通过热力学与电学的类比加深对于熵的理解

恰当地开展分支学科之间的类比是理解物理学的一条有效途径。在借鉴电荷概念引入热荷概念之后,继而直接将熵定义为热荷量,使之成为一个通俗易懂的物理量。以此为基础,在电流与熵流的连续性、驱动力,以及它们与能流之间的关系和电流与熵流在流动过程中的熵产生等方面对热力学与电学进行了较为全面的类比。这样不仅能凸显出热力学与电学的一些基本物理过程之间的相似性或共性,以及客观世界的内在和谐性,而且能更加鲜明地反衬出它们之间的差异即各自的个性,从而加深对于熵的理解。     

用于燃煤锅炉热效率在线计算的虚拟煤质数据库的建立

燃煤锅炉热效率在线计算模型的实用性及可操作性高度依赖于燃用燃料的成分和类型,为了减少煤质的复杂性及多样性、现场燃煤煤质成分分析误差以及人为离线输入参数的不准确性对锅炉热效率在线计算的影响,拟构建可供在线计算燃煤热效率调用的虚拟煤质数据库。通过对工业锅炉常用煤种成分、来源及种类进行线性回归并运用统计分析以及聚类分析等数学算法,搭建虚拟煤质数据库。为了验证煤质数据库的适用性,借助神经网络算法对燃煤的计算发热量和化验发热量进行了对比分析,结果显示,误差在工业用煤的测量误差范围内。所建的燃煤数据库能有效地实现锅炉变工况运行时的热效率在线测算。     

退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响

通过对型材微观组织的观察及维氏硬度、晶间腐蚀和剥落腐蚀等的测试,研究了退火温度对5A06挤压型材组织及性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,晶粒发生了回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。当退火温度达到175 ℃时,型材发生低温回复,硬度变化不大,耐蚀性较差;在225～325 ℃退火,型材发生完全再结晶,硬度变化较明显,耐蚀性得到改善;当退火温度高于325 ℃时,晶粒长大,硬度略降低,耐蚀性变差。结合5A06挤压型材组织及性能研究可知,确定退火温度为225～325 ℃。     

铜-石墨复合材料性能与石墨形状和粒径的相关性研究

以电解铜粉、鳞片状石墨粉及不同粒径的近球形石墨粉为原料,通过真空热压烧结工艺制备得到铜-石墨复合材料,并研究石墨形状、粒径对其显微组织、密度、致密度、电导率、硬度及抗压强度等性能的影响;在销盘式摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,通过分析样品磨损表面的形貌,研究石墨形状和粒径对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：相比鳞片状石墨粉,采用相同粒径的近球形石墨粉有利于提高复合材料的致密度,获得更优异的力学性能,其抗压强度可以提高近65 MPa;随着近球形石墨粒径从19 μm减小到4 μm,复合材料的致密度、电导率、硬度、抗压强度和摩擦因数均逐渐降低,同时磨损量逐渐增大,其中,复合材料的电导率从28.6 %IACS降低至20.6 %IACS,抗压强度也降低约30 MPa。     

基于热固振耦合的某附件壳体蠕变-热疲劳寿命预测方法

提出一种基于热固振耦合的某附件壳体蠕变 热疲劳寿命预测方法,主要是基于ANSYS Fluent模块进行流固热耦合,仿真结果得到的附件壳体温度场分布并通过实测数据进行结果验证,再通过温度场数据传递途径结合ANSYS Workbench模块进行附件壳体热固振耦合仿真得到壳体应力应变场,然后基于线性累计损伤理论耦合附件壳体蠕变持久寿命和热疲劳寿命,最终得到其蠕变 热疲劳寿命预测结果。针对附件壳体,一方面对比分析了单纯热疲劳寿命（41 063个循环寿命）与蠕变 热疲劳（39 054个循环寿命）,通过结果得知航空发动机附件系统高热环境下蠕变作用对附件壳体热疲劳寿命是存在显著影响的;另一方面对比分析了基于稳态温度场的蠕变 热疲劳（23 334个循环寿命）与基于瞬态温度场（考虑温变速率）的蠕变 热疲劳（24 545个循环寿命）,结果表明温变速率在一定程度上影响航空发动机附件系统结构的蠕变 热疲劳寿命。     

纤维混凝土及其在防护工程中的应用

未来战场环境对防护工程的建设提出了更高的要求,建筑材料是影响防护工程综合防护能力的重要因素,作为防护工程建设的主要材料——传统的硅酸盐混凝土材料,存在着脆性大、抗拉强度低、抗冲击能力差、易开裂、功能单一等不足,难以适应实际战场环境对防护工程的建设要求。纤维混凝土以其良好的性能在民用建筑工程以及防护工程领域得到了广泛的应用。介绍了纤维混凝土的发展历史、分类以及性能,重点以防护工程为应用背景阐述了纤维混凝土的力学性能、耐久性能、吸波性能以及耐高温性能等研究现状,分析了其发展动态,旨在为防护工程新材料的研究及应用提供参考。     

放电功率对微晶硅薄膜的晶化调控及光电性质的影响

以SiCl_4和H_2为源气体、采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在不同放电功率下沉积微晶硅薄膜,通过调节放电功率实现了微晶硅薄膜的晶化调控和光电性质的优化,并利用Langmuir探针和质谱计分别对等离子体空间的电子特性和中性基团进行在线检测,初步探讨了成膜的微观机理.     

掺杂与应力对ZrO2薄膜电子结构和光学性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法系统地研究了掺杂和应力对ZrO_2薄膜的电子结构与光学性质的影响.本文首先研究了Hf原子替代掺杂对ZrO_2薄膜物性的影响,研究结果表明,Hf原子掺杂减小了ZrO_2薄膜的带隙和态密度大小,可在一定程度上降低其表面缺陷电荷和漏电流.掺杂Hf原子后介电峰和吸收峰的值明显下降,同时介电峰和吸收峰的波形均出现了窄化现象,半高宽显著减小.本文也着重研究了不同应力下四方晶相ZrO_2薄膜物理性质变化及规律.研究发现压应力显著调控了ZrO_2薄膜的带隙以及价带顶和导带底附近的能带结构.施加应力后吸收峰的吸收范围和强度均显著增大,峰值对应的光子能量蓝移则表明对紫外光的吸收随着应力的增加有所增强.在低能量红外和可见光区域,施加压应力后ZrO_2薄膜的折射率变大,但在紫外线区域,压应力使ZrO_2薄膜的折射率呈现出先增大后减小的波动特性.上述研究结果为ZrO_2薄膜材料的设计与应用提供了理论依据.     

s-III型低密度甲烷气体水合物物性的理论研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了s-III型水分子笼状结构和s-III型CH4气体水合物笼状结构的晶格常数、体弹模量等基本物性参数,发现在0~2.6 GPa压强范围内两种笼状结构均可以稳定存在,晶胞体积随着压强增大而近似线性减小. s-III型CH4气体水合物中由于CH4分子间的作用力导致甲烷水合物体积发生膨胀,但是体积增大幅度较小且比较均匀,平均增幅在3.97%左右. 最后根据能带结构和电子态密度计算结果发现s-III型CH4气体水合物为绝缘体,不具有导电性.     

银离子-热力复合冲击消毒对生活热水管壁生物膜的控制作用

针对建筑生活热水的生物安全性问题,对比研究了银离子、热力以及银离子-热力复合冲击消毒技术对生活热水管壁生物膜微生物的灭活效能.结果表明,银离子浓度和热水温度对管壁生物膜的细菌总数和总大肠菌群灭活效果影响显著,银离子浓度和热水温度越高,管壁生物膜的微生物灭活效果越好.银离子-热力复合消毒对管壁生物膜微生物灭活效果显著好于单一的银离子消毒或热力消毒;60℃热水、0.05 mg/L银离子、消毒60 min条件下的复合冲击消毒效果已接近单一的70℃热力冲击消毒效果,消毒后生物膜变薄或脱落,生物膜结构破坏明显.银离子-热复合冲击消毒显著,提高了建筑生活热水管壁生物膜微生物灭活效果,更高效地杀灭了病原微生物,是一种有应用价值的生活热水安全消毒和水质保障技术.