微尺度下润湿性表面对双气泡传热特性的影响

为探究混合润湿表面双气泡生长过程的特点和传热特性,利用格子Boltzmann方法研究混合润湿性表面不同因素对生长和传热过程的影响规律。结果表明:对于纯润湿性表面,随着润湿性的降低,气泡成核时间减少,气泡脱离表面时间呈增加趋势,双气泡生长过程的平均热流密度呈减少趋势。混合表面可以实现相比纯润湿性表面更高的脱离频率和更好的换热效果,混合润湿表面整体脱离频率在(L_(q)/△x)>0.37(△x<30)时呈增加趋势,在(L_(q)/△x)≤0.37(△x≥30)时呈降低趋势;同一距离L_(q)/△x不同疏水尺寸的脱离频率在(L_(q)/△x)>0.37(△x<30)时呈先降低后增加趋势,在(L_(q)/△x)≤0.37(△x≥30)时呈增加趋势;同一距离L_(q)/△x不同疏水尺寸的平均热流密度在(L_(q)/△x)>0.37(△x<30)时呈降低趋势,L_(s)=3(L_(s)/L_(q)=0.27)是最佳换热尺寸,在(L_(q)/△x)≤0.37(△x≥30)时呈先增加后降低趋势,L_(s)=5(L_(s)/L_(q)=0.45)为最佳换热尺寸。

钨极高压微电弧温度模型的建立与验证

为提高一体式微球形钨探针的制备成功率,对制备过程中高压微电弧进行了研究。建立了钨极高压微电弧的多物理场耦合仿真模型以计算电极间距在0.5~2.0 mm、电压在1~12 kV时的电弧温度分布;然后对仿真结果进行最小二乘拟合,进而得到了电弧温度与放电参数之间的数学模型;最后,基于Boltzmann作图法搭建了光谱测温系统,并对数学模型进行了验证。研究结果表明:电弧呈椭球形分布,近阳极区存在高温屏障,阳极温度远低于阴极温度;电弧温度与电压、电极间距之间均为类抛物线性关系;模型计算结果与实验结果的平均相对误差为3.3%。该模型可用于计算电弧温度,从而实现钨探针的可控制备。

三角形布置圆柱体群绕流特性与流动机理研究

基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩涡、单漩涡体向双漩涡过渡、不规则的双漩涡、规则的双漩涡、双漩涡向三漩涡过渡、不规则的三漩涡和规则的三漩涡模式,在α=30°时流场下游涡街更加规则,尾流模式转变更快。三圆柱所受的时均流体力系数受间隙流流速影响较大,各来流角度下随间距比(除小间距比外)的变化趋势基本一致,尾流模式转变会导致三圆柱群的流体力系数均方根值发生显著变化,在Kd≥3.5后上游圆柱流体力系数均方根值有较大起伏。除α=0°工况外,在Kd≥2.5后中游圆柱的涡脱落频率受α和Kd影响较小,数值相对稳定。

浸入运动边界-格子Boltzmann方法4种固含率计算方法对比研究

为了达到流固耦合,格子Boltzmann方法(LBM)可采用浸入运动边界法(IMB)实现移动颗粒边界上的无滑移条件.该耦合方式(IMB-LBM)中固含率计算方法对流固耦合计算精度和效率有影响.对常用的固含率4种计算方法,即蒙特卡洛法(MCM)、单元分解法(UDM)、近似多边形法(APM)和闭合边界法(CBM),分别阐述其具体算法,对比了它们的计算精度和计算效率;最后通过圆盘颗粒非连续变形分析方法(DDDA)与IMB-LBM耦合模型下的一个多颗粒沉降流固耦合算例,对比分析了它们在流固耦合计算过程中的耗时.结果表明:1)CBM无误差,MCM和UDM在随机点数取1000,子单元数取100时误差稳定在1%以下,APM在颗粒直径大于格子长度10倍时,误差小于0.44%;2)MCM和UDM的计算精度及耗时分别与随机点数和子单元数相关,它们的计算耗时大于APM和CBM;3)计算效率上,APM>CBM>UDM>MCM,其中CBM计算耗时略微大于APM,APM和UDM计算耗时分别比MCM少2个和1个数量级.该结果可为IMB-LBM耦合模型中固含率计算方法优选提供借鉴.

交互叙事视角下智慧博物馆沉浸式体验设计研究

目的在交互叙事视角下,研究城市智慧博物馆的沉浸式体验设计方法及设计实践。方法通过案例研究等方法分析智慧博物馆交互叙述的构成要素和特点,进一步探索交互叙事与智慧博物馆沉浸式体验的关系,从构建跨数字媒介的多感官沉浸体验、重构交互叙事要素与关联叙事内容、营造情境感知的叙事空间与互动式故事体验三个方面提出基于交互叙事的智慧博物馆沉浸式体验设计方法,并设计基于交互叙事的智慧博物馆沉浸式体验设计的流程,从实践良渚博物馆沉浸体验项目的角度验证方法的可行性和有效性。结论设计者通过编码叙事空间和叙事内容,运用跨数字媒介助力多感官沉浸,提取智慧博物馆文化作为叙事主题,优化沉浸交互体验空间,使参观者超越时空限制,与所在城市的历史脉络和文化内涵进行深度互动,从而对城市文化产生更强烈的认同。

AIGC背景下高校信息素养教育的发展

以ChatGPT为代表的生成式人工智能模型(AIGC)的出现预示着人工智能新时代的来临,人们的信息行为将因之而改变。这种背景下,高等学校信息素养教育也将面临内容框架与教学模式的重塑。文章对国内外AIGC背景下的信息素养教育相关研究与教学实践进行了综述,分析了AIGC的优势与局限以及由此给信息素养教育带来的机遇与挑战,从教学内容的拓展与教学模式的转变两个维度提出了信息素养教育发展的新思路。

铁北煤矿褐煤自燃预测函数模型研究

针对铁北煤矿褐煤自燃精准预测预报的难题,利用程序升温实验对煤样升温氧化过程中产生的气体进行分析,并选择Logistic函数、指数函数、Boltzmann函数以及四次多项式函数对气体数据进行拟合。研究结果表明:CO的初现温度约为50℃,且随温度的升高呈指数增长趋势,C2H4的初现温度约为140℃,可以作为煤进入加速氧化阶段的标志。依照指标气体优选原则,确定铁北煤矿褐煤自燃的单一指标气体为CO、C2H4,复合指标气体为CO/CO_(2)、C2H4/C2H6;Boltzmann函数模型对0~200℃温度范围内CO和CO/CO_(2)的拟合效果最好,拟合优度R2为分别为0.99995和0.99814,基于统计学特征确定了A_(1)、A_(2)、d_(x)、x_(0)等4个参数的数值并推导出指标气体浓度与煤温的函数公式,经过验证Boltzmann函数模型可以很好地运用到铁北煤矿煤自燃的预测中。

基于格子Boltzmann方法的地埋管管群换热的模拟研究

土壤结构和地下水通常会影响地埋管换热器的传热,本文将利用随机四参数生成法建立双分布函数格子Boltzmann模型,对有渗流条件下地埋管管群换热器与饱和土壤多孔介质的换热情况进行了模拟,分析了影响埋管外土壤平均温度的主要因素。研究表明,土壤热传导特性主要受土壤孔隙度、地下水渗流速度和土壤骨架导热系数k s的影响。本文的研究结论对考虑土壤渗流的地下换热器的设计具有一定的指导意义。

为复浮生是梦中?——虚拟现实媒介的美学逻辑与问题审视

虚拟现实与我们共在已多年,当其携数字基础设施的强大力量回归后,成为重新定义用户生活体验和所在空间视角的媒介形式,并引发了独特的美学体验。围绕这一美学体验的中心问题不是虚拟对象是否真实存在,而是虚拟现实媒介如何将我们日常的感官和知觉能力虚拟化,从而使我们在虚拟世界中具有知觉主动性。虚拟现实媒介的美学逻辑表现在沉浸式美学体验和计算美学体验上。这些体验基于计算视觉文化的支持,强调物质世界可能总是悬浮在身体、技术和审美调解之间。主体似乎在审视着一个可以随意支配的世界,但忽略了他们自身也被算作其中的一部分。虚拟现实媒介并没有使世界变得触手可及,更多地是体现了海德格尔所描述的只剩下“技术关系”的境况。

心理意象视域下元宇宙教学赋能高校学生的学习效果研究

数字化转型背景下,元宇宙的应用促使教育方式发生了深刻变革。然而,元宇宙教学中仍存在一些共识性问题尚未得到解决,如学生的学习持久性不强、专注度不足、学习效率低下等。对此,文章将元宇宙教学的沉浸性、交互性、构想性作为刺激变量,将表象能力作为调节变量、心理意象作为中介变量、学习效果作为反应变量,构建了元宇宙教学赋能学习效果的假设模型。在此基础上,文章构建了假设模型的结构方程模型,并进行了中介效应检验和调节作用检验,研究结果显示:元宇宙教学的沉浸性、交互性、构想性均正向影响高校学生的学习效果,心理意象在元宇宙教学影响高校学生学习效果的过程中起中介作用,表象能力在元宇宙教学影响心理意象和高校学生学习效果的过程中发挥调节作用。据此,文章提出高校应将心理意象融入数字素养、开发数字化元宇宙教学平台、培养学生的表象能力等启示。文章的研究有助于高校有针对性地提升元宇宙教学中学生的学习效果,并推动元宇宙技术与元宇宙教学的深度融合。

水产品超声辅助浸渍冷冻技术研究进展

目的为延长水产品销售周期,最大程度保持其营养品质,促进水产品冷冻保藏及加工技术的发展和产业化。方法归纳总结超声辅助浸渍冷冻的作用机理,并探究其对冰晶形成和生长以及水产品保鲜加工的影响。结果超声辅助浸渍冷冻能有效提高冷冻效率,减小冰晶晶核规格,缩短冷冻时间,减缓水产品蛋白质变性与脂质氧化速率,改善水产品质构、保持其营养价值,是水产品冷冻处理的有效途径。结论超声辅助浸渍冷冻技术能在一定程度上解决水产品冷冻过程中存在的问题,为水产品冷冻技术产业化提供支持。超声辅助浸渍冷冻技术在作用机制、适用范围和特定环境下的作用衰减等方面存在着一定缺陷,还需深入阐述其作用机理,为冷冻智能装备开发提供保障。

聚维酮碘对家兔创面组织浸泡冲洗的影响

背景:临床上人工关节置换所面临的最危险、最严重的并发症就是发生人工关节假体周围感染,找到一个能够预防人工关节置换假体周围感染的方法是迫切需要的。目的:观察聚维酮碘对家兔肌肉、血管、脂肪和骨质等组织进行浸泡冲洗后的影响。方法:选取40只10周龄雄性新西兰大白兔,每只兔子的左后腿作为实验组,右后腿作为对照组。兔后肢麻醉后切开,显露后肢的肌肉、血管、脂肪和骨质,对照组手术切口内用生理盐水浸泡和冲洗;实验组手术切口内用聚维酮碘原液及生理盐水浸泡和冲洗。40只兔分别在浸泡聚维酮碘0,1,3,5 min时随机处死10只切取创面组织标本,采用苏木精-伊红染色制片,对细胞数目及分布进行统计学分析和比较。结果与结论:①经聚维酮碘浸泡冲洗的肌肉、血管、脂肪和骨质与生理盐水对照组相比,镜下未见其细胞结构、形态及数目有明显的差异;②运用配对t检验探究对照组与实验组之间的差异性,配对数据均没有呈现出差异性(P>0.05);③提示聚维酮碘对家兔肌肉、血管、脂肪和骨质等组织进行浸泡冲洗后与生理盐水相比未见明显差异,反映了聚维酮碘溶液作为创口内消毒剂的安全有效性。

化学溶液长期浸泡作用下灰岩溶蚀劣化研究

在酸性(pH=3)、中性(pH=7)、碱性(pH=11)3种溶液环境中开展了灰岩浸泡溶蚀试验,测试了不同浸泡周期灰岩的单轴抗压强度、表面微观形貌、浸泡溶液的pH值及Ca^(2+)浓度,并讨论了灰岩宏观力学性能的劣化机制。研究表明:灰岩在酸性环境中溶蚀劣化程度最大,中性环境次之,碱性环境最小;在试验初期,3种化学溶液的pH值均变化剧烈,并逐渐向中性转化,最终呈弱碱性;在酸性溶液中试验初期Ca^(2+)溶出速率较快;而在中性和碱性环境下则溶蚀反应缓慢;随着浸泡时间的增加,溶蚀灰岩在微观形貌上表现为微孔洞扩展,表面粗糙程度加剧;从溶蚀后灰岩微观损伤区域的统计结果来看,3种溶液环境下灰岩的单轴抗压强度均随损伤区域比的增加而减小,酸性环境中的损伤区域比最大,中性环境次之,碱性环境最小。

舰载直升机主动甲板着舰气动载荷特性

被动与主动流动控制可减小舰艇艉流强度,但直升机着舰甲板处仍存在明显回流现象,由此导致直升机气动载荷变化显著。提出了自动升降的舰艇主动甲板,建立基于格子玻尔兹曼方法 (LBM)的舰艇主动甲板流场分析方法,并结合单向耦合模型,嵌入旋翼黏性涡粒子法,研究直升机主动甲板着舰气动载荷特性。通过与SFS2舰艇流场试验、分离涡模拟(DES)方法、大涡模拟(LES)方法比较,验证了所建方法的准确性。随后研究主动甲板对舰艇流场和直升机着舰气动载荷的影响特性。结果表明:相比于标准SFS2舰艇,主动甲板有效抑制了直升机着舰甲板处回流,以及直升机旋翼拉力损失、滚转和俯仰力矩,最大降幅分别为21.6%、55.1%、74.6%。

高铁齿轮箱飞溅润滑性能数值模拟与型腔结构参数优化

以高铁齿轮箱齿轮啮合处平均压力和输出端集油盒处润滑油平均体积分数为评价指标,通过流体仿真软件ANSYS CFX,采用浸入实体法,建立了高铁齿轮箱斜齿轮飞溅润滑的CFD数值仿真模型。运用响应面Box-Behnken实验研究得出了径向距离、轴向距离、导油筋宽度对集油盒处润滑油平均体积分数和齿轮啮合处平均压力的二次回归模型,并对设计参数进行了优化。结果显示,最优参数为径向距离22.92 mm、轴向距离50 mm、导油筋宽度14.02 mm时,集油盒处润滑油平均体积分数为0.547,齿轮啮合处平均压力为32.452 kPa。

钼碚砂氨浸过程中钾的释放行为与控制研究

低钾钼产品在电子、医疗等领域具有广泛的应用前景,而氨浸对低钾钼产品的生产具有十分重要的影响。为了更好地控制氨浸过程中钾的释放量以减少后续工艺中的降钾压力,通过对钼焙砂氨浸过程中的释钾影响因素进行了单因素模拟实验,分析了钾元素的释放规律,并给出了其动力学模型和控制方法。结果表明,温度、固液比、钼焙砂粒度等对钾元素的释放具有较大的影响,最佳的氨浸条件为:温度30℃、固液比1∶3,钼焙砂粒径范围150~178μm,氨水浓度20%。此外,Ca元素更利于氨浸过程除钾,而Na元素不利于氨浸过程除钾。熟石灰对水洗除钾有一定作用,碳酸钠对水洗除钾的效果并不明显,故在钼焙砂水洗过程中加入熟石灰有利于低钾钼酸铵的生产。钼焙砂氨浸过程前期释钾速度较快,后期速度变慢,得到Avrami方程可以较好地模拟氨浸前期和后期的释钾过程,确定了氨浸过程的动力学方程。

基于LBM的典型建筑布局树木风环境模拟

在建筑方案设计阶段定量评估景观绿植对建筑风环境影响,对于提高行人区域热舒适性具有重要实践意义。结合格子玻尔兹曼计算流体力学方法和多孔介质模型,开展了边界层流场-建筑-树木耦合模拟和关键参数验证,针对城市街道区域典型矩形建筑平面布局存在的风速加速现象,开展树木挡风效应分析。研究结果表明:模拟方法能够重现出与试验吻合一致的树木尾流区平均风速和湍流特征;基于不同阻力系数的树木透孔率对树木背风区下游1H~3H范围内挡风效应影响明显;基于等效原则提出的圆柱体简化模型能够计算出与树木原型一致的挡风效应变化规律;建筑两侧和迎风端布置合理间距的树木能够减小矩形建筑两侧风速加速比和加速区域面积,可以通过经济合理的树木布置方案实现建筑周围风环境舒适度优化和通风廊道畅通。研究成果可应用于景观植被风环境优化设计,为方案设计阶段绿色建筑自然通风评估提供新的计算参考。

元宇宙医学教育在肝胆外科临床教学中的应用与思考

元宇宙是独立于现实世界而又与现实世界紧密结合的沉浸式环境,是教育业态的一种新发展。肝胆外科的理论和临床教学一直是普通外科临床教学中的重点和难点,教学中运用增强现实(augmented reality,AR)等技术可以更直观、便利地了解患者的身体器官结构;更有效地进行肝胆外科教学。医学教育元宇宙尚面临着信息隐私保护,相应规则、标准制定,引导学生有效驾驭虚拟自我等诸多问题与挑战。随着医学教育元宇宙的落地实现和向前发展,沉浸式深度互动的肝胆外科新教学模式将得到实现。

沉浸式视频编码技术综述

随着虚拟现实、增强现实等沉浸式媒体技术的发展,沉浸式视频的表示、存储、传输和显示等各个环节都受到了科研及产业界的广泛关注。沉浸式视频更复杂的视频特性和庞大的数据量,对传统视频编码技术提出了挑战,新的编码技术应运而生。该文从视频自由度(DoF)出发,分别从3DoF和6DoF两个方面介绍沉浸式视频编码技术的最新成果。3DoF视频相关编码技术包括投影模型、运动估计模型和3DoF视频编码标准。6DoF视频相关编码技术包括视频表示形式、虚拟视点合成技术、6DoF视频编码技术及运动图像专家组沉浸式视频(MPEG,MIV)编码标准。最后,对沉浸式视频及其编码技术的发展进行总结和展望。

沉浸式演艺的空间生产与价值表达研究

以列斐伏尔空间生产理论为基础,沉浸式演艺中的个体在空间中表现为“沉浸在场”这一新型在场方式,基于其形式、内容和作用特征,沉浸式演艺的复合媒介、叙事文本和互动体验这三大要素相互交织、共同作用,构成介质空间、叙事空间和应答空间“三位一体”的空间生产机制,在个体与空间的双向互动过程中建构起沉浸式演艺的空间价值,通过场景塑造、合理应用科技激发空间效能,内容表达、彰显空间的文化价值,主题IP培育、构建文化传播话语体系这三方面实现沉浸式演艺的价值表达。