弹性力学问题的加权Nitsche间断伽辽金有限元法

结合传统间断伽辽金有限元法和加权Nitsche法,将内界面上的通量计算由传统的算术平均改进为加权平均,推导了弹性力学问题的加权Nitsche间断伽辽金有限元法公式,并给出了界面稳定系数的取值公式。数值试验表明:随着单元尺寸的逐步减少,对于均质和非均质材料问题,加权Nitsche间断伽辽金有限元法的解逐步收敛于精确解。尤其是对于非均质材料问题,其稳定系数取值比传统方法更加合理和稳定,且可以避免由于稳定系数过大引起的数值不稳定问题。     

超级电容器用细菌纤维素基电极材料

超级电容器由于能提供比电池更高的功率密度,比传统电容器更高的能量密度而备受关注。但目前其应用仍存在能量密度低的问题。碳材料、金属氧化物和导电聚合物是常见的三种超级电容器电极材料,而其中不同形式碳材料是电容器中研究和应用最广泛的电极材料。细菌纤维素是由细菌分泌产生的具有一定纳米级孔径分布的多孔生物材料,具有高强度和模量、高孔隙率、极好的尺寸和热稳定性的特性。以细菌纤维素为原料制备电极材料是近年来超级电容器领域的热点研究方向之一。本文以细菌纤维素基电极材料的种类、制备方法和性能为线索,综述了国内外细菌纤维素基超级电容器电极材料的研究进展,并归纳总结了电极材料最优的形态和制备方法,进一步对该类电极材料的发展趋势进行了展望。     

适合于求解边界元方程组的GMRES算法的实用化和并行化研究

为了将GMRES算法应用于大型边界元方程组的求解,采用预条件技术和重正交技术相结合的方法实现了该算法的实用化,然后在实用化的基础上针对迭代算法具有良好并行性的特点,研究了该算法在网络机群环境下的并行化技术。数值试验和分析表明所用的这些技术是行之有效的,对于提高求解速度和增大求解问题的规模是有意义的。     

水凝胶pH传感器新技术的研究进展

pH值是许多领域的重要监测指标之一.许多化工生产中需要精确、 实时地监测pH值,生物化学和生物医学领域对微环境的pH值监测有较大的需求.水凝胶pH传感器是一种将响应型水凝胶与传感器结合的新型pH值监测技术,由于其具有微型化和智能性等特点,可应用于化学化工、生物医疗、环境检测等领域.本文综述了近年来水凝胶pH传感技术的研...     

γ-聚谷氨酸水凝胶的制备及其应用

γ-聚谷氨酸水凝胶是以γ-聚谷氨酸为单体,经交联形成的一种具有三维网状结构的材料。由于分子中含有大量羧基,使其具有超强的吸水能力。由于γ-聚谷氨酸源于微生物,因此其水凝胶是一种生物相容性良好的环境友好型多功能材料,可应用于生物医药、日化、环境及纺织等多个领域。本文综述了近年来制备γ-聚谷氨酸水凝胶的三种交联方法:物理交联、化学交联和酶法交联,对γ-聚谷氨酸水凝胶在组织工程、超级电容器和纺织方面的应用进行总结,并对其未来的发展作了展望。     

紫外可见光谱结合多元分析法在线检测混合染料溶液化学需氧量

为了实现对经过污水处理后的染整废水化学需氧量(COD)的在线监测,同时为了克服国标标准法和快速分光光度法快速在线检测COD的诸多不足,进行了紫外可见光谱结合多元分析方法检测混合染液COD的研究。研究样本为自行配制的混合染液,通过自主研发的紫外可见光纤传感检测系统检测混合染液的紫外可见光谱。该检测系统可实现对较高浓度溶液在线原位检测,而无取样、稀释过程。通过标准化(z-score)、平滑(smoothing)、一阶导数(1st derivation)等方法对原始光谱进行预处理并结合主成分回归(PCR)、偏最小二乘回归法(PLS)等对混合染液建立吸光度-COD的回归预测模型,并利用该回归模型预测预测集COD值。实验结果表明,针对混合染料溶液样本,在PCR算法中,采用3种光谱预处理方法,其中标准化法得到的PCR回归模型预测精度最高,决定系数R2=0.961,预测均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)=21.8。进一步研究发现,使用标准化法预处理结合PLS算法得到PLS回归模型预测精度(R2=0.974,RMSEP=19.6)高于PCR模型。说明针对该样本,利用标准化法进行光谱预处理后,再建立PLS回归模型,能够比较快速准确地进行混合染液COD预测。同时也说明该自行研制的检测系统能够适用在线检测染液COD。该研究可以为进一步实现在线原位检测染整废水COD以及其他水质参数奠定基础。     

一种平面问题的加权Nitsche间断伽辽金有限元法

以经典间断伽辽金有限元法求解弹性力学界面问题,存在着由于稳定系数取值不当引起的数值不稳定问题,而加权Nitsche间断伽辽金有限元法可以缓解这种问题,但仅应用于常量单元离散的情况。为解决上述问题,基于加权Nitsche间断伽辽金有限元法,针对平面弹性力学问题,推导了四节点四边形单元离散情况下的加权系数和稳定参数的计算公式,建立了权重与稳定参数间的定性依赖关系。通过建立和求解广义特征值问题,实现了加权系数和稳定参数的自动计算,使得高阶单元的使用成为可能。通过数值试验检验了方法的收敛性和稳定性。结果表明:在求解均匀或材料分区不均匀介质问题时,加权Nitsche间断伽辽金有限元法均表现出良好的稳定性,且计算结果具有较高的精度。所提出的方法在一定程度上无须人工干预,具有高效率、高精度和良好的稳定性,可以应用于复杂界面问题。     

集群上的弹性静力问题并行边界元解法及其工程应用

对集群并行环境下的弹性静力问题的并行边界元解法进行了研究和应用.采用结点超行卷帘方案对边界元系统方程组进行存储,实现了计算负载平衡和系统方程的独立并行生成;基于结点超行卷帘分布存储方案,给出了一种求解边界元系统方程组的并行高斯-约当消去方法;采用分子域结点超行卷帘存储,以及分子域并行凝聚和消去的方法处理任意非均匀子域划...     

有限元子结构并行算法的性能分析

对有限元子结构并行算法的主要步骤进行了归纳,比较准确地计算了算法的计算量和通信量. 并在此基础上分析了算法的性能和可扩展性,最后指出了影响算法并行效率的关键因素,并给出了算法优化方向和改进建议.     

纤维素纳米晶体的制备及其在复合材料中的应用

纤维素纳米晶体是纤维素原料经加工而得到的纳米级棒状或球状晶体。由于其具有高强度、大比表面积、生物相容性、可再生性和可降解性等优良性能,可应用于复合材料、生物医药和环境等多个领域。本文详细综述了近年来制备纤维素纳米晶体的常用方法,包括酸水解法、氧化法、酶水解法、机械法、溶剂法以及组合法。同时,讨论了各种制备方法的优缺点。在应用研究方面,本文总结了其在增强复合材料、膜过滤复合材料、导电复合材料和无机纳米复合材料等热门领域的研究情况。最后,对纤维素纳米晶体的未来发展方向进行了展望。