Design of a Photonic-Crystal Channel-Drop Filter Based on the Two-Dimensional Triangular-Lattice Hole Structure

A channel-drop filter has been designed based on the two-dimensional triangular-lattice hole photonic-crystal structure, which consists of two line defects and two point defects, by a two-dimensional finite-difference time-domain simulation.

PEMFC新型冷却流道的数值模拟

质子交换膜燃料电池(PEMFC)在运行过程中,化学反应会产生大量的热量,需要通过高效的冷却设计来带走这些热量。为了使燃料电池的温度更加均匀并提升燃料电池的效率,设计了一种新型仿生叶脉形冷却流道,采用计算流体力学(CFD)方法,与平行冷却流道、蛇形冷却流道在冷却流场的最高温度、进出口温差、温度均匀性和压降特性等方面进行对比研究。研究结果表明:与传统的平行和蛇形冷却流道相比,在相同的冷却条件下,仿生叶脉形冷却流道温度均匀性最好。此外,虽然蛇形冷却流道的冷却性能优于平行流道,但会导致更高的压力损失。与两种传统流道相比,在相同的冷却条件下,仿生叶脉形冷却流道不仅冷却性能最好,最高温度值降低到346.6 K,其冷却板温度均匀性UT更好,而且进出口压力差最小,造成的压降损失更小。

渐进式多粒度ResNet车型识别网络

针对车辆因姿态、视角等成像差异造成车型难以识别问题,提出一种基于渐进式多粒度ResNet车型识别网络。首先,以ResNet网络作为主干网络,提出渐进式多粒度局部卷积模块,对不同粒度级别的车辆图像进行局部卷积操作,使网络重构时能够关注到不同粒度级别的车辆局部特征;其次,对多粒度局部特征图利用随机通道丢弃模块进行随机通道丢弃,抑制网络对车辆显著性区域特征的注意力,提高非显著性特征的关注度;最后,提出一种渐进式多粒度训练模块,在每个训练步骤中增加分类损失,引导网络提取更具辨别力和多样性的车辆多尺度特征。实验结果表明,在Stanford cars数据集、Compcars网络数据集和真实场景下的车型数据集VMRURS上,所提网络的识别准确率分别达到了95.7%、98.8%和97.4%,和对比网络相比,所提网络不仅具有较高的识别准确率,而且具有更好的鲁棒性。

整体式微通道换热器的性能分析

为了提升整体式微通道换热器的整体性能,建立了整体式微通道换热器的稳态换热模型,研究了结构参数与运行参数对其的影响规律。整体式微通道换热器以R245fa为工作工质,并在实验验证模型准确性的基础上,利用该模型模拟研究了换热器风量和换热器热管间距对系统整体热阻和空气侧压降等参数的影响。研究结果表明,当微通道换热器的蒸发段风量为0.41 m^(3)/s、冷凝段风量为0.21 m^(3)/s时,换热器的系统整体热阻为0.0380 m^(2)·K/W;随着冷凝段和蒸发段循环风量的增加,微通道换热器空气侧的压降增加,整体热阻均降低;微通道换热器的整体热阻的下降趋势随着风量的增加而逐渐减弱,得出在本研究范围内,蒸发段风量取0.45 m^(3)/s、冷凝段风量取0.69 m^(3)/s为宜;随着整体式微通道换热器热管间距的增加,微通道换热器整体热阻呈上升趋势,微通道换热器在蒸发段空气侧的压降呈下降趋势。当换热器热管间距为6 mm时,微通道换热器综合性能达到最佳。研究结果对通信基站冷却设备设计及微通道换热器结构与控制参数优化设计提供了参考依据。

干支流垂直交汇下跌水工程下游通航水流条件优化

支流入汇往往对干流通航河道流场特性产生影响。在干、支流交汇口支流段上修建水利工程,需优化工程布置以改善其泄流对交汇区通航水流条件的影响。以引江济淮工程派河段某入汇支流跌水为研究对象,通过1∶50比尺物理模型试验,研究跌水泄流以90°角汇入干流时交汇区通航水流条件,提出跌水工程优化布置方案。结果表明:在原布置方案基础上,增大跌水出口段泄槽扩散角度至10°,沿出口扩散段对称布置二级分流墩,并将出口扩散段浚深2 m,在5年及20年一遇洪水工况时,通航水流条件得到显著改善,汇流偏流系数分别为1.13、1.20,交汇区最大横向流速分别为0.15、0.29 m/s,满足规范要求。研究结果可为类似跌水工程布置提供有益参考。

轴流式分离器的结构开发及综合性能评估

在分离器中安装内通道来减少粒子的二次夹带现象,提高分离效率。通过实验分析有、无内通道对分离器综合性能的影响,使用雷诺应力模型分析流体流场并通过离散相模型预测粒子的运动轨迹。结果表明:含有内通道的分离器最大分离效率为96.15%,压降为1 765 Pa,其可以抑制二次夹带现象,提高分离效率。但同时内通道增加了气流的沿程阻力和局部阻力,使压降高于常规分离器,增大了粒子在气流中的惯性,使粒子运动更加混乱。

双涵道中介机匣轮毂端壁构型设计及仿真分析

针对径向落差比ΔR/L为0.38的双涵道中介机匣通道内二次流损失的问题,通过改变轮毂局部型面补偿支板带来面积堵塞的构型设计,提高了流场的品质。结果表明:设计方案减小了通道内二次流带来的损失,使中介机匣内涵道总压恢复系数提高到0.9939,内涵道总压损失系数降低了9.05%。

汽车动力电池单体间冷板特性研究

以可充电三元体系动力电池为研究对象,对电池单体的散热性能进行数值模拟研究。通过研究传统的电池冷板冷却方式,设计提出电池单体间两种流道设计方案,通过对比A型和B型两种流道机构冷板,分析选定B型流道结构,并对冷板流道入口位置、冷却液流速和流道宽度进行了研究,发现50%乙二醇在入口流量为4g/s时从正极测流入电池温度更加均匀,散热效果好且能耗低,并发现在流道宽度对冷板散热效果影响甚微,综合考虑电池冷却系统质量和体积最终选择流道宽度为5mm。最后对冷板流道进行了优化,压降降低11.4%。仿真结果将为基于小通道冷板的电池热管理系统的设计提供参考。

探究蛇形流道PEM燃料电池阴极压降变化规律

基于燃料电池的阴极进出口气体压降进行水管理是燃料电池水管理的重要方法之一。阴极压降与流道类型、电池温度、相对湿度、气体流量和电流都有关系,而电压对电池性能有较好的反映。为了探究阴极压降在这些不同参数下的变化规律,本文对三流道和单流道质子交换膜燃料电池进行了相应的探究实验。对实验数据中电压与阴极压降进行分析发现:三流道燃料电池的电压和压降波动要比单流道剧烈很多,压降的相对压降波动幅度要比单流道大。在100%加湿的情况下,三流道和单流道的水淹状况都会随着温度升高而加重,电压波动加剧,压降升高。且三流道电池电压随阴极相对湿度的增加而降低,单流道则有轻微升高。另外两者的水淹状况都会随阴极气体流量的增加而减轻,气体流量对单流道电压的影响要大于三流道,气体流量增加会使两者的压降都明显增大。

流道结构对IGBT散热器传热及流动特性的影响

采用数值模拟的方法分析串联式和串并联式2种流道结构对IGBT散热器传热能力和流动阻力的影响。结果表明:采用串联式流道时,IGBT功率模块的最高温度低于采用串并联式流道;采用串并联式流道时,IGBT散热器的整体温度分布更加均匀,更有利于功率模块工作性能的稳定;采用串联式流道时,IGBT散热器的压降低于串并联式流道,但2种流道结构的压降差值随着质量流量的减小而逐渐降低,当质量流量为0.1 kg/s时,2种流道的压降几乎相同。

多信道异质结构光子晶体滤波器

利用二维正方晶格介质柱型光子晶体(PC),设计了一款由4个线性渐变型微腔和异质结构光子晶体反射器组成的多信道下路滤波器。利用平面波展开法(PWE)以及二维时域有限差分法(2D-FDTD)分析了该异质结构滤波器的工作机制,并进一步探究了微腔参考面与异质结界面之间距离对下路效率的影响。研究表明,滤波器中的异质结反射器可以实现接近100%的反射,从而大幅度地提高了三端口滤波器的滤波效率。设计的多信道滤波器各个通道都能有效地实现下路滤波功能,其信道间隔为10nm,滤波效率均在90%以上,透射谱半高宽均在0.54nm以下,实现了较高的品质因子特性。该滤波器尺寸只有15.15μm×13.91μm,且滤波效率很高,适于在波分复用系统中进行复用与解复用,在未来光路集成应用中具有良好的应用前景。

截面形状对螺旋通道湍流流动及场协同的影响

为探明截面形状对螺旋通道湍流流动的影响,采用有限体积法和RNG k-ε湍流模型数值研究了圆形、半圆形、矩形、正方形、梯形和三角形共6种截面面积相等而形状不同的螺旋通道内流体湍流流动特性。在螺旋半径、螺距、螺旋线长度相同的条件下,以常温水为工质,研究截面形状和进口速度对螺旋通道的流动阻力、速度场及涡量的影响,并根据多场协同原理分析速度场和压力场的协同关系。结果表明:圆形截面螺旋通道流动阻力损失最小,而三角形截面螺旋通道流动阻力损失最大;流体在螺旋通道内湍流流动会产生垂直于主流方向的二次流,矩形截面螺旋通道发现四涡结构的二次流,其余截面螺旋通道为二涡结构的二次流;三角形截面螺旋通道涡量值最大,协同角θ也最大,而圆形截面螺旋通道涡量值最小,协同角θ也最小。

多信道二维光子晶体滤波器

根据光波模在光子晶体线缺陷波导和环形谐振腔之间的耦合原理,在二维三角晶格光子晶体中设计了一款由线缺陷主波导、环形谐振腔、60°弯下载波导组成的多信道下载滤波器。利用平面波展开方法计算了完整光子晶体及线缺陷波导的能带结构;基于时域有限差分方法计算了各目标频率光信号在器件中的传输特性,分析了影响器件耦合效率的因素并对其进行了改进。分析表明:通过改变环形谐振腔内介质柱的半径可以调节光子晶体环形谐振腔的谐振频率,而改变线缺陷主波导与环形谐振腔之间耦合区域中介质柱的形状以及将直下载波导改换成60°弯下载波导可以提高线缺陷主波导、60°弯波导与环形谐振腔之间的耦合效率。计算结果显示:优化后的多信道二维光子晶体滤波器具备优良的选频功能,各目标频率光信号的透射率均达90%以上。与传统半导体介质材料器件相比,该器件体积较小,结构简单,易于大规模集成,很有应用前景。

CO_2气驱过程中泡沫扩大波及体积效果

CO_2的黏度和密度比原油低很多,在驱替过程中容易发生气窜。选择了起泡能力较好的发泡剂HY-3进行岩心实验。结果表明:随着气液比增大,泡沫稳定渗流阻力降低;随着发泡剂质量分数的增加,泡沫驱达到稳定渗流时的压差升高;在双管并联高、低渗透率岩心中,点滴注入发泡剂,并利用其所形成的泡沫体系控制CO_2气体的窜逸,达到了调整吸气剖面、扩大波及体积、增加采收率的目的。

柴油机DPF非对称孔道压降特性及其影响因素

为了有效降低柴油机微粒捕集器DPF压降,通过建立DPF灰分模型和压降模型,运用数值计算的方法研究了非对称孔道DPF的压降特性及其影响因素.研究结果表明:增大DPF进、出口孔道直径比,进口孔道排气流速减小,孔道壁面前端渗流速度减小,孔道壁面后端渗流速度增大,排气流经出口孔道流速增大;增大DPF进、出口孔道直径比能降低DPF压降;随着碳载量、灰分量以及排气流量的增大,增大DPF进、出口孔道直径比对降低DPF压降效果更加明显;孔密度最优值随进、出口孔道直径比增大而减小.

网格式肋化通道换热与总压损失特性研究

通过两个实验模型,对矩形网格式肋化通道的换热与总压损失特性进行了实验研究。模型通道的两个宽边是由铝板机械加工而成的肋化壁,两个短边是由胶木板制成的绝热壁。肋化壁上肋与通道轴线所形成的锐角定义为肋向角α,第一个模型的两个宽边上的肋向角分别为45°和-45°(简称45/45模型);第二个模型两宽边的肋向角分别为45°和-60°(简称45/60模型)。两个模型的肋宽与肋间距之比t/p=0.25,肋间距与肋高之比t/e=0.30,肋高与通道高度之比e/H=0.50,即两个肋化壁的肋尖相互接触,从而形成网格式通道。实验表明当雷诺数在0.5×105～1.2×105范围内变化时,网格式内冷通道换热效果比光滑通道提高了5～9倍,但伴随的总压损失增加了3个数量级。

超宽带雷达接收机的设计

在分析传统超宽带雷达接收机在多通道数据采集中存在问题的基础上，提出了一种新的超宽带雷达接收机的设计方法。在该方法中，采用小波理论设计频域接收机中关键的频带分割滤波器和多分辨理论的方法进行数据恢复，导出了对实际模拟滤波器频率特性进行补偿的方法。

带扰流小槽道内单相流动阻力特性实验

采用水作为工质,实验研究入口或出口端加入圆柱扰流的不同高宽比多槽道散热器的压降特性;结果表明:单位长度压降随雷诺数成线性关系.提出了雷诺数、水力学直径和槽道高宽比的拟合准则;拟合公式在实验数据误差范围内很好反应类似系统的流阻特性.对于线切割小槽道,其摩阻系数和雷诺数成反比,且较圆管理论值偏大;对线切割槽道阻力特性分析发现,表面粗糙度是其最主要的影响因素,而扰流对其影响较小;在槽道前部设置扰流柱可以增强换热.

基于光子晶体单向传输波导的通道下路滤波器(英文)

基于光子晶体单向传输波导,设计了一种三端口和两种四端口结构的通道下路滤波器.为取得100%的通道下路效率,运用实时耦合模理论对这三种结构进行了分析.理论分析表明该通道下路滤波器比利用光子晶体普通介质波导设计的通道下路滤波器具有更简单的结构,降低了器件制作难度.用有限元方法对滤波器结构进行了数值仿真分析,仿真计算结果表明所设计的三种结构具有超过90%的通道下路效率,与理论分析结果相符合.

肋的几何参数对网格式肋化通道的传热与总压损失特性的影响

通过10个实验模型研究了肋宽与肋间距之比t/p以及肋宽与肋高之比t/e对网格式肋化通道的换热与总压损失的影响。实验模型分为两组:第一组5个45/45模型是由两块肋向角分别为45°与-45°的肋化板形成的;第二组5个45/60模型是由肋向角分别为45°和-60°的两块肋化板形成的。模型的t/e分别为0.25,0.30,0.50,t/p分别为0.25,0.33,0.50。在雷诺数为0.5×105～1.5×105时,t/e=0.30与t/p=0.50的模型换热效果最好,但同时压损也最大。45/45模型与45/60模型的换热效果没有明显的区别,但后者的压损却是前者的近两倍。根据实验数据拟合得到了有关参数的准则关系式。