均匀电场对冰晶结构及生长的影响

Homogeneous crystallization of supercooled water under electric field with strength ranging from 4.0 to 40.0 V·nm^-1 was investigated by using molecular simulation technique. The liquid-solid transition was successfully obtained based on ice component analysis using the CHILL algorithm. The analysis suggested that the produced crystalline was cubic ice dominant. The influence of the field strength on the structure and the growth rate of the ice was studied. The results revealed that the presence of an electric field drove the system to crystallize rapidly into dense and distorted cubic ice. The density of the crystals increased as a function of the field strength, from 0.98 to 1.08 g·cm^-3. The growth rate of the ice nucleus increased along with the field strength according to the characteristic time derived from the Avrami equation which ranged from 0.254 to 5.513 ns. This type of acceleration can be partially attributed to the enhancement of the rotational dynamics of the water molecules. Moreover, by monitoring the formation history of the cubic ice, we found that the defective ice acted as a transition state linking the liquid water and the cubic ice.     

咔唑-降冰片二烯二元化合物的合成及其分子内光敏异构化反应

在本文的工作中,我们合成了咔唑与降冰片二烯二甲酸二甲酯以不同链长的碳链相连的二元化合物，讨论了不同链长化合物的分子构象,并首次实现了分子内的电子转移光异构化反应,为进一步寻找更有效的光异构化反应体系探索了一条新的道路。     

含棉冰材料在低应变率下的抗压性能

航空飞行器在飞行过程中不可避免地受到冰雹冲击的威胁,严重危害航空器的飞行安全。目前,天然冰材料的冲击特性尚不明确,为此,依据ASTM F320-21标准《航空与航天透明外壳冰撞测试》,研究了不同应变率下天然冰材料的力学性能。天然冰相对于人工冰雹具有密度低、强度高的特点,结合冰雹制备标准,制备了含棉纤维质量分数为0、3%、6%、12%的冰柱试样。利用万能试验机对冰试样进行应变率分别为10^-4、10^-3、10^-2 s^-1的压缩实验,分析了棉纤维质量分数与应变率对冰试样压缩力学性能的影响,以及破坏形式与临界应变能密度的关系。结果表明：透明冰在应变率约为10^-3 s^-1时由韧性向脆性转化,且添加棉纤维有助于提高冰的压缩屈服强度,在压缩过程中表现出“裂而不碎”的现象;在准静态压缩下,两种冰模型破坏时转化为裂纹表面能所需的能量均比转化为塑性能所需的能量更少。     

霜冰条件对翼型气动性能影响数值研究

利用商用软件Fluent并采用四方程Transition SST模型针对NRELS809翼型在不同温度.液态水含量(LWC)、攻角等条件下所得到结冰翼型,在Re=1.0E+06时进行流场计算并得到各项气动参数。同时对结冰软件Lewice相同条件得到结冰后翼型进行对比计算,并对各实验环境因素对于翼型周围流场影响进行了对比分析,最终得出结论:实验结冰翼型与软件模拟结冰翼型气动性能差异较大,同时在霜冰生成的条件范围内,环境温度相对越高、LWC越低、攻角相对越大,其翼型的气动性能表现更好,但均低于无结冰发生翼型的气动性能。     

覆冰导线气动力特性的规律性研究

采用数值模拟结合风洞试验验证的方法对影响覆冰导线气动力特性的主要因素进行规律性研究,建立了覆冰导线周围的空气流场二维CFD模型.对比湖北省中山口覆冰分裂导线的数值计算结果与风洞试验数据,验证CFD数值模拟方法的准确度和可靠性.在此基础上将CFD数值模拟方法推广至更多工况下的覆冰导线气动力系数数值模拟中,考察了覆冰导线气动力系数随覆冰形状、覆冰厚度、来流风速、导线分裂数目的影响规律.结果表明,该方法是一种实用、有效、准确的气动力系数数值模拟方法,所得气动力系数的变化规律对覆冰导线空气动力特性及舞动研究具有一定的指导意义.     

基于DEM-FEM耦合方法的海上风机结构冰激振动分析

冰载荷是海上风机在寒区安全运行的重要影响因素之一,由其引发的冰激振动给风机结构带来了严重的危害.本文通过离散元(discrete element method,DEM)--有限元(finite element method,FEM)耦合方法建立了寒区单桩式风机结构的冰激振动模型.采用具有粘结--破碎性能的球体离散单元描...     

基于多介质、多尺度离散元方法的冰载荷数值冰水池

极地船舶与海洋工程结构冰载荷的确定是其结构抗冰设计、冰区安全运行和结构完整性管理的重要研究内容. 当前快速发展的高性能计算技术和多介质、多尺度数值方法为准确、高效地计算结构冰载荷提供了有效的途径, 其中以离散元方法为代表的数值方法取得了出色的研究成果. 为此, 本文针对目前极地船舶与海洋工程结构对冰载荷及力学响应的工程需求, 同时考虑国内外对海冰、工程结构与流体相互耦合的多介质、多尺度数值方法研究现状, 对极地船舶与海洋工程数值冰水池的概念、框架、开发技术以及基于离散元方法的软件实现与工程应用进行了论述. 数值冰水池在船舶与海洋工程结构冰载荷确定方面具有可靠性、经济性、快速性、扩展性和情景化等显著优势. 本文工作借鉴数值水池的研究思路, 以典型船舶和海洋平台结构冰载荷及结构力学响应的离散元计算为例, 探讨了数值冰水池研究的可行性和工程应用前景, 阐述其与理论分析、现场测量和模型试验研究相结合的必要性. 以上研究有益于中国在极地船舶与海洋工程领域形成具有独立知识产权的数值计算分析平台, 对中国极地海洋强国的战略实施具有很好的启发和指导意义.      

很高密度的非晶态冰

水是日常生活中最普通的物质 ,然而它又具有一系列违反常规的物理性质 .对于一般物质 ,固态的密度总是高于液态 .对于水 ,常压下的晶态冰 (普通冰 )其密度仅仅是液态水的约90 % .按照热力学温标 ,水的三相点 (t =0 .0 1℃ ,p =6 0 0Pa)被定义为 2 73 16K ,于是 1大气压下水的冰点 (t=0℃ ,p =0 1MPa)便是 2 73.15K .在进行热力学温度与摄氏温度转换时 ,一些学生由于没有从根本上弄懂上述规律 ,往往在考试时丢分 .水冰的性质甚至更加复杂 ,迄今科学家已经发现了 13种不同形态的冰 .普通冰具有六方对称晶态结构 ,此外还有立方冰 ,铁电冰以…     

基于分布式光纤传感技术的智能电网输电线路在线监测

提出并研制了基于多参量分布式光纤传感技术的输电线路覆冰舞动监测方案。该技术能够对输电线路覆冰、舞动以及雷击等异常现象进行预警,从而实现对输电线路运行状态的在线安全健康监测。