体密集的稀相和颗粒聚集的密相共存的两相结构。床内的颗粒流体两相流的主要特征在于其非均匀的两相时空动态结构,该系统在大多数的情况下处于非线性、非平衡的状态,是一种典型的耗散结构［１］。本文介绍应用小波分析技术对流化床中瞬态颗粒浓度信号进行分析,以揭示这种结构的本质特性。     

韦伯分布布谷鸟搜索算法颗粒粒径分布反演

韦伯分布在非线性寻优问题中具有较好的寻优精度和全局搜索能力,为此提出一种基于韦伯分布的布谷鸟搜索（WCS）算法来解决颗粒粒径分布反演的问题。使用WCS算法对服从Johnson’s S_B分布、Rosin-Rammler分布和正态分布的单峰颗粒系和双峰颗粒系进行颗粒粒径分布的反演,并分别与其他传统算法的处理结果进行比较。结果表明,WCS算法的整体效果优于人工鱼群算法和人工蜂群算法,且改进后的4种重尾分布CS算法的标准差比原CS算法提升2～3个数量级。目标函数散射光能加入噪声后,WCS算法比其他三种重尾分布的相对均方根误差值至少可降低1/2。使用小角前向散射测量系统对单峰颗粒系和双峰混合颗粒系进行实验研究,发现WCS算法的相对均方根误差比原CS算法降低约为40%。     

金属纳米颗粒的导入对顶发射OLED光取出影响的FDTD模拟与研究

由于有机发光二极管（OLED）中存在金属阴极和有机层界面,故部分光子会转化为表面等离子激元沿金属表面传播耗散掉。同时,金属阴极自身也会吸收部分光能量。这两种情况均会导致器件出光率降低。分析了在结构为Ag （100 nm）/MoO₃（5 nm）/NPB （35 nm）/EML （20 nm）/Alq₃（40 nm）/Al （20 nm）/MoO₃（50 nm）的器件内部引入银纳米颗粒（Ag NPs）或者金纳米颗粒（Au NPs）后器件出光效率的变化。同时,改变金属纳米颗粒的位置以观察其对出光效率的影响。利用有限差分时域法对无金属纳米颗粒的器件和金属纳米颗粒位于器件不同位置时的出光效率进行了模拟计算。结果显示,Ag NPs或者Au NPs都可以提高器件出光效率且Ag NPs优于Au NPs。在468 nm波长下,Ag NPs位于Al阴极表面、电子传输层（ETL）中间和Ag表面时器件的透光率分别是51.1%,50.5%和45.5%,而未掺杂Ag NPs的参考器件的透光率仅为43.3%。     

用于乙烯环氧化反应的CuCs掺杂银基催化剂设计

最近的理论研究筛选出CuCs掺杂Ag基催化剂是一种高效的乙烯环氧化催化剂[ACS Catal. 11,3371 (2021)]. 然而,该工作是基于研究表面建模预测Ag基催化剂的性能,在实际反应过程中,Ag基催化剂是颗粒状的. 本文结合密度函数理论、Wulff构造理论和微观动力学分析来研究Ag基催化剂在颗粒模型上的催化性能. 研究表明,CuCs掺杂Ag基催化剂在选择性和活性方面都优于纯Ag基催化剂,这一点通过实验得到了证明. 进一步地表征分析发现,CuCs掺杂能促进颗粒的生长以及颗粒的分散,从而形成富含晶界的Ag颗粒. 此外,CuCs促进了催化剂表面亲电氧的形成,这均有利于环氧乙烷的形成和解吸. 本工作为理论与实验相结合的催化剂设计提供了一个案例研究.     

基于蒙特卡罗原理的混合颗粒三相体系声衰减计算模型研究

从单个固体和液滴颗粒的声吸收和散射特性计算入手,基于概率统计的蒙特卡罗方法(MCM),将声波以离散化的声子加以处理,通过追踪其运动历程并进行事件统计,建立一种气体介质中球形混合颗粒的声衰减预测模型.对空气中铝粉颗粒和亚微米级水滴的声衰减分别计算和验证后,将模型推广至含有混合颗粒的三相体系,对铝粉和液滴构成的单、多分散混合颗粒体系进行数值研究.结果表明:两类颗粒的声吸收特性差异明显,其散射声压均随颗粒无因次尺寸kR的增加呈现从后向散射占主要地位逐渐过渡到前向增强的趋势.气液固混合颗粒三相体系中,颗粒类型对于声衰减影响明显、且随浓度的增加不同颗粒的衰减贡献不再遵循随混合比的线性递变关系;对于多分散体系而言,声衰减谱受平均粒径影响较大,对于粒径分布宽度参数则不敏感.模型可进一步结合数学反演形成混合颗粒体系测量的理论基础.     

铝颗粒粉尘对冲火焰数值模拟研究

铝颗粒由于具有能量密度高、易储存、燃烧过程不产生温室气体等优势,有望成为未来化石燃料替代的解决方案.本文建立了铝颗粒粉尘火焰的燃烧模型,其中考虑了相间传热、相变、表面化学反应、气相详细化学反应及辐射传热等过程,并针对铝颗粒粉尘对冲火焰开展了数值模拟研究.首先,通过仿真McGill大学的铝颗粒粉尘对冲火焰实验进行模型验证,并分析了实验中使用铝颗粒本身作为示踪粒子引起的气相速度测量误差,结果表明,数值模拟得到的离散相速度分布与实验结果基本一致,火焰传播速度的预测值也同实验数据吻合较好.当颗粒粒径小于10μm时,连续介质假设不再成立,相间传热模型必须考虑过度区机制,随着颗粒粒径的增加,火焰传播速度不断降低.随着对冲火焰拉伸率的增加,颗粒在火焰区的停留时间减少,并出现燃烧不完全的现象,粉尘火焰由双峰变为单峰结构.火焰传播速度随着拉伸率的增加而增大,通过线性外推可得到未拉伸的火焰传播速率约为29 cm/s.辐射引起的热损失会导致气相温度大幅降低,但辐射传热对颗粒的加热作用相对较小.