α钛富氧层增厚动力学模型

为了实现在工业化生产中对α钛富氧层厚度预测和控制,通过实验研究α钛富氧层在高温空气环境中的形成及增厚过程,讨论热处理温度和时间的影响作用,建立高温(750~850℃)空气环境下关于温度、时间的富氧层增厚动力学模型。结果表明:当恒温热处理温度为750~850℃时,α钛富氧层厚度x与保温时间t0.5呈正比例关系,且升高热处理温度可显著提高富氧层增厚速度。在此温度范围内,氧原子的扩散激活能约为203473 J/mol,计算曲线与实验数据吻合性较好。结合文献中已有的扩散系数方程和实验测得的富氧层厚度数据,推导得到5个富氧层增厚动力学方程,其中3个方程的计算曲线与实验数据吻合性较好,可为实际生产中预估富氧层厚度提供理论支持。     

Stable Radicals with Protective Umbrellas Integrated on the Surface of 2D Layered Materials

Radicals are closely related to human life and health and have been widely used in biology, chemistry, functional materials, etc. However, the high reactivity, disorder, and short half-lives limit their wide applications. Therefore, it remains a great challenge to prepare stable and ordered radicals. Herein, radicals are prepared with protective umbrellas (diethylmethyleneamine, DEMA) that are integrated on the surface of 2D layered materials to isolate water and oxygen and enhance the stability of radicals. Taking 2D black phosphorus (BP) as an example: triethylamine reacts with dichloromethane to form quaternary ammonium salts with further Hoffmann elimination to produce DEMA radicals that could react with one electron of a lone pair electrons in P on the surface of BP to produce P radicals, which shows a prolonged half-life of 21 days at room temperature. First-principle calculations and electron paramagnetic resonance fitting confirm that the steric hindrance constructed by dense DEMA passivation layer acts as a protective umbrella and the 2D coupling of P radicals and other P atoms in 2D BP plane to enhance the stability and strong superexchange interaction of P radicals. Furthermore, it is a general strategy to produce stable radicals integrated on the 2D plane.     

机载远程探测用高能量双波长激光器研究

激光器是机载远程光电探测系统的重要组成部分,其性能直接决定系统应用效果.首先从激光测距方程出发,分析不同探测体制以及双波长探测需求;然后针对半导体泵浦固体激光器进行研究,并对不同双波长实现方式进行了分析;最后通过试验验证,实现了高能量双波长激光输出.试验结果表明:通过主动电光调Q技术和LD侧面泵浦共腔谐振技术,可以实现高重频窄脉宽1.064μm和1.57μm双波长激光输出.     

刚性航天器的预定义时间滑模控制

针对刚性航天器在姿态跟踪控制中存在的系统不确定及外界干扰等问题,提出了一种预定义时间滑模控制器(PTSMC).首先,给出了以四元数为姿态参数的航天器姿态跟踪控制系统,利用误差四元数和误差角速度设计了预定义时间滑模面.然后,考虑了航天器系统的不确定性和外界干扰设计了一种非保守上界的PTSMC,并通过边界层技术降低了系统抖动.最后,通过设计Lyapunov函数,证明了所提出的控制器的预定义时间稳定性和系统收敛时间上界的非保守性.仿真结果表明,刚性航天器的姿态跟踪误差精度可达1.5×10-6 rad,角速度跟踪误差精度可达2×10-6 rad/s.与现有的预定义时间控制器相比,所提出的控制器的稳定时间上限是更加非保守的,与传统PD控制和非奇异终端滑模控制相比,所提出的控制器具有更高的跟踪精度和鲁棒性.通过3自由度气浮平台的姿态跟踪实验进一步说明了控制方案的有效性,其中角度跟踪误差小于0.1 rad,位置跟踪误差小于0.2 m.     

聚合物对旋流器内油滴聚结与分离效率的影响

为了研究聚合物对水力旋流器内油滴聚结与分离效率的影响规律,以螺旋导流内锥式旋流器为研究对象,利用群体平衡模型(PBM)方法对不合聚与含聚0.5‰工况下油水两相在旋流器内的速度场、黏度场、油滴聚结、运移特性及分离效率进行数值分析,并通过实验验证.结果 表明:聚合物的加入增大了水相黏度,使油滴在旋流器内最大停留时间与轴向运动距离增加,增加了油滴碰撞聚结的机会,但降低轴心处油滴向上运动的轴向速度,使油滴无法快速从溢流口流出,最终从底流口流出,增加油水分离的难度.与不合聚时相比,含聚0.5‰工况下,轴心处的油滴粒径与含油体积分数较高,但简化分离效率由99.79％降低至94.72％.通过马尔文粒度仪对两种工况下入口与出口的油滴粒径进行测试,含聚0.5‰时溢流与底流口油滴粒径高于不合聚时,验证了模拟的准确性.     

软化+微滤膜工艺处理填埋场渗滤液的中试研究

以阜阳市某生活垃圾填埋场渗滤液为研究对象,针对渗滤液高硬度、低碱度的特点,考查软化+微滤膜中试工艺对填埋场总硬度的处理效能,分析微滤膜运行参数对膜通量和产水流量的影响.中试结果表明:软化+微滤膜工艺可有效去除水源中钙镁离子污染问题,控制软化装置的反应池pH在11.5,总硬度(以CaCO3计)的去除率在94％以上,出水总硬度(以CaCO3计)稳定<100 mg/L.软化微滤工艺对渗滤液中COD的平均去除率为16.2％.单支微滤膜正常运行,反洗频率30 min时,可将膜通量恢复至初始通量的90％以上.由中试可知,微滤膜具有良好的抗污染性能,在进膜污泥浓度为4.97 g/L及以上时,初始膜通量仍能保持较高值.