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。     

蒸汽-兰炭换热与余热回收特性实验研究

利用自行搭建的蒸汽–兰炭气固换热实验系统,研究了整个料层内兰炭与蒸汽的换热及余热回收特性,分析了颗粒平均粒径、料层厚度、蒸汽流量对兰炭余热回收量和蒸汽?增的影响规律。实验结果表明:随着换热时间的增长,料层整体平均温度以先快后慢的趋势逐渐降低,有效换热系数逐渐减小,热回收量和蒸汽的?增上升;增加料层厚度、减小兰炭颗粒的粒径、提高蒸汽流量有利于有效换热系数的增加,有效换热系数的范围在3.5～52.0 W/(m~2·K)之间。此外,拟合出了粒径、料层厚度、蒸汽流量、料层整体平均温度与有效换热系数的实验关系式。     

芳基二炔丙基醚改性含硅芳炔树脂的性能

合成了4,4'-双酚芴二炔丙基醚(DPO-BPF)和4,4'-二苯醚二炔丙基醚(DPO-BPE),将两种芳基二炔丙基醚与含硅芳炔(PSA)树脂通过溶液和熔融法制得改性的PSA。对改性PSA树脂的固化反应、树脂浇铸体的热稳定性和力学性能进行了研究。结果表明:相比于PSA树脂,加入两种芳基二炔丙基醚改性的PSA树脂的固化反应起始温度变化小,固化反应峰值温度升高。改性PSA树脂在氮气中的热稳定性随加入芳基二炔丙基醚质量分数的增加而下降,30%(质量分数)的DPO-BPF改性PSA树脂固化物在氮气中5%热失重温度(T_(d5))为559℃,800℃残留率为87%。DPO-BPE和DPO-BPF改性PSA树脂浇铸体的力学性能高于纯PSA树脂浇铸体的力学性能,20%(质量分数)DPO-BPE改性PSA树脂浇铸体的弯曲强度和冲击强度可达51.6 MPa和5.2 kJ/m~2,分别比纯PSA树脂浇铸体的相应值增加了137%和136%;动态热力学分析可知改性后PSA树脂浇铸体在500℃内未发现玻璃化转变。改性PSA树脂力学性能显著提高,耐热性能优异,可用作耐热、结构一体化轻质材料。     

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。     

飞秒激光辐照CuZr非晶合金损伤动力学研究

采用考虑了电子压强梯度的双温分子动力学方法,研究了纳米CuZr非晶合金薄膜在脉宽为100 fs,能量密度为0.08～0.16 J/cm~2的飞秒激光辐照下的烧蚀动力学过程.结果表明,低能量密度下,电子压强梯度对靶材的结构损伤过程影响很小.高能量密度下,电子压强梯度对靶材内部的电子温度和晶格温度演化场产生了显著的影响,CuZr非晶合金薄膜的结构存在皮秒量级的由电子压强梯度诱导的非热烧蚀过程,并且随着能流密度的增大,这一超快的非热烧蚀过程在时间尺度上会得到提前.     

g-C3N4@Ag的光催化性能及原位热动力学研究

采用硼氢化钠作还原剂将吸附于石墨相氮化碳(g-C₃N₄)表面的硝酸银还原成纳米银(Ag)颗粒,通过调控在氮化碳上原位沉积时硝酸银的用量,制备了不同Ag负载量的g-C₃N₄@Ag复合催化剂.使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察、X射线粉末衍射(XRD)分析、N₂吸附-脱附等温曲线(BET)分析、X射线光电子能谱(XPS)分析等方法对制备的材料进行了表征.由紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析和光微量热-荧光光谱联用分析研究了复合催化剂对罗丹明B降解的原位热动力学性质.结果表明:当Ag纳米颗粒的质量分数为4%时其降解罗丹明B的反应速率常数为1.55×10-2 min-1,其催化性能是未修饰g-C₃N₄的1.9倍;在光密度为10、20、32 W/m2条件下,反应均在120 s左右达到表观吸热最大值,随后放热,最终恒定放热速率依次为7.293×10-8、1.316×10-7和1.162×10-7 mJ/s.文中的研究结果对研究光催化原位过程的热力学、动力学及光谱性质具有重要意义和潜在应用价值.     

热碱解-水解预处理剩余污泥的效果研究

热碱解-水解联合工艺预处理剩余污泥,可以实现污泥快速破胞,释放污泥细胞中的有机物,促进水解过程物质的转化,也有利于回收剩余污泥中的碳源. 基于此优点,本研究考察了温度、pH、反应时间对剩余污泥热碱解破胞效果的影响,以确定适宜的热碱解条件. 比较了不同水力停留时间（HRT=0~120h）下污泥水解过程中SCOD、挥发性脂肪酸（VFAs）、氮磷、蛋白质和糖类浓度的变化,分析了水解过程物质的转化情况. 结果表明,较高的pH（pH11）和较高的温度及延长反应时间均有利于提高污泥破胞效果. 适宜的热碱解条件为:热碱解破胞温度为70℃、初始pH 11,反应时间1 h. 在该条件下,SCOD浓度可超过11500 mg/L,污泥溶胞率为44%. 在水力停留时间为24 h时,VFAs和SCOD浓度分别高于2400 mg/L和5800 mg/L. 研究发现热碱解-水解反应约120h达到平衡,此时蛋白质和糖类稳定在130 mg/L和190 mg/L左右,其中,氮磷主要以氨氮和PO43-形式存在,相应比例分别为89%和94%. 热碱解-水解联合工艺通过加速污泥破胞,释放胞内有机物,能够明显地促进污泥的水解,这为剩余污泥热碱解-水解预处理的应用提供了技术支撑和理论依据.     

R语言在生物科学研究绘图中的应用

R语言具有强大的数据分析处理和可视化绘图功能,可以在Window、Linux以及Mac系统上使用,并且根据其编写新代码或调整已有代码可轻松实现科研中数据呈现与图形绘制的要求.然而其代码学习较为艰难、R-package使用复杂,所以未受到科研新手的青睐.基于生物科学相关领域的背景,整理汇集已出版的文献、公共数据库以及国家统计局中提供的数据,使用R语言、R编辑器RStudio并载入相关的R-package绘制出地图、热图、关联网络图、韦恩图和柱形图等高质量的图片,并提供相应的脚本与说明,以方便生物科研人员直接更改使用.本研究对生物科研中合理、直观地表述研究结果提供了良好的范例,并进行了详细讨论,且与其他绘图软件作了比较,以期R语言能够成为生物科学领域科研工作者入门学习、研究应用中绘制图片的首选工具.     

鲁棒车载热成像行人检测的感兴趣区域提取方法

现有的感兴趣区域(RoI)提取方法很难兼顾较高召回率和较少的RoI数量.为了降低计算开销和RoI数量,提高召回率,文中提出了适合车载热成像行人检测的RoI提取方法:首先,根据行人边缘特征存在的方向差异性判断图像中可能的行人竖直边缘,增强其幅值;接着,级联行人尺寸约束和自适应局部双阈值分割方法过滤滑窗产生的边界框,滤除大量的非行人边界框;然后,根据行人的轮廓特征,采用T型模板对过滤后的边界框进行得分评估,在保留可能的行人腿部信息的同时去除边界框内部的无关边缘;最后,利用行人的强尺寸约束重新排序RoI,以便在提取固定数量的RoI时能提高召回率.在热成像行人检测数据集SCUT DataSet上进行对比实验,结果表明:当每幅图像提取400个RoI时,文中方法的召回率达92%,比EdgeBox方法的召回率提高21%,计算时间减少了10%.