密度分层流体中不同长径比拖曳潜体激发内波特性实验

在具有连续密度跃层的分层流体中,针对3种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.从拖曳潜体产生扰动密度场的动态时间序列测量结果入手,表明体积效应激发内波属于一种相对于拖曳潜体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于拖曳潜体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构.研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Frc,而且转捩后拟Lee波相关速度相应Froude数近似为一个常数0.8.研究进一步表明,存在一个与长径比近似为线性关系的Froude数Frp,当FrFrc时,拟Lee波为主控内波,无因次内波峰-峰幅值随Fr增大近似线性增大,而且长径比的影响可以忽略,其中Fr为拖曳潜体特征直径Froude数.     

大地形强迫下背风涡旋的实验研究

利用转槽的实验装置, 基于相似定律, 研究了大气层结流体越过大地形时所激发的背风涡旋. 研究结果表明, 无量纲数中Froude数是最重要的参数. 在无旋转情况下, 在Froude数和层结适当时, 可以形成背风涡旋; 在旋转的情况下, 背风涡旋更明显和更易形成. 旋转的作用不仅能引发下坡流, 而且其生成的地转涡度能促使背风涡旋的形成. 在背风涡旋的形成机制上, 旋转的情况与无旋转情况是不同的. 对于非旋转的过山气流而言, 扰动涡度的倾斜项是产生背风涡旋的主要原因. 而对于旋转的过山气流而言, b 效应及扰动速度的水平辐合是产生背风涡旋的更重要原因.     

电场作用下乙醇的稳定多股射流现象

基于高时空分辨率的高速摄像技术,通过精确记录无水乙醇静电雾化多股射流模式下射流形成及演变的显微形貌特征,研究了电邦德数及无量纲流量等参数对稳定雾化区间及稳定股数演变行为的影响及作用规律.研究结果表明:乙醇稳定多股射流存在不同的稳定股数,其稳定股数N波动区间为2～10股,并先后出现稳定多股射流弯液面模式和边缘模式.边缘模式下,随着稳定股数的增加,稳定多股射流的电邦德数区间和临界最低电邦德数均在不断增大,且出现稳定多股射流的电压开关现象.随着无量纲流量的增加,各稳定股数下的电邦德数极大值整体呈线性增长趋势,同等流量下电邦德数极大值随稳定股数的增加而不断增大,且较电邦德数极小值的增加幅度明显.此外,边缘模式下随着稳定股数的增加,射流偏离角整体呈增大趋势,但各股数下的射流偏离角变化幅度均控制在5°±0.3°.     

厚度对超薄类金刚石薄膜结构的影响

采用真空阴极磁过滤电弧法(FCVA)沉积了不同厚度的类金刚石(DLC)薄膜, 用波长为514.5 nm的可见光拉曼光谱(Vis-Raman)和宽光谱变角度椭偏仪分析了薄膜的结构. 实验结果表明, 厚度影响DLC薄膜的结构. 当DLC薄膜厚度从2 nm增大到30 nm时, Raman图谱中的G峰位置(G-pos)向高波数方向漂移, 通过高斯拟合得出的D峰和G峰的强度比I_D/I_G减小, 消光系数(Ks)逐渐减小, 薄膜中的sp³键含量随厚度的增大而增大. 当薄膜厚度从30 nm增大到50 nm时, I_D/I_G增大, Ks逐渐增大, 薄膜中的sp³键含量减小.     

探究自旋为1和3/2的亚铁磁系统出现补偿温度的原因

基于格林函数方法,通过采用Tyablikov和Callen近似分别对系统最近邻交换耦合项和单粒子各向异性项进行退耦,研究了三维各向异性的混合自旋亚铁磁系统的磁性质,详细探讨了单粒子各向异性对系统补偿温度的影响,并对系统出现补偿温度的机理进行了分析.结果表明:当小自旋的单粒子各向异性D_a增大时,其子晶格磁化强度随温度下降的速度要比大自旋子晶格的磁化强度慢.当D_a增大到一定值时,如D_a~(min),系统出现补偿点,且补偿点随着D_a的增大而减小.同时,当其他参数取值变化时,D_a~(min)的大小也随之变化.这表明D_a~(min)的取值是依赖系统其他参数取值的.但如果D_a为零时,无论其他参数为何值,系统都不会出现补偿温度.因此,对于本文所研究的亚铁磁模型,出现补偿温度的前提条件是必须考虑小自旋的单粒子各向异性,且其取值存在一个最小值,即:D_a~(min).当且仅当D_a≥D_a~(min)时,系统出现补偿温度,否则补偿温度消失.     

VLBI观测得到的极移序列分析

对1979年8月~1998年底全球2 893次天测与测地VLBI实验进行了综合归算, 得到了722颗河外射电源在J2000.0的坐标、128台站在J1997.0的坐标和运动速度以及约20 a的地球定向参数序列. 对归算得到的极移序列的分析表明: (1) 在VLBI观测时段内, 极移序列中没有发现Markowitz项. (2) 周年项和Chandler项均存在幅值随时间变化现象, 前者的相对变化更为显著. (3)小波分析结果表明, 极移序列中各频率信号均具有振幅随时间变化的特性, 当采用最小二乘法将某频率信号从极移序列中扣除时, 其隐含假设为信号幅值稳定, 这与VLBI观测结果不一致. (4) 采用滤波方法得到的长期极移速率为(2.74±0.01) mas/a, 方向为西经(83.9±0.3)°. 与光学资料或光学和空间测地综合资料分析结果相比, 确定的地极长期漂移速率偏小, 方向偏西.     

e-h pair解离率对有机磁电导效应的调控

制备了一系列不同浓度的PCBM掺杂型聚合物发光二极管,结构为ITO/PEDOT:PSS/SY-PPV:PCBM(x wt%)/Ca/Al,并在室温下测量了器件的电流随外加磁场的变化(即磁电导效应)曲线,以研究电子-空穴对(e-h pair)解离率对有机磁电导效应的调控作用.实验发现:未掺杂PCBM的器件,其磁电导曲线表现为随磁场的增加先迅速增大,而后趋于饱和;而3wt%PCBM掺杂器件,其磁电导随磁场的增加先快速小幅增加,而后缓慢增大并且不趋于饱和;另外,两种器件的磁电导曲线的半峰宽明显不同(即趋于饱和的快慢明显不同),且3 wt%PCBM掺杂器件的磁效应值远小于未掺杂器件的磁效应值.分析了不同掺杂浓度器件中电子-空穴对解离率的变化规律,并用非洛伦兹经验公式对上述曲线进行拟合,认为PCBM掺杂器件的e-h pair解离率增大而导致这些e-h pair的寿命变短,寿命变短后的e-h pair来不及发生自旋混合进而使得磁电导曲线表现出慢饱和趋势.     

新型稀磁半导体Cu掺杂LiMgN的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对纯LiMgN,Cu掺杂LiMgN,以及Li过量和不足时Cu掺杂LiMgN体系进行几何结构优化,计算并分析体系的电子结构、半金属性、形成能及光学性质.结果表明,Cu掺入使体系产生自旋极化杂质带,表现出半金属性,且体系性质受Li计量数的影响.当Li不足时体系的杂质带宽度增大,半金属性增强,净磁矩增大,同时体系的形成能降低,居里温度提高.而当Li过量时,体系半金属性消失,但带隙值减小,导电能力增强.通过比较光学性质发现,Cu掺入后体系在低能区出现新的介电峰,且当Li不足时介电峰增强,同时复折射率函数也发生明显变化,体系对低频电磁波吸收加强.     

车轮扁疤冲击下重载机车齿轮传动系统动态特性分析

利用基于车辆-轨道耦合动力学与齿轮动力学理论建立的考虑齿轮传动系统动态耦合效应的机车-轨道耦合动力学模型,同时考虑车轮扁疤冲击激励和齿轮传动时变啮合刚度激励,仿真分析了机车以60 km/h的速度匀速运行时不同尺寸车轮扁疤诱发的附加轮轨冲击力,研究了扁疤尺寸对重载机车齿轮传动系统动态性能的影响.结果表明:(1)新扁疤长度的不断增大,齿轮副的啮合力和动态传递误差(dynamic transmission error, DTE)的最大值随之增大,特别是当新扁疤长度超过60 mm时,啮合力和DTE的最大值急剧增大;(2)旧扁疤深度一定时,轮轨力最大值随扁疤长度的增大而逐渐减小,啮合力和DTE的最大值变化趋势与轮轨力最大值的变化趋势基本一致;(3)当旧扁疤长度一定时,轮轨力最大值随扁疤深度的增加而逐渐增大;当扁疤深度超过0.5 mm后,轮轨力最大值增长速率减缓,而啮合力和DTE的最大值增长速率反而增大.本文研究工作对铁路机车齿轮副的设计参数选取、动态特性评估、疲劳寿命估算以及轮对维护具有一定的理论参考价值.     

稀土元素对酸雨胁迫小麦抗氧化酶的生物学效应

利用盆栽实验,研究了稀土元素对酸雨胁迫小麦抗氧化酶的生物学效应。结果表明,酸雨和稀土元素的均能不同程度地影响小麦抗氧化酶活性。酸雨胁迫使小麦抗氧化酶活性随其ｐＨ值减小而呈单峰曲线,施用稀土元素后,抗氧化酶活性变化相对稳定,变化曲线峰值向酸度加大的方向后移,在酸雨酸度不大的条件下,稀土元素明显减弱了小麦抗氧化酶对酸雨胁迫的敏感性,增强了小麦抗酸雨的能力。     

煤纳米孔径与分形特征的同步辐射小角散射

煤是一种非均质多孔介质,孔隙结构复杂.本文利用同步辐射小角散射试验对6种不同煤阶煤样纳米尺度微孔结构(1~100 nm)进行测试,分析了煤样的Porod散射曲线、Guinier散射曲线、孔径分布、比表面积和分形特征等,探讨了煤化过程中煤中微孔隙结构的演化特征.实验表明:6种煤样Porod散射曲线均呈现正偏离现象,Guinier曲线表明煤样孔隙呈多分散系分布特征;基于最大熵理论计算得出煤样孔径分布呈"双峰"形态,随变质程度增加,煤样平均孔径和最可几孔径均呈下降趋势;煤样比表面积表现为先增大后减小又缓慢增加.测试煤样的分维数在低角q阶段呈现表面分形,在高角q阶段表现为孔分形.表面分形维数随煤阶增加呈先减小后增加而后又减小的变化趋势,孔分形维数随煤阶增加呈先减小后增加的态势,且当R_(o,max)为2.07%时达最小值.     

基于单负材料光子晶体异质结构的可调多通道滤波器

用传输矩阵方法研究了由两种单负材料构成的光子晶体异质结构多通道滤波器, 结果表明, 随着异质界面数的增加, 零有效位相带隙内出现的共振模的个数增多, 并且共振模的数目与异质界面数相等, 为多通道滤波器的通道个数的调节提供了精确方法. 当介质存在耗散时, 我们得到: 异质界面数越大, 共振模衰减的幅度越大; 耗散因子越大, 共振模衰减的幅度越大. 多通道滤波器的品质因子Q值与异质界面数成线性关系, 随耗散系数的增大而减小, 为多通道滤波器的品质因子的调节提供了一种可行的方法.     

[Co(tp)_2(Me-en)]CIO_4配合物不对称配位氮原子的重氢化动力学研究

早在1960年,Palmer等人曾认为:水溶液中碱催化作用下八面体配合物中配位氮原子的质子交换速率常数(k_D,重氢化速率常数)随配离子正电荷数的增多而增大。近来,我们曾报道,对于同属CoO_4N_2型的[Co(Ox)_2(Me-en)]~-和[Co(acac)_2(Me-en)]~+配离子(Ox=C_2O_4~(2-);acac=2,4-戊二酮负离子;Me-en=N-甲基乙二胺)来说,虽然前者带有负电荷,但其不对称配位氮的重氢化速率常数k_D值却比带正电荷的后者的k_D值大20倍。为     

线性剪切流中弹性界面液滴变形的惯性作用

弹性界面液滴(由弹性界面包裹而成的液滴)在流场中的变形等动力学行为是深入理解液滴群悬浮液流变特性以及发展基于液滴的物质输送技术的重要基础.流体惯性、液滴界面弹性、流体黏性等力学作用相互耦合,共同控制弹性界面液滴的动力学行为.已有文献以Stokes流假设进行简化,集中研究了忽略流体惯性条件下弹性界面液滴的变形动力学行为.本文结合Front Tracking Method和Finite Element Method,在传统两相流模拟方法中引入薄膜弹性力学理论,发展了能同时考虑液滴界面弹性和流体惯性的两相流数值模拟方法,研究了颗粒雷诺数(Re)对线性剪切流中弹性界面液滴变形动力学行为的影响.结果表明:雷诺数较高时,弹性界面液滴的瞬态变形出现振荡,且随雷诺数增大,变形振荡的幅值和周期都增大,液滴瞬态变形时间变长;随雷诺数增大,液滴的最大变形和稳态变形均增大,且液滴形状也有显著变化.由此可见,在Re1的条件下,流体惯性对弹性界面液滴变形动力学行为的影响不可忽略.     

探究亚铁磁系统出现补偿温度的一般性条件

基于格林函数方法,采用Tyablikov近似对格林函数运动方程中的高阶格林函数进行退耦,我们研究了简单立方晶格亚铁磁系统的磁性质,详细探讨了外磁场对系统补偿温度的影响,并对系统出现补偿温度的一般性条件进行了探究.结果表明,当小自旋方向的外场h_a为0时,无论大自旋方向的外场h_b取何值,系统都不会出现补偿温度.当h_a有限时,无论h_b为何值,都存在一个最小的h_a值,即h_a~(min).当h_a≥h_a~(min)时,系统出现补偿温度,否则将不可能出现补偿温度,且h_a~(min)的值会随着h_b的增大而增大.因此,对于本文所研究的亚铁磁模型,出现补偿温度的前提条件是必须考虑小自旋的外场,且其取值存在一个最小值h_a~(min).当且仅当h_a≥h_a~(min)时,系统出现补偿温度,否则补偿温度消失.通过对比分析以前的研究,我们得到了亚铁磁系统出现补偿温度的一般性条件,即至少存在一个额外的力使得大自旋的子晶格磁化强度随温度升高而下降的速度要大于小自旋的子晶格磁化强度的下降速度.只有这样,系统才有可能满足m_a=–m_b≠0的关系,其所对应的温度为补偿温度,否则将不可能出现补偿温度.     

2010年3月19日沙尘暴期间甘肃民勤地区近地表的湍流性质

首次给出沙尘暴期间近地面8, 16, 32和47 m四个高度50 Hz的三个方向风场长达12 h的实时同步记录. 测量结果发现: (1) 47 m以下各个高度处的平均垂向风速都一直表现出很大的正值, 说明在沙尘暴期间存在着显著的上升气流; (2) 近地面8 m处的垂向风速始终大于16 m和32 m处的值, 说明近地面风场的对流运动更为强烈; (3) 在沙尘暴水平风速达到最大时, 近地面8 m处垂向风速有所降低, 但其标准差则达到最大, 表明在沙尘暴风速最大时近地表风场的对流有所减弱, 但风场的脉动强度却明显加强, 由此更容易引起地表沙尘的上扬. 分析结果还表明, 此次沙尘暴期间各高度的水平和垂向的标准差均随来流风速的增大而增大, 而侧向风速的标准差则基本上不随来流风速的增大变化. 将计算得到的20 min水平、垂向和侧向的脉动风速的偏度和峰度的值平均后的结果表明, 水平、垂向和侧向风速的脉动特征有着明显的差异, 并且它们的脉动特征随高度的变化而不同, 这也表明了进行近地面多点同步三维测量对于揭示沙尘暴三维风场的结构是非常必要的.     

基于LambertW函数提取太阳电池五参数的方法及光强对参数影响的规律

基于Lambert W函数和多项式拟合,提出了一种太阳电池参数提取方法.该方法首先利用Lambert W函数将电池电流输出超越方程显化后积分,得显化积分方程;其次,基于质点平抛运动轨迹与电池伏安特性曲线相似性,对曲线分3段进行拟合后积分,得分段积分方程;最后,根据测量值建立显化积分方程与分段积分方程相等的方程组,解析求解出电池光电流、理想因子、反向饱和电流、串联和并联电阻5个电性参数.结果表明该方法的均方根误差为0.0047A,平均绝对相对误差为0.94%;证明了该方法的正确性.该方法应用于变光强下磷化铟镓/砷化铟镓/锗(In Ga P/In Ga As/Ge)三结太阳电池参数的提取,结果表明提取误差随着光强的增大而下降;原因是随着光强增大,噪声对测量的影响下降导致.且发现光电流随光强的增加而几乎线性增加,而理想因子、反向饱和电流、串联和并联电阻都随光强增加而下降;原因是当光强增加时,入射光子数线性增加、费米能级抬高、空间复合减少、分流路径增加导致的.     

两种不同结构的混合流体局部行波对流斑图

通过流体力学基本方程组的二维数值模拟,探讨了长高比?=20的矩形腔体中有较强Soret效应的混合流体对流中的局部行波的形成及含有缺陷的局部行波的动力学特性.当分离比?=?0.60时,在分叉曲线的鞍结分叉点附近相对Rayleigh数为r=1.926~2.074的范围内,出现了无缺陷局部行波.然后,随r逐渐增加,系统由无缺陷局部行波过渡到含有缺陷的局部行波并在r=2.075~2.224的范围内形成稳定的含有缺陷的局部行波.局部行波对流的宽度随r增加而增加,并在r=2.075处随着对流斑图的转变突然加宽.再随r增加,含有缺陷的局部行波失去稳定,对流控制整个腔体并演化成有缺陷的行波.有缺陷的局部行波是我们发现的新型对流结构.有缺陷的局部行波的形成依赖于局部行波的对流宽度.在具有缺陷的局部行波存在范围内,这种缺陷出现的周期随r增大而增加.     

空心纳米线热导率和比热:理论模型构建与尺度效应分析

具有独特一维空心结构的金属纳米线,由于其优异的轴向热导率和电导率以及轻质、高强度等特点,在高性能热界面材料和热电材料制备等领域展现了潜在应用价值.然而目前空心纳米线热导率和比热理论模型欠缺,本文在综合考虑了热输运电子和声子的平均自由程,群速度和比热尺度效应的前提下,建立了空心纳米线的热导率和比热模型.基于此模型,深入探讨了空心铜纳米线热导率与长度和壁厚的依赖关系,以及其电子热导率和声子热导率与壁厚的关联关系.最后分析了空心铜纳米线热导率产生尺度效应的原因,并从载流子热输运性质层面进行了解释.研究结果表明,本文提出的理论模型可精确预测一维空心纳米线的热导率,相关系数大于90%;空心铜纳米线和实心铜纳米线的热导率随长度和壁厚的变化均表现出显著的尺度效应,且实心铜纳米线的热导率大于空心铜纳米线;实心铜纳米线的电子热导率大于空心铜纳米线,而二者的声子热导率近似相等;空心铜纳米线的声子体积热容表现出显著的尺度效应,其值最大可达到体材料的1.6倍、同尺寸实心铜纳米线的1.2倍.本文的研究进一步加深了对空心纳米线比热和热导率的理论理解,有助于推进其实际应用.     

Ca_9Zn_(4.5-δ)Sb_9(0<δ<0.5)化合物Sr/Eu阳离子掺杂与热电性质

作为一种非常有前景的热电材料, Ca_9Zn_(4.5-δ)Sb_9(0δ0.5)相较于其他材料有着成本低、环保高效等优势.以往研究表明间隙金属元素在该体系中起着关键作用,然而由于其狭窄的域值范围制约了Ca_9Zn_(4.5-δ)Sb_9的性质调控.本文用原子半径更大的阳离子Sr/Eu来取代少量Ca,使其Seebeck系数和电学性质得以同步增强,得到了间接调控间隙原子的结果.载流子测试表明,载流子浓度有轻微降低,而载流子迁移率有着明显提升,这与增大的晶体热导性质都表明晶体结构发生了明显变化.对Ca_(9-x)Sr_(x)Zn_(4.5-δ)Sb_9系列进行了单晶X射线衍射测试,结果表明随Sr含量增大晶格参数有增大趋势,间隙Zn原子浓度上升,材料热电性能得到协同优化.最终掺杂样品中, Ca_(8.2)Eu_(0.8)Zn_(4.5-δ)Sb_9在873 K得到最大热电优值(ZT)约为0.81.