非对称、变势能阱三稳态压电振动能量采集器特性研究

为了提升压电振动能量采集器的综合输出性能,提出了一种具有非对称、变势能阱的三稳态压电振动能量采集器,它由一个末端带磁铁的压电悬臂梁以及一对可随弹簧拉伸和压缩而变动的外部磁铁构成。外部磁铁固定在水平弹簧自由端并与基座相连,且能够随着弹簧压缩和拉伸发生水平移动和转动,从而使系统产生非对称且随时间变化的势能阱。基于点磁荷法和拉格朗日函数,建立了压电振动能量采集系统的非线性磁力模型和分布参数动力学模型;仿真分析了磁铁间距离以及加速度和弹簧刚度等参数对系统势能及其动力学响应特性的影响规律。研究结果表明:弹簧拉压是产生非对称、变势能阱的主要因素;弹簧刚度使非对称势能阱的深度变浅,使采集器更易进入大幅阱间振动状态;随着弹簧刚度的增大,采集器输出电压随之先增大后减小。在低激励振幅下,非对称、变势阱能量采集器比传统对称势阱采集器有更广的频带宽度和更高的采集效率。

带有非对称势能阱特性的双稳态能量采集系统混沌动力学分析

针对带有非对称势能阱的双稳态能量采集系统开展混沌动力学研究。建立考虑重力因素影响的能量采集系统非线性动力学模型。针对动力学方程的非对称势能阱开展分析,得到同宿轨道的解析表达形式。通过Melnikov方法获得发生同宿分岔的阈值,并使用数值方法验证。结果表明当激励强度低于Melnikov理论预测的临界阈值时,响应限制在单个非对称的势能阱当中;当激励强度大于Melnikov理论预测的临界阈值时,同宿分岔将会引发双阱运动。重力参数和阻尼显著影响同宿分岔的阈值曲线,考虑重力参数影响所得到的阈值明显高于对称双阱能量采集系统的阈值。增加重力参数会抑制混沌响应的产生,导致系统从混沌-周期响应共存逐渐演化为周期-周期响应共存。此研究结果将拓展非线性动力学的研究范畴,为实现混沌响应的调控提供一种策略。

NO3^-＋Cl2→ClONO2＋Cl^-反应势能面和势能阱

采用密度泛函理论B3LYP方法和6-311+G(d)基组,计算构建离子-分子气相反应NO3-+Cl2→ClONO2+Cl-的三维势能面.三维反应势能面证明该反应没有过渡态和势能垒,但是存在一个深达-55.0kJ/mol的势能阱(以氯气分子和硝酸根离子相隔无穷远为参量).在势能阱底部,有个化合物(O2NOClCl)-称为势阱化合物,依赖于势能阱而稳定存在.理论红外光谱预测低温红外光谱能检测该势阱化合物.低温条件下,该反应由热力学控制,反应产物是势阱化合物(O2NOClCl)-.当温度升高,该反应由动力学控制,势阱化合物(O2NOClCl)-不稳定,发生分解反应,重新生成NO3-和Cl2.研究结果可用来解释低温时ClONO2与Cl-气相反应不能产生Cl2的原因.

三稳态压电振动能量采集器的非对称势能阱产生机理及其动力学特性研究

为了揭示三稳态压电振动能量采集器非对称势能阱的产生机理及其对采集器动力学特性的影响机制,考虑采集器压电悬臂梁大扰度几何非线性和末端磁铁重力效应,利用能量法和Hamilton原理建立了三稳态压电振动能量采集器的非线性动力学模型。仿真研究了几何非线性和磁铁重力对系统静态解分岔、势能阱特性及其动力学响应特性的影响规律,结果表明几何非线性和磁铁重力使压电振动能量采集器产生附加的三阶和五阶非线性刚度及重力势能,导致非对称势能阱的产生。非对称势能阱不仅有利于提高三稳态压电振动能量采集器的有效工作频带和能量转换效率,还可以降低采集器对环境振动强度的要求使其在较低激励加速度下可以进入高能轨道运动。实验验证了理论仿真结果的正确性。

变势能阱双稳态气动弹性能量收集的性能增强研究

提出一种新型的磁耦合变势能阱双稳态压电颤振能量收集器,设计了外部磁场作用下颤振能量收集系统的双稳态构型,并利用弹性支撑的外部磁铁的运动实现了变势能阱技术,解释了变势能阱双稳态对颤振能量收集系统的性能增强机理。建立了磁力-压电-气动弹性耦合的颤振能量收集系统的动力学分析模型,根据非线性磁偶极模型以及平衡点稳定性理论,讨论了系统出现双稳态构型的参数条件。对磁耦合双稳态颤振能量收集系统的动态特性进行了数值仿真研究,结果显示,双稳态构型能够使无磁力颤振能量收集系统的超临界颤振行为转变为亚临界颤振,发生极限环振动的风速能够降低50%以上,拓宽了能量收集器的有效工作风速范围,并分析了磁铁间距、磁偶极矩对能量收集性能的影响规律。采用弹性支撑的外部磁铁的运动来自适应调节内外部磁铁之间的距离,达到变势能阱的目的,有效地降低了双稳态的势能阱深度,使系统更容易发生双稳态势能阱间的跃迁运动,从而在双稳态的设计基础上,实现了能量收集工作风速范围和输出电功率的同步提升,为低风速下的能量收集提供了一种有效的设计途径。

分子的“多阱模型”势能函数及其在第二维里系数计算中的应用

分子的“多阱模型”势能函数及其在第二维里系数计算中的应用苏志军（上海交通大学制冷工程研究所上海２０００３０）严家 ，曾向东，尚德敏（哈尔滨工业大学热工教研室哈尔滨１５０００１）关键词分子势能函数，方阱势能模型，第二维里系数１前言要从理论上建立描述气体...

CIONO2＋Cl^-→NO3^-＋Cl2反应的溶剂化

气相反应CIONO2＋Cl^-→NO3^-＋Cl2 ，存在一个深达-55．3kJ／mol的势能阱，低温时阻止该反应产生产物NO3^-和Cl2。本文采用B3LYP／6—311＋＋G（d，P）理论方法，研究该化学反应中水分子溶剂化作用，探讨溶剂化过程反应机理。研究结果显示，水分子溶剂化作用使该反应势能阱消失，反应快速产生产物NO3-和Cl2。

基于力场转换理论的耳廓识别

本文提出了一种基于力场转换理论的人耳识别方法,在检测出耳廓边缘的基础上,将图像分别通过力场和能量场进行描述,利用测试点在力场中运动最终收敛至图像能量局部最小值处这一个特征,对人耳图像特征点进行定位,最终利用提取出的"势能阱"和"势能渠"实现匹配与识别,经在选用的耳廓图库上实验,错误接受率FAR为1.28%,错误拒绝率FRR为6.28%。

热弹性马氏体相变连续介质热力学研究

介绍形状记忆合金热弹性马氏体相变连续介质热力学研究方法和最新进展,着重分析了在推广的非线性弹性力学的框架下,应用变分方法研究热弹性马氏体相变的理论和方法、存在的问题及发展趋势.首先介绍如何计算马氏体相变24种变体的变形梯度,然后拓展非线性弹性力学,引入描述相变的多阱非凸弹性势能,进而讨论了界面能和非局部能对相变微结构和相变过程的影响的相关研究理论方法和进展.