基于FDTD的硅纳米管周期阵列光谱分析

采用时域有限差分(FDTD)法的数值模拟,系统研究了硅纳米管周期阵列的光透射谱和光反射谱.实验表明,硅纳米管周期阵列具有良好的红外和可见光吸收特性,研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础.     

带逆变器的光伏发电系统MPPT控制方法研究

针对三种带逆变器的光伏(photovoltaic,简称PV)发电系统,首先分析了它们实现最大功率跟踪(maximum power point tracking,简称MPPT)控制的原理,然后找到了它们实现MPPT控制的约束条件,并在此基础上以其中一种结构的光伏系统为例,提出了一种实现MPPT控制的方法.最后,仿真实验一方面验证了实现MPPT控制的约束条件正确性,另一方面验证了所提MPPT方法的可行性和有效性.     

正十一烷/空气在宽温度范围下着火延迟的激波管研究

在加热激波管上测量了气相正十一烷/空气混合物的着火延迟时间,着火温度为宽温度范围731-1399 K,着火压力在2.02 × 10⁵和10.10 × 10⁵ Pa附近,化学计量比分别为0.5、1.0和2.0。通过监测管侧壁观测点处的反射激波压力和OH^*发射光测出着火延迟时间。实验结果显示：在910 K以上,着火延迟时间随着火温度的降低而变长,从910到780 K,着火延迟时间随着火温度的降低而变短（显示出了负温度系数效应）,在780 K以下,着火延迟时间随着火温度的降低再次变长。在所研究的压力下,着火压力的增加使着火时间变短。化学计量比对着火延迟的影响在着火压力为2.02 × 10⁵和10.10 × 10⁵ Pa时是不同的,与在高温区相比,着火延迟在低温区对化学计量比非常敏感。在整个温度范围内,当前实验结果和LLNL（LawrenceLivermore National Laboratory）机理的预测值表现出了很好的一致性。现在的正十一烷/空气的着火数据和先前实验测量的正庚烷/空气、正癸烷/空气和正十二烷/空气的着火延迟时间相比较显示了着火延迟时间随着直链烷碳原子数的增加而减小。敏感度分析显示,高、低温条件下影响正十一烷着火延迟过程的反应是显著不同的。在高温条件下起最大促进作用的反应是H + O₂=O+OH,然而在低温条件下,起最大促进作用的反应是过氧十一烷基（C₁₁H₂₃O₂）的异构化反应。本文研究首次提供了正十一烷/空气的激波管着火延迟时间。     

发射光谱法研究甲基环己烷燃烧时激发态自由基时间历程

采用三组单色仪探测系统,测量了甲基环己烷在高温反射激波作用下瞬态燃烧反应过程中三种激发态自由基OH*,CH*和C*₂的特征光辐射,得到了激发态自由基时间历程和光辐射相对强度随温度的变化规律。反射激波温度1 200～1 700 K,激波压力1.5 atm,甲基环己烷摩尔分数0.1%,当量比1.0。在点火燃烧初始阶段三种自由基几乎同时产生,自由基持续时间随着温度的升高而变短。相同温度下CH*和OH*自由基持续时间大于C*₂自由基,在1 400 K以下C*₂自由基发光消失。OH*和CH*自由基发光强度在T<1 400 K时对温度变化不敏感,而在T>1 400 K时CH*自由基峰值随温度快速增长,C*₂和OH*峰值随温度增大比较平缓。将实验结果和化学反应机理模拟结果进行了对比,实验获得的OH*自由基时间历程在低温时和机理预测结果吻合较好,但在高温时有一定差异。CH*自由基时间历程在高温与机理结果吻合较好,在低温时机理预测结果CH*自由基持续时间要长于实验结果。实验测得的结果为含激发态物种化学反应动力学机理的验证和优化提供了依据。     

煤油自点火特性的实验研究

在加热激波管中利用反射激波点火,采用壁端压力和CH*发射光作为点火指示信号,测量了气相煤油/空气混合物的点火延时,点火温度为1100-1500K,压力为2.0×105和4.0×105Pa,化学计量比(Φ)为0.2、1.0和2.0.分析了点火温度、压力和化学计量比对点火延时的影响.结果显示,化学计量比为1.0和2.0时活化能几乎是相同的,但与化学计量比为0.2时的活化能差异很大,拟合得到了不同化学计量比条件下点火延时随温度变化的关系式.点火延时与已有的动力学机理进行对比,实验结果与Honnet等人的动力学机理吻合得很好.对不同化学计量比条件下的反应进行了敏感度分析,结果表明在化学计量比为0.2时,对点火延时敏感的关键反应与化学计量比为1.0时的有很大差异.     

邻溴甲苯在234和267 nm的光解动力学

利用离子速度影像技术结合共振增强多光子电离(REMPI)技术, 研究了邻溴甲苯在234和267 nm激光作用下的光解机理. 平动能分布表明, 基态Br(2P3/2)和自旋轨道激发态Br*(2P1/2)产生于两个解离通道: 快通道和慢通道. 快通道的各向异性参数在234 nm分别为1.15(Br)和0.55(Br*), 在267 nm分别为0.90(Br)和0.60(Br*). 慢通道的各向异性参数在234 nm分别为0.12(Br)和0.14(Br*), 在267 nm分别为0.11(Br)和0.10(Br*). 源自于慢通道的Br和Br*碎片的各向异性弱于快通道. Br(2P3/2)的相对量子产率Φ(Br)在234 nm为0.67, 在267 nm为0.70. 邻溴甲苯在234 和267 nm光解主要产生基态产物Br(2P3/2). 快通道产生于(π, π*)束缚单重态被激发, 随后通过排斥性(n, σ*)态的预解离. 慢通道各向异性参数接近零, 由此证实慢通道来源于单重激发态内转换到高振动基态而引发的热解离.     

Mg掺杂ZnSe电子结构与光学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,结合广义梯度近似,对Mg掺杂闪锌矿Zn Se的MgxZn1-xSe电子结构和光学性质进行了研究.结果表明:MgxZn1-xSe是一种直接带隙半导体,其价带顶主要由Se-4p态电子构成,位置基本保持不变;导带底主要由Se-4s态电子和Zn-4s态电子共同决定,并且随着掺杂浓度的增大向高能区方向移动,其能隙宽度随掺杂量的增大而变宽,吸收光谱出现蓝移,计算结果与现有文献符合得很好.     

戊酸甲酯高温点火的激波管研究（英文）

戊酸甲酯是生物柴油和长链脂类燃烧过程中的中间产物之一。迄今为止,文献中还没有戊酸甲酯点火延迟的实验结果,因此对其点火特性的研究是必要的。在本文工作中,于反射激波后测量了戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。实验条件为:戊酸甲酯/空气点火温度1050–1350 K,点火压力1.5×10~5和16×10~5 Pa,当量比0.5、1和2;戊酸甲酯/4%氧气/氩气点火温度1210–1410 K,点火压力3.5×10~5和7×10~5 Pa,当量比0.75和1.25。点火延迟时间由在距离激波管端面15毫米处的测量点测到的反射激波到达信号和CH自由基信号所决定。所得实验结果显示:对于戊酸甲酯/空气和戊酸甲酯/4%氧气/氩气,温度或压力的增加都一定会使它们的点火延迟时间变短,但对于戊酸甲酯/空气,当量比对其点火延迟时间的影响在高低压下却是不同的(16×10~5 Pa:τ_(ign)=5.43×10~(-6)Ф~(-0.411)exp(7)1.73×10~2/RT),1.5×10~5Pa:τ_(ign)=7.58×10~(-7)Ф~(0.193)exp(7)2.11×10~2/RT)。当压力为3.5×10~5–7×10~5 Pa时,还获得了戊酸甲酯/4%氧气/氩气点火延迟时间随点火条件的变化关系:τ_(ign)=2.80×10~(-5)(10~(-5)P)~(-0.446±0.032)Ф~(0.246±0.044)exp(7)(1.88±0.03)×10~2/RT(8)。这些关系式反映了点火延迟时间对温度、压力和当量比的依赖关系,且有助于将实验数据归一到特定条件下进行比较。在本文实验条件下,由于戊酸甲酯/空气的燃料浓度远大于戊酸甲酯/4%氧气/氩气的燃料浓度,所测戊酸甲酯/空气的点火延迟时间远短于戊酸甲酯/4%氧气/氩气的点火延迟时间。通过对戊酸甲酯和其它长链脂类的点火特性比较,发现在相对低温时(空气中1200 K以下,氩气中1280 K以下),戊酸甲酯的点火延迟时间要长于其它长链脂类的点火延迟时间。已有的两个戊酸甲酯化学动力学机理都不能很好地预测本文实验结果,对戊酸甲酯机理的进一步完善是需要的。敏感度分析结果表明,支链反应H+O_2=O+OH对戊酸甲酯的高温点火起着最强的促进作用。据我们所知,本文首次报道了戊酸甲酯的高温点火延迟实验数据,研究结果对了解戊酸甲酯的点火特性非常重要,并且为完善戊酸甲酯的化学动力学机理提供了实验依据。     

家用光伏发电系统的设计与MPPT控制

根据普通家庭用电的特点,设计了一种以AVR单片机为控制核心的光伏发电系统,并提出了一种最大功率跟踪(MPPT)控制方法.仿真结果表明,该系统工作稳定、控制方法简单、功率跟踪速度较快、能大大提高系统的整体输出功率.