平面黏弹性力学问题的插值型重构核粒子法

插值型重构核粒子法的形函数结合了包含Kronecker delta特性的简单函数和由基函数向量采用重构条件构造的增强函数,并且具有点插值特性和不低于核函数的高阶光滑性.该方法可直接施加本质边界条件,同时也保证了较高的计算精度.基于插值型重构核粒子法,文章提出了一种求解平面黏弹性力学问题的新方法.采用弹性-黏弹性对应原理和Laplace变换,将黏弹性问题转化为Laplace域内的准弹性问题,并采用插值型重构核粒子法进行求解,然后借助Laplace数值逆变换求得黏弹性问题的解.数值算例验证了本文所提方法的有效性.     

基于晶格缺陷的谷极化三维弹性声子晶体的拓扑界面传播特性

晶格缺陷(包括旋错和位错等)广泛存在于各种材料,并呈现出优异的物理和力学性能.在经典波动体系,晶格缺陷态首先应用于二维光学系统,实现了晶格缺陷激发的谷极化界面态和束缚态.本文设计了一种三维弹性声子晶体,其单胞在第一布里渊区的K-H方向线性简并.打破单胞的镜像对称性,该三维弹性声子晶体沿第一布里渊区K-H方向的简并线打开而形成完全带隙,激发出谷极化量子霍尔效应.将晶格缺陷态引入具有谷极化量子霍尔效应的三维弹性声子晶体,晶格畸变导致单胞谷极化拓扑相反转而形成界面,实现了弹性波在三维弹性声子晶体的稳健界面传播.基于晶格缺陷的谷极化三维弹性声子晶体拓扑界面态的实现,突破了传统经典波动系统拓扑波导设计的局限性,为三维复杂拓扑波导器件设计提供了良好的技术支撑.     

钛合金感应熔炼用陶瓷坩埚研究现状与展望

钛合金因具有高比强度、强耐蚀性、无磁等诸多优异特性,被认为是空天海等战略领域最理想的轻型结构材料.然而,采用铸锭冶金技术制造钛合金及其构件,仍存在高能耗、高成本等世界性难题.研究表明,坩埚式真空感应熔炼是解决上述难题的有效途径之一,但钛的高化学活性使其几乎能与目前已知的所有耐火材料发生反应.因此,新型熔钛坩埚材料及其制备技术是实现钛合金低成本、优质、高效熔炼的关键.对此,本文重点综述国内外钛合金感应熔炼用陶瓷坩埚材料(耐蚀机制、成分优选)及坩埚耐久性两大方面的研究现状,并结合华中科技大学的近期研究进展,对其未来发展方向提出新的思考.     

波动方程在半无穷柱体和外部区域上的空间爆破和衰减性

利用能量分析的方法, 首先考虑定义在三维半无穷柱体上的波动方程, 当空间变量趋于无穷时, 证明其解或者指数式增长或者指数式衰减; 其次, 考虑定义在球面外部区域上的波动方程, 证明其解随半径的二择一结果； 最后, 证明对于非线性弹性方程, 二择性定理仍有效.     

梯形微通道气液分相强化换热实验研究

针对微通道换热器强化沸腾换热,提出分段式梯形换热结构,该结构可实现气泡在表面张力驱动下间断性流向通道两侧,保持中间加热区为液体,实现气液分相流动,进而强化沸腾换热性能。采用无水乙醇为工质,实验研究直肋和梯形结构铜基表面在热流密度为160~320 kW/m²和工质流量为0.4~2.0 g/s时壁温、换热系数等参数变化规律。结果表明：在饱和沸腾区,梯形分相结构可有效实现气液分离,进而降低壁面温度,大幅提高换热系数；如在25 mm位置处,5段结构换热系数比平行结构换热系数提高了60.4%；在单相加热区,换热面积为主要影响因素,直肋结构换热系数略大,但换热系数比饱和沸腾时小一个数量级。平均换热系数分析得到5段结构微通道比平行结构微通道提高了53.8%,可见分段式结构可实现气液分相流动,有效提高沸腾换热的平均换热系数,增强整体换热能力。     

聚氨酯塑胶跑道总挥发性有机化合物的检测及潜在健康影响分析

为测定聚氨酯(polyurethane,PU)塑胶跑道释放的总挥发性有机化合物(total volatile organic compounds,TVOC)质量浓度及释放速率,分析其对人体健康的潜在影响.采用小型环境舱-二次热解吸-气相色谱法分析在温度为60℃、相对湿度为5％、气体交换率为1.0次/h的环境条件下,建成1～3个月的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度与释放速率,结合人体与TVOC的剂量反应关系及活动时间、呼吸量以及生理免疫等分析其潜在健康影响.结果表明:PU塑胶跑道TVOC的检出率为100％,质量浓度为0.918～3.334 mg/m3,释放速率为2.295～8.335 mg/(m2·h).PU预聚体、橡胶颗粒以及各类添加剂、稀释剂等原材料共同构成了PU塑胶跑道TVOC的主要来源,且17.4％的PU塑胶跑道释放的TVOC质量浓度可直接引起人体不适,82.6％的达到了人体可承受的安全阈值,在外部环境因素的联合作用下也会对人体造成刺激.可见,PU塑胶跑道能够持续释放TVOC,且其释放的TVOC可对人体健康造成潜在急性伤害影响和潜在慢性伤害影响.     

基于蒙特卡罗方法的纳米线气-液-固生长机制研究

纳米线(NWs)由于其独特的光电性质,已成为新时代信息与能源等技术的重要基础,对其生长机理的研究是当前纳米材料领域的重要课题之一.人们通常通过不同的物理化学过程(如化学沉积、物理沉积、元素合成法等)来描述其生长机理.该文基于蒙特卡罗方法,从概率统计的角度研究NWs气-液-固(VLS)生长机制.研究发现,催化剂液滴在基底上分布的均匀性越好,NWs的生长角度越接近垂直状态.NWs长度对催化剂薄膜厚度十分敏感,随着催化剂薄膜厚度的增加,NWs的长度整体呈增加的趋势,并且对于不同的薄膜厚度,均存在两个概率密度较高的NWs长度.研究工作为理解NWs微观生长机制提供了一种全新的视角,有望为相关NWs生长及其调控提供理论依据.     

磁流变液中磁性颗粒成链与团聚的临界特征分析

热运动对纳米级磁流变液系统的颗粒团聚行为和宏观流变特性扰动影响不可忽视.为研究施加外磁场后系统微结构与热运动间的关系，探讨在不同颗粒粒径情况下热运动能量在系统总能量中的占比.采用CCD设计方法，分析Monte Carlo仿真获取的颗粒位形信息，生成关于外磁场磁感应强度、颗粒粒径和体积分数的系统热耦合系数<λ>回归模型;成链团聚的临界颗粒粒径计算值比文献经验值高出约23%，证实在考虑系统内多因素的综合影响下，纳米级磁流变液具有更严格的流变现象临界发生条件.     

多纤芯弹性光网络中虚拟网络映射模型及算法

为解决多纤芯弹性光网络虚拟化中的虚拟结点映射、链路映射和频谱分配问题,首先建立了一个以最小化占用的频谱数及最小化最大占用频隙号为目标的全局约束优化模型.其次,设计了具有高效的交叉、变异及不可行解可行化算子的全局优化遗传算法,以有效求解该模型得到最优的虚拟节点、链路映射方案.最后,为验证算法的有效性进行了不同的仿真实验.结果表明,所设计的算法能够有效地减小网络中占用的频谱数和最大占用频隙号.