石墨烯纳米片对碳纤维增强金属层板层间力学性能的影响

提出一种新的方法,用来改善碳纤维增强金属板(CARALL)的层间黏结强度。将不同质量分数(0,0.1%,0.3%,0.5%和1.0%)的石墨烯纳米片(GnPs)利用超声分散的方法使其均匀分散于环氧树脂中,并利用湿法铺层方法完成CARALL的制作。进行Ⅰ型断裂韧性的测试,探究GnPs对CARALL层间性能的影响,并进行CARALL的拉伸与弯曲性能测试,研究GnPs对CARALL力学性能的影响。通过SEM与光学图像观察GnPs的增强机制与CARALL试件的失效模式。结果表明,当GnPs的添加量为0.5%时,CARALL具有最佳的层间黏结强度与力学性能。当添加0.5%GnPs时,Ⅰ型断裂韧性提高79%;拉伸强度、弹性模量与断裂应变率分别提高14.5%,11.0%和15.5%;弯曲强度与弯曲应变率分别提高23.9%和81.5%。这是由于添加GnPs到环氧树脂中可以分散CARALL所承受载荷,并利用自身的断裂、拔出和脱黏等机制吸收能量,进一步改善CARALL的层间力学性能。     

掺杂石墨烯纳米片对硝酸熔盐比热容的影响

以硝酸钠、硝酸钾和亚硝酸钠组成的三元熔盐为基液,制备了掺杂石墨烯纳米片的混合熔盐.采用差示扫描量热法测量了基液和混合熔盐纳米流体的比热容,研究了石墨烯纳米片的质量浓度对硝酸熔盐比热容的影响.结果表明,当石墨烯纳米片质量分数为1%时,熔盐纳米流体的比热容可提高7.5%.     

石墨烯增强多孔功能梯度截锥壳的颤振与屈曲分析

为研究高速气流和热荷载作用下石墨烯增强多孔功能梯度截锥壳的颤振与屈曲特性,用改进的Halpin-Tasi微观力学模型计算了壳体的有效材料参数,根据一阶剪切变形理论和一阶活塞理论建立了截锥壳的动力平衡方程,并用微分求积法求得颤振临界速度和屈曲临界温度的半解析解.通过数值算例讨论了边界条件、石墨烯、内部孔隙和温度等因素对颤振和屈曲临界温度的影响.研究结果显示：当壳体温度由300 K增至400 K时,颤振临界速度下降约28%,且气动压力提升了结构的屈曲温度;两端简支壳体的颤振临界速度比两端固定的高出约25%～34%,而其屈曲临界温度则低约3%～4%;石墨烯集中分布于壳体的内外表面比集中分布于中部的稳定性更好;颤振临界速度随孔隙系数的增大而减小,而不同孔隙分布类型下孔隙系数对屈曲临界温度的影响也不同.     

石墨烯/橡胶纳米复合材料的研究进展

石墨烯是一种有着优异性能的二维纳米填料,将石墨烯与聚合物复合是发挥其性能的重要途径,石墨烯/橡胶纳米复合材料对橡胶的力学机械性能、电学性能、导热性能和气体阻隔性能等都有很大提升,得到了广泛关注。首先介绍了石墨烯的制备及功能化,然后对石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备方法进行了详细的归纳,总结了石墨烯的加入对石墨烯/橡胶纳米复合材料性能的影响,对该类材料所面临的问题及发展趋势进行了分析和展望。     

层层自组装纳米石墨烯整理棉织物电热性能研究

研究纳米石墨烯整理棉织物的电热性能。采用聚(4-苯乙烯磺酸钠)作为聚阴离子和壳聚糖为聚阳离子。将石墨烯纳米片均匀掺杂在壳聚糖溶液中,通过静电吸附层层自组装技术对棉织物进行涂层整理并研究其性能。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征分析石墨烯纳米片和用于改性棉织物的表观形态;并应用相关仪器对其电热性能进行测量。结果表明:随整理棉织物涂覆石墨烯质量分数的增加,导电性逐渐增强,施加一定电压,稳态最大温度逐渐增大。当石墨烯质量分数为7.2%时,外施电压7V,通电8min,整理棉织物(PCSG10)稳态最大温度可达~134°C。认为:整理后的织物可制作加热保温服装。     

不同尺寸的悬架石墨烯纳米带热传导性质的实验测量

实验测量了悬架的单层石墨烯(Single-Layer Graphene,SLG)和具有不同尺寸的石墨烯纳米带(Graphene Nanoribbons,GNRs)的热传导性质。GNRs悬架于Si O2/Si基底的槽上,悬架的GNRs的长度等于槽的宽度。采用一维稳态法测量了不同条件下GNRs和SLG的热导率k。使用激光切割技术将SLG剪裁成具有不同尺寸的GNRs。与SLG相比,GNRs的k高很多,而且随着GNRs宽度的减小而增加,宽度越小,k的增加越明显。另一个明显的现象是k随着温度升高先增加后减小,在50?C附近出现峰值。这种现象可能是由边界散射、点缺陷散射、晶界声子散射,以及声子传递中的反转散射的综合效应引起的。SLG经过第4次切割后,在50?C条件下k达到了最大值2 450.55 W/(m·K)。研究结果显示,窄的GNRs具有更好的热性质。     

石墨烯纳米带导热的分子动力学模拟

利用MEDEA软件建立并优化了单层石墨烯模型,采用非平衡分子动力学方法对单层石墨烯热导率进行了计算。研究了几何尺寸、温度对扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)和锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)导热系数的影响。模拟结果表明在相同温度下AGNRs的导热系数高于ZGNRs, GNRs导热系数随着纳米带宽度和长度的增加而增大,且增长近似于线性增加。模拟结果还表明形状对纳米带的热导率有影响,三角形GNRs存在热整流效应且热导率随温度的升高而降低。     

电场作用下Mo-C-Si系的SHS过程数值模拟

采用有限差分法对电场作用下Mo-C-Si反应体系的SHS过程进行了数值模拟，系统研究了外加电场强度对体系SHS过程的影响，并分析了电场的作用机理。结果表明：随着外加电场强度的增加，体系发生SHS反应的点火时间缩短，而燃烧温度、燃烧波蔓延速度和产物的转化率均增加；在SHS过程中，电流密度主要集中在燃烧区域，并使该区域的电流密度和燃烧温度均处于最大值，从而导致燃烧波的自动持续蔓延。模拟结果与实测数据具有较好的一致性。     

电场对化学沉降制备的硫化镉纳米颗粒的影响

首次把外加电场作为环境因素,引入到在均匀溶液中化学沉降法制备的硫化镉纳米颗粒。用粉末X射线衍射(XRD)观察到,电场对化学沉降方式制备的硫化镉纳米颗粒生长方式的影响。用透射电子显微镜(TEM)观察到,外加电场显著地影响了获得纳米颗粒的形貌。外加静电场成为一种能够影响纳米颗粒在溶液中生长的新手段。     

石墨烯纳米条带的热电性质研究

利用非平衡格林函数方法与朗道输运理论,研究石墨烯纳米条带的热电性质。研究结果表明:zigzag型石墨烯纳米条带的热电性质随着宽度的增加而减少;armchair型石墨烯纳米条带的热电性质不仅与宽度有关,而且与其带隙是否被打开有关,当其表现为半导体时,其热电性质远大于zigzag边缘的石墨烯纳米条带。     

电场强化对流换热的场线坐标法数值模拟

为研究电场对气体对流换热的影响,依据场域控制方程,建立了表征电场及电荷密度分布的数学模型,并利用场线坐标法对线—板电极系统的电场、电位及电荷密度的分布进行了数值模拟,得到了场域空间单相气体所受电场力的分布情况,模拟结果显示,有电晕放电产生的电场可引起场域空间气体的“紊流”,并导致对流换热的增强。     

叶栅内部粘性流场的数值模拟

提出了一种求解叶栅内部粘性流场的新方法,并用该方法求解了任意曲线坐标系下的时间相关Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,该方法采用有限体积离散,对无粘通量采用Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｈｙ－Ｏｓｈｅｒ的三阶精度ＴＶＤ格式,对粘性通量采用中心差分格式;并且在边界处理上采用直接将边界条件施加于物理边界上的方法,使得边界条件更加符合真实情况,对叶栅内部粘性流场的计算表明,该方法能够反映叶栅内部的流动情况。     

中间包非等温温度场的数学模拟

利用计算机数学模拟方法,对中间包内钢液温度场进行非等温研究,得出某钢厂4#板坯连铸中间包,挡墙高550 mm、挡坝高350 mm、挡墙距入口处距离800 mm、挡墙与挡坝距离400 mm时的非等温温度场最为优化.液位高800～1 000 mm时,钢液进出口温差在4～6℃左右,温度场较均匀,有效容积相对较大,有利于夹杂物上浮.     

建筑物环境风场数值模拟

应用紊流大涡模拟方法对建筑物环境风场进行了数值模拟.采用尤拉观点引入大涡模拟法作为风场的紊流模式,并采用SIMPLE法求解环境风场流场.数值计算结果与实验符合较好,表明紊流大涡模拟比标准的k-ε紊流模式具有较高的可靠性.     

风力机流场速度数值模拟

为了研究风力机在不同来流风速下和额定风速下运行时的尾流情况,采用数值模拟计算的方法,对美国可再生能源实验室(NREL)5 MW风力机进行建模并选择不同来流风速进行数值模拟计算.通过模拟计算数据可以看出,风力机下游的风速在0D~4D区域内恢复迅速,在4D~12D区域内恢复缓慢,在12D~16D区域内恢复迅速.其中,在风力机下游6 D距离处,来流风速恢复到接近来流风速的60%,在20D处恢复到来流风速的92.8%.由此表明,初始来流风速越大,风力机下游风速越容易恢复到初始风速,并且可以认为在下游20D处下游风力机不再受上游风力机的影响.     

超声波声场的数值计算与仿真

从理想活塞声源声场的计算方法人手,引入脉冲波修正和衰减修正,推导出了适用于连续波和脉冲波声场计算的公式,并论述了超声波声场的的数值计算方法．同时编制了声场计算程序,实现了超声波声场的计算机仿真．     

涡轮分级机内腔流场的数值仿真研究

涡轮分级机内腔流场的研究是一个非常复杂而又重要的问题，针对FW-Φ150型强制涡卧式涡轮分级机的内腔流场，利用最新的CFD技术，建立起分级机叶片间的三维旋转流场模型，分别进行了叶片形状为直型和带后弯导板型时的数值模拟计算。结果表明，当采用后弯导板的叶片形状时，混合气流通过两叶片间流场会产生一种正方向的涡旋，它可以抵消使用直叶片时由于涡轮高速旋转而不能克服的附加反方向涡旋，从而使流场更加稳定，容易形成整流。该研究为开发适合亚微米级的高效精密分级机提供了一定的理论依据。     

选择性激光烧结过程温度场数值模拟

目的　研究激光烧结过程的温度场 ,分析在选定烧结参数下的烧结深度及烧结宽度 .方法　分析烧结过程及热物性参数之间的变化关系 ,建立合理的有限元模型 ,编制相应的程序对其温度场进行模拟 ;由温度值确定其烧结深度及宽度 ,并用实测温度验证了计算结果 .结果　模拟结果与实测结果相差甚小 .结论可用数值模拟方法进行工艺参数选择     

脱硫塔流场的数值模拟

以湿法脱硫塔为研究对象,以紊流模型及颗粒轨道模型为理论基础,利用FLUENT软件计算了脱硫塔内的三维流场.从计算结果来看,脱硫塔塔形、烟气进口形式、脱硫层布置形式等对脱硫塔内的流场都有较大的影响.     

连铸中间包内流场与温度场的数值模拟

针对国内某钢厂中间包,利用CFD软件FLUENT研究该中间包内传输现象,计算挡墙对中间包流场和温度分布的影响,结果表明设置合适的中间包挡墙,能明显改善中间包内的流场和温度场.