基于离子阱中离子晶体的热传导的研究进展

热传导现象是物理学中最重要的研究课题之一,特别是近年来,随着对单分子器件研究的不断深入,人们越来越关注低维(一维和二维)微观系统的热传导问题.离子阱中的离子晶体处于真空环境中,没有与外部环境进行能量交换,其晶体结构和温度可以通过电场和光场精确操控,为研究低维晶体在经典或量子状态下的热传导提供了理想的实验平台.本文综述了近年来离子晶体中热传导的理论研究,包括一维、二维和三维模型中温度分布和稳态热流的计算方法,以及在不同维度离子晶体构型下热流与温度分布的特性.此外,还讨论了无序度对离子晶体热导性的影响.

热作模具钢热处理工艺及深冷处理研究

研究了X20CoCrWMo10-9热作模具钢在1 000～1 180℃淬火温度下的组织和性能,并确定材料的最佳淬火温度为1 120℃;经不同工艺深冷处理后对钢进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明,深冷处理可以不同程度提高钢的硬度和耐磨性。对比不同回火温度与时间下的性能,制定该钢适宜的深冷处理工艺为:1 120℃淬火+深冷处理8 h+650℃×1 h回火。

临港石化高危区域消防规划策略研究

针对消防规划工作中消防安全保障能力无法满足高危区域消防安全保卫实际需求的现状,提出基于消防安全保障能力实际需求分析的消防规划策略。以珠海市高栏港经济区石化区域为例,在开展区域火灾风险分析的基础上,获取并量化规划区域内消防安全保障能力实际需求,作为消防规划中关键技术参数。对于消防安全特殊区域,该策略能够更为科学地制定消防规划,完善消防基础设施,建设具备合理灭火救援能力的消防队伍,从而有效抗御和最大限度减少火灾损失。

钛纳米高分子合金涂层材料的开发及在油田防腐蚀领域的应用

介绍了新型纳米改性含氟聚芳醚酮聚合物及其高分子合金涂层的制备与性能评价。将钛纳米高分子合金涂料制成油井管涂层后,与目前国内外油井管所用涂层进行性能比较。结果显示,钛纳米高分子合金涂层在附着力、抗冲击、涂层硬度、耐磨蚀、耐高温、耐高压等物理性能和耐化学腐蚀性方面具有明显的技术优势。介绍了纳米有机钛重防腐蚀涂料的开发与应用前景。

渗铜处理对铁基粉末冶金零件性能及尺寸精度的影响

以Fe-Cu-C系烧结钢为原料,压制不同基体密度的试样,研究渗铜量对材料性能及尺寸精度的影响.结果表明,当渗铜质量分数小于15%时,基体密度越高,其烧结硬度和强度越高,但增幅随基体密度增加而减小.当渗铜质量分数为15%时,基体密度7.0g/cm3试样的表面硬度和强度分别达到HRB100和1300MPa的峰值.基体密度为6.6~7.0g/cm3的试样,经渗熔质量分数20%铜后,其表面硬度为HRB96~99,抗压强度为1120~1280MPa,密度为7.48~7.89g/cm3,基体径向膨胀率为0.48%~0.66%.

过充电触发的LFP和NCM锂离子电池的热失控行为:差异与原因

软包锂离子电池相比较于硬壳电池具有更高的能量密度,由于特殊的电池结构软包锂离子电池具备特殊的热失控行为和规律。本工作研究了以磷酸铁锂(LFP)和镍钴锰酸锂(NCM)材料为正极的两种软包锂离子电池在不同的倍率(0.5~3 C)电流下过充电后的失效和热失控行为,分析了电池的质量损失、失效电压、电池温升方面的差异。结果表明,LFP和NCM电池在过充电后均会因发生副反应生成气体导致铝塑膜外壳破裂,1 C倍率电流下LFP电池在充电至133.4%带电状态(SOC)时发生破裂,并导致电池失效,而NCM电池在充电至143.8%SOC时破裂,随后诱发热失控和着火。电池破裂电压均随充电倍率的增加(0.5~3 C)而呈现先增大后减小的趋势,在1.5 C时破裂电压最高,LFP电池的破裂电压高于NCM电池。此外,LFP和NCM电池的质量损失范围分别为2.07%~5.82%和28.51%~36.75%,随充电倍率变化不明显。研究还揭示了LFP和NCM电池过充电过程中温度升高的不同阶段特征,并从材料分子结构的角度对该差异的原因进行了分析。研究结果可为新能源汽车用锂电池单体选型提供参考。

金属粉末注射充填中渗流现象的数值仿真

在金属粉末注射充填中,金属粉末相与粘结剂相会发生两相偏析。在高粉末体积分数处当金属粉末相流速为零时粘结剂相会发生渗流。目前已有采用两相流体数学模型对偏析的仿真研究,尚未有对渗流的仿真。使用两相流体数学模型时在粉末相流速为零处粘结剂相流速满足达西定律,即该模型亦适用于渗流的仿真。然而,目前在使用该模型时为简化计算认为粉末相粘度和动量交换系数在高、低粉末体积分数处相同。这种简化虽然可模拟出发生在低粉末体积分数处的偏析现象,但是导致高粉末体积分数处渗流发生时强烈的粉末相内部相互作用和两相间相互作用不能得到准确模拟,从而不能对渗流进行仿真。本工作提出了将粉末相粘度与动量交换系数模型化以模拟渗流的方法。使用该方法对收缩矩形管道内的注射充填进行仿真,结果显示收缩管道中收缩处金属粉末发生了聚集,粘结剂产生了渗流,并且渗流的发生使得粉末体积分数产生较大的不均匀分布。本工作中的方法可为其他领域的多相流中渗流形成的研究提供参考。

圆柱绕流的湍流统计

为了调查现有的湍流模型无法再现圆柱绕流湍流时的尾流处周期性摆动的问题,我们对三维不可压缩流体的圆柱绕流进行了直接数值仿真,并使用无惯性拉格朗日系粒子来观察湍流统计量的规律,此外我们还提取圆柱壁面的时序数据用以讨论扰动的扩散问题。数值实验的结果显示:1) 高雷诺数情况下湍流动能和湍流动能耗散率会随时间发生剧烈震荡,这个震荡可能是圆柱壁面附近的扰动引起的;2) 湍流粘性模型要求的雷诺应力方向和速度剪切方向一致或者完全无关,但这个条件无法在圆柱绕流问题中得到满足。这些发现对我们将来改进湍流模型以得到更贴近实际的仿真结果可能有所帮助。

圆柱绕流中的雷诺应力弱化现象的讨论

基于对圆柱绕流的直接数值仿真的数据的调查,我们讨论了k-ò模型对雷诺应力的预测与实际雷诺应力的差别,并发现在圆柱后方的雷诺应力湍流时有弱化的趋势,此外在渠道两翼侧存在应力强化的区域,描述这些趋势的比例系数没有表现出和墙壁距离的相关性。

不可压缩流体的一种分区域算法

结构力学中的子结构综合的方法被应用于求解压力泊松方程,提出了一种新的求解不可压缩流体的分区域算法。算法对区域的压力泊松方程组的自由度进行减缩,仅保留了区域共用边界面上的自由度,不同区域的减缩计算可以相互并行地执行。然后按照协调条件将所有区域的减缩方程综合成全流场的方程。通过求解综合方程将一个区域内流体的压力扰动传递到全流场。综合方程的自由度数大为减少,提高了求解速度。用数值算例测试了正交网格和非正交网格下算法的误差,证明了算法的可行性。

非协调动态子结构的直接综合方法

在动态子结构法中子结构的综合要求子结构的界面节点完全重合,限制了动态子结构法的应用。针对这个问题,文章提出了一种可将两个非协调子结构直接综合的方法。通过建立不重合的界面节点位移之间的关系,位移协调条件被扩展到了非协调子结构。根据非协调子结构的广义位移协调条件对子结构的减缩动力学方程做演化,将子结构界面节点位移自由度作替换,使非协调的子结构具有相同的界面自由度,从而可以按照经典的方法将子结构综合。对壳单元算例的测试结果表明,非协调子结构的直接综合方法是可行的。

空间热控制系统部件箱的传热特性数值模拟

针对空间热控系统的部件箱体的传热特性,采用有限元分析软件I-DEAS的TMG模块,对部件箱体在冷热工况下进行分析计算,得到部件箱的温度分布,以及部件箱体内热流在周期内的波动;对部件箱部件与板的热连接进行敏感性分析,无内流体的部件的温度受其与固定板的热连接影响较大,有内流体的部件温度受其与固定板的热连接影响较小;对系统在极度恶劣情况下进行了安全性分析,分析结果表明系统温度在设计范围内。