功能梯度仿生头盔防护性能与头部损伤分析

为了提高摩托车头盔防护性能降低头部损伤风险,本文引入功能梯度仿生泡沫结构替代传统头盔的均匀密度泡沫衬垫.通过头盔耦合生物力学头部有限元模型,获取撞击过程中头部质心加速度、生物力学响应和头盔结构响应,综合分析不同密度梯度方案对头盔防护能力的影响.结果表明,功能梯度泡沫结构在中高速冲击下有更明显的优势.相比传统头盔吸能缓冲层的均匀泡沫密度方案和新型头盔的正/负密度梯度方案,最大密度为80 kg/m3的负密度梯度泡沫设计方案可以更有效改善头盔结构碰撞响应并降低碰撞过程中头部损伤,且随着密度差的增大,负密度梯度头盔的防护性能得到了进一步提高.     

基于液冷的锂离子动力电池散热结构优化设计

针对锂离子电池单体成组后温度场的非均匀性导致的热不一致性问题,以及高温下电池单体间的热交互引发的热安全性问题,采用仿真与试验相结合的方式,基于锂离子电池生-传热机理,设计了电池单体单独成组、电池单体之间夹隔泡沫棉、电池模组底部布置液冷板3种递进式散热方案,并对液冷板进行了优化设计.采用有限元软件STAR-CCM+,仿真分析了3种方案下电池模组在不同放电倍率时的温度分布.结果表明:增加泡沫棉可减少电池间的热交互,进而提高电池单体间的热均衡性.在结合泡沫棉、导热板以及优化后(采用液冷管道串-并联组合方式)的液冷系统散热条件下,电池模组以2C倍率放电时最高温度为35.08℃,最大温差仅为4.85℃.研究结果可为电池热管理散热系统结构设计提供一定的理论基础.     

电动汽车空调制热系统设计及研究

针对纯电动汽车空调系统制热功耗高且低温环境工况下制热效果差的问题,提出一种通过回收电机余热为乘客舱制热来减少制热功耗的空调系统.运用AMESim软件建立了电机余热循环系统模型并通过电机余热制热试验验证了该模型的准确性,建立了热泵空调制热系统模型并通过热泵空调制热试验验证了该模型的准确性,结合两个系统建立了带有电机余热回收的热泵空调系统仿真模型,分析了电机余热制热性能和电机余热辅助热泵空调制热性能.试验结果表明,电机余热单独制热在中等车速、环境温度高于10℃的工况下能够满足制热需求;电机余热辅助热泵空调制热能够有效提高制热效率,在电机转速为3000 r/min、压缩机转速为4000 r/min、环境温度为-5℃的工况下,等效制热能效比能够达到3.4,比同工况下热泵空调单独制热模式的能效比提高了约48％.该系统可以有效提高纯电动汽车的能源利用率,改善空调系统的制热性能.     

高端口隔离度的太赫兹基波上混频器设计

介绍了一种基于IHP 0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,具有高本振（Local Oscillator, LO）/射频（Radio Frequency, RF）及本振/中频（Intermediate Frequency, IF）端口隔离度的太赫兹基波上混频器.该混频器采用了吉尔伯特双平衡结构,本振信号通过共面波导（Coplanar Waveguide, CPW）传输来抑制其在传输过程中由于强寄生耦合效应造成的传输不对称性,削弱了由该不对称性造成的LO/RF端口隔离度恶化的特性.通过采用非对称性的开关互联结构降低本振信号在开关晶体管集电极端寄生耦合的不平衡性,提升本振信号在开关晶体管集电极端的对消效率,通过在版图中合理布局跨导级晶体管的位置来抑制本振信号在中频端口的泄露.后仿真结果表明：在2.2 V电源电压下,本振信号为230 GHz,中频信号为2 ~ 12 GHz,该上混频器工作在218 ~ 228 GHz时,LO/RF端口隔离度大于24 dB, LO/IF端口隔离度大于20 dB,转换增益为-4 ~ -3.5 dB.当中频信号为10 GHz时,输出1 dB压缩点为-14.8dBm.电路直流功耗为42.4 mW,芯片的核心面积为0.079 mm2.该上混频器可应用于采用高阶正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）方式的无线发射系统.     

预言现代神经科学的文学教授

21世纪见证了神经科学的发展,我们更加深入地理解了脑,不再局限于脑的解剖学基础,而是转向了认知的角度.每年都会涌现出对记忆和想象力的新认识,同时让人惊讶于这一学科与人类学和哲学等学科的深度交叉.不到一个世纪之前,在二战的余波中,一位剑桥大学的文学教授率先提出了他对认知的看法,这一看法如今仍然相当现代.而直到最近,我们才...     

一次不可思议的跨洋漂流造就了人类起源的可能

人类同猩猩、猿、猴一样发源于非洲.但从现有研究来看,更早的祖先在进入非洲之前起源于非洲之外,比如亚洲.在大约5000万年前,非洲是一片被海水与世界隔绝的孤岛.那么这些祖先是如何到达非洲的呢? 最容易想到的是这些祖先通过陆桥进入非洲,但是目前已有的地理学证据不支持这一理论.相反,地理学证据提示了我们一种看起来最不可能的方...     

脑让人每日耳目一新

脑的"可塑性"是现代科学的伟大发现之一,但神经科学家大卫?伊戈曼(David Eagleman)认为这种描述具有一定误导性."塑料"通过模具固定为一种特定的形状,而脑的物质结构却处在不断变化之中.但伊戈曼无法摆脱这个词:"所有的文献都在用这个词,我只能尽量避免."伊戈曼对脑的"计算机类比"也有所质疑.他创造出了"活体连...     

此号错误

隐约响起的隆隆声如同打雷一般,将沉睡的我吵醒.我翻转身,望向窗外——夜空清澈又静谧,满是明亮的星星,视野之内见不到半片云朵.我叹息了一声,闭上眼睛,渴望能有一晚不受打搅的好眠. 一声古怪的轻鸣长驱直入,传进我的耳朵,开始变得越来越响,害得我背上的汗毛都竖立得笔直.窗外有个暗影在移动,随着它从夜空中逐渐下降,星星一颗又一...     

人类进化故事如何继续开枝散叶

我们人类不再是过去的模样.在过去20年里,基因组学、古DNA学和古人类学齐心协力,彻底修订了我们对于人类起源的理解.在最近几十万年里,人类进化的多样性和复杂性甚至超越了我们最无稽的想象.然而,我们对人类起源的了解越来越清楚,对于人类进化的叙述却越来越混乱,越来越不简练.事实证明,人类这个物种的身份纷繁复杂.     

科学和灵性 ——寻找火星上的生命

在西方长期的科学和宗教斗争中,某些角色并非一成不变.起初,宗教领袖坚信神创万物,他们谴责(经常是处死)那些质疑圣经中关于地球起源以及天堂美好故事之人.而科学家则不断对此提出挑战.如今,科学家反而成了确定论者,以理查德?道金斯(Richard Dawkins)为代表的新无神论者认为,宗教人士既软弱又愚蠢,因为他们无法接受...