脉冲激光照射下生物质材料的传热特性

采用快速瞬态温度检测系统测定高能脉冲激光作用下生物质材料的温度动态变化,研究生物质材料瞬态传热特性以及激光脉冲宽度、功率密度、材料厚度与初始含湿量对温度变化规律的影响.根据实验现象,尝试提出脉冲激光作用下生物质材料传热的数学模型,数值模拟分析表明,计算与实验结果基本吻合,能较好地反应脉冲激光作用下生物质材料的传热特性,为进一步深入研究和理论分析积累了有价值的实验资料,提供了可供参考的经验.     

直板型叶片扩压器流场的实验测量与数值研究

利用激光多普勒测速仪（LDV）测量系统测量了3个不同的工况下离心风机直板型叶片扩压器内部的三维速度场，并对叶片扩压器内部流场及其随流量变化的规律进行了分析．同时，在实验测量的基础上对整个实验风机进行了非定常数值模拟，并对比分析了扩压器内部及其上游流场的数值计算和实验结果．结果表明：数值结果与实验结果吻合得很好；沿着扩压器的流道方向气流的速度逐渐减小，非定常速度脉动也逐渐减弱，非定常速度脉动的频率和叶轮的叶片通过频率一致；随着流量的减小，扩压器的扩压能力逐渐增强，扩压器叶片压力面附近的低速区逐渐减小，扩压器上游及内部流场受蜗壳的盘、盖侧空腔影响逐渐增大．     

单模激光定态几率分布的内插近似

用内插程序计算了单模激光的定态几率分布，并将其结果和数值模拟及统一色噪声近似理论的结果，在不同噪声关联时间τ值的情况下进行了比较．发现在激光系统中用内插法得到定态几率分布，不仅在大τ和小τ的情况下和数值模拟曲线吻合，而且对中等范围取值τ也和数值模拟结果吻合．     

透明土土体变形测量系统中激光散斑图像的获取

透明土试验技术实现了土体内部可视化,其变形测量的获取目前多通过与透明土相适应的透明土土体变形测量系统进行。该系统利用片状激光实现了对透明土的内部切片观察,通过获取激光散斑图像结合图像处理方法分析得到土体变形的情况。但是该系统在获取散斑图像时并没有考虑到激光在透明土试样内的散射特点及其对散斑图像的影响,存在一定的局限性。对此,通过对透明土中激光散射现象进行观测,归纳了透明土中激光散射的特点,并就激光散斑图像获取进行分析改进,同时应用图像处理技术解决了图像获取过程中可能产生的变形问题。     

规整填料特征单元内混合过程的计算流体力学

针对Mellapak 350Y型规整填料特征单元内的流动及混合现象，利用计算流体力学的方法模拟了单元内的液相单相流流动，并结合脉冲示踪法研究其混合行为，考察了不同流速下特征单元的返混程度、同时建立了相应的实验装置，在室温下以甘油水溶液（质量分数为65％）为测试液体，利用激光多普勒测速仪对不同流速下，规整填料中特征单元内的液相流场进行了测量并与模拟结果进行了对比．计算与实验结果的速度分布趋势及其数值大小基本一致。     

脉冲激光表面熔凝熔池演变数值模拟

为了研究脉冲激光作用过程中表面快速熔化与凝固的过程,建立了脉冲激光作用熔池金属熔凝的二维热流耦合模型．考虑重力、材料物性随温度的变化等的影响,利用焓-多孔度方法和用户自定义函数对表面熔化凝固的固液相界面演化进行了分析;采用熔化／凝固模型对熔池内的瞬态温度场、速度场和流场进行了数值模拟,并以实验验证模拟结果．计算结果表明：表面熔化与凝固的固液相界面的移动呈现不同状态;在熔凝过程中,熔池内除存在一对方向相反的主环流外,还存在多个环流;流体的速度随着温度的降低而减小且速度最大的区域位于熔池表面附近．     

单模激光定态几率分布的内插近似

用内插程序计算了单模激光的定态几率分布，并将其结果和数值模拟及统一色噪声近似理论的结果，在不同噪声关联τ值的情况下进行了比较，发现在激光系统中利用内插法得到定态几率分布，不仅在大σ和小σ的情况下和数值模拟曲线吻合，而且对中等范围取值σ也和数值模拟结果吻合。     

水力旋流器内部流场模拟分析与PIV验证

以直径为140mm水力旋流器作为研究对象,采用计算流体力学(CFD)技术对旋流器内部流场进行数值模拟,并对所建立的模型进行激光粒子图像测速(PIV)实验验证。基于数值模拟和实验结果,分析了旋流器内部压力、切向速度、轴向速度和径向速度的分布。利用PIV技术对旋流器内部流场进行测量,考察了不同入口速度下旋流器圆柱段区域瞬态速度场。通过对比数值计算与测试结果表明:CFD模拟可以有效预测水力旋流器内部流场分布,帮助探索旋流器内的流动状态和分离机理;利用PIV技术测量旋流器内部流动特性和速度分布,其测量结果与CFD计算结果吻合良好,验证了数值模型的准确性。     

磨料水射流割缝裂隙带对洞库围岩稳定性的影响

利用割缝设备在洞库上方的围岩中制造分布合理的人造节理并结合填充介质可以有效地衰减爆炸应力波。为了验证采用磨料射流割缝设备在洞库围岩中进行人工割缝及充填材料前后围岩开挖的稳定性，利用FLAC3D与Midas对磨料水射流人工割缝及充填材料前后的大跨洞库及围岩进行了数值模拟研究，对数值模拟中围岩的稳定性进行实时监测与分析。结果表明，裂隙开挖后洞库位移略有增加，但基本处于稳定状态；利用碎石进行充填裂隙后，碎石的扰动作用使其位移进一步增加，但增加量极小，洞库仍处于稳态；可利用锚杆支护减小位移、增加稳定性。因此，在洞库围岩中进行人工割缝构建填充裂隙群对于整体围岩的稳定性影响较小，研究成果可为地下工程抗爆削波防护设计提供参考。     

粉末体成形的有限元数值模拟

根据粉末体材料的塑性理论,利用体积可压缩有限元法,对粉末体材料成形过程和致密化过程进行了数值模拟,并开发了粉末体材料成形有限元数值模拟分析系统ＰＭ２ＤＦ．通过对粉末体镦粗过程的有限元数值模拟,说明了粉末体材料在镦粗过程的变形特性、致密化规律及粉末质点的流动规律,并与实验结果进行了对比．     

State diagram of spin-torque oscillator with perpendicular reference layer and planar field generation layer

The state diagram of spin-torque oscillator (STO) with perpendicular reference layer (REF) and planar field generation layer (FGL) was studied by a macrospin model and a micro-magnetic model. The state diagrams are calculated versus the current density, external field and external field angle. It was found that the oscillation in FGL could be controlled by current density combined with external field so as to achieve a wide frequency range. An optimized current and applied field region was given for microwave assisted magnetic recording (MAMR), considering both frequency and output field oscillation amplitude. The results of the macro-spin model were compared with those of the micro-magnetic model. The macro-spin model was qualitatively different from micro-magnetics and experimental results when the current density was large and the FGL was non-uniform.     

铝合金板材涂覆石墨前后的激光吸收率确定方法

针对铝合金板材表面涂覆石墨后激光吸收率的测量问题,利用高温热像仪、热电偶测温的方法,并结合有限元温度场分析的手段,对未涂覆石墨板材激光加热温度场进行了测量及有限元模拟,验证了有限元温度场分析的准确性,通过匹配板材涂覆石墨后板材背面温度场实测结果与仿真分析结果,拟合出了板材涂覆石墨后的激光吸收率。     

磁场中铁磁性胶粒的聚沉性质

分析了铁磁性胶粒及其周围电解质离子在磁场中的磁化行为和胶粒外磁场分布状况。利用双电层理论计算了在磁场作用下铁磁性胶粒周围离子的分布情况 ,给出磁场作用下胶粒间势能表达式、体系聚沉的临界磁场和聚沉速率表达式 ,并以常温常压下水溶胶在 0 .0 0 3T磁场作用下的情况为例进行了计算。结果表明 ,磁场作用对胶粒周围电解质离子浓度分布的影响较小 ,对铁磁性胶粒间势能和胶粒间聚沉速率的影响较大。粒子浓度为 10 16m-3的水溶胶体系发生聚沉的临界磁场强度为 0 .0 0 2 7T ,磁场作用加快了聚沉速率。     

土壤结构与田间持水率间的定量关系研究

对山西省晋中盆地9种不同质地土壤干密度和田间持水率的测定进行了同步系列试验,揭示了田间持水率随土壤干密度的变化过程及其特性,建立了田间持水率与土壤干密度之间的定量关系。试验结果表明,不同质地土壤的田间持水率都随土壤干密度的变化而变化,随着土壤干密度的增大,田间持水率经历从小到大,一直达到某一极限值,而后随土壤干密度的进一步增大而减小的变化过程;不同质地土壤具有不同的田间持水率极限值,田间持水率的极限值在孔隙度为42%～46%范围内时出现。田间持水率与土壤干密度的之间较好地符合二次多项式函数关系,采用二次多项式函数关系,通过土壤干密度实现对田间持水率的预测可以获得满意的结果。     

应用CHAMP卫星轨道和加速度数据恢复地球重力场

介绍了重力卫星CHAMP,GRACE,GOCE和利用卫星观测数据解算地球重力场的方法以及加速度数据的处理方法,探讨了基于能量守恒方法恢复地球重力场模型的原理.将基于能量守恒方法利用CHAMP卫星星历数据恢复的地球重力场模型与EGM 96重力场模型进行比较,结果验证了CHAMP卫星对地球中、长波重力场的敏感性,以及能量守恒方法恢复低阶地球重力场位系数的有效性.     

碳纳米管场发射显示屏栅极工艺的研究

利用优质云母板作为栅极结构基底材料，结合简单的丝网印刷工艺将导电银浆制作成条状栅极，制作了新型的栅极结构；采用高温分解方法制备了碳纳米管薄膜阴极，制作了三极结构碳纳米管阴极平板显示屏样品。该样品具有良好的场致发射特性以及栅极控制能力。利用这种新型的栅极结构，能够克服整体器件高温封装所带来的技术困难，避免碳纳米管阴极和阳极荧光粉的损伤，实现了稳定可靠的高温封装，具备了制作大面积场致发射器件的潜力。     

介质阻挡放电等离子体热效应对流场影响的研究

在速度场和温度场测量的基础上,采用数值模拟方法研究了介质阻挡放电等离子体热效应对速度场的影响。分别利用二维粒子图像测速仪和红外热像仪得到了介质阻挡放电等离子体在静止空气中产生的速度场和温度场。通过实验中获得的速度场来验证数值模型的可靠性,而温度场则作为求解能量方程的边界条件。数值模拟结果表明,在无来流的情况下等离子体热效应对流场的影响比较明显,使局部水平方向速度大小提高近30%,但有来流时,由于对流换热使高温区减小,热效应对流场的影响减弱。     

直达声场试验平台的数值仿真方法研究

为了指导直达声场试验平台搭建,以替代成本较高的混响室试验,提出了一种速度边界等效扬声器声源的方法,并基于该等效方法建立了直达声场有限元模型,比较了不同区域内声压级响应,并与混响声场进行对比.研究表明,速度边界等效方法能准确模拟扬声器的指向性以及声压级响应,基于该方法建立的直达声场模型在靠近声场中心区域内响应结果与混响场吻合,能为直达声场试验中的可靠试验区域选取提供参考.      

等离子熔积成形过程的温度场有限元模拟

建立了等离子熔积成形过程移动热源和动质传热的三维有限元数学模型,进行了该过程温度场的模拟分析．模拟结果表明,等离子熔积成形的温度场具有时空交变与不均匀分布的特性,随着熔积层数的增加,零件温度均匀化程度提高,冷却速度下降;但随着冷却速度下降,易产生流淌,影响成形性．最后通过对温度场的实验测定,模拟结果与实验结果基本符合,证明了熔积成形模拟计算模型的合理性．     

不同磁处理对几种植物生理特性的影响

小麦种子经弱、强磁场处理,其发芽势和长势均有提高;比较了不同磁场强度和不同处理时间对小麦生长的影响,发现在1000 Gs磁场强度下处理1/2 h效果最好;横向磁场对小麦幼苗的生长有显著的促进作用;小麦种子萌发后经磁处理,其第二天呼吸强度与对照相比明显增强;经磁处理的金鱼藻和水绵藻的光合强度均显著高于对照.