改进的蒙特卡洛法加快空间辐射制冷器耦合因子的计算速度

耦合因子的计算是空间辐射制冷器热分析的基础,蒙特卡洛法是满足抛物面W型辐射制冷器耦合因子计算的有效方法.基于统计原理,蒙特卡洛法计算空间辐射制冷器耦合因子的缺点是计算时间较长.通过避免传统的迭代计算,加快了蒙特卡洛法计算速度.同时,采用改进辐射能束概率分布算法的蒙特卡洛计算精度同传统方法相当,并也随随机能束数的增加而提高精度.     

基于蒙特卡洛法的砝码校准不确定度评定

当采用不确定度传播律进行测量不确定度评定(GUM)感到困难或不方便时,蒙特卡洛法是实用的替代方法。在GUM建立数学模型、设定输入量概率密度函数的基础上,通过对概率分布随机采样进行分布传递,确定输出量的概率密度函数,从而得到输出量的估计值、标准不确定度以及在指定包含概率下的包含区间,实现对测量不确定度的评定。通过砝码折算质量偏差测量不确定度评定实例,说明了采用蒙特卡洛法进行测量不确定度评定的实现方法,并与GUM方法和规程中的方法进行了比较。     

空间辐射制冷技术的应用与发展

介绍了辐射制冷技术的应用历史与现状，列举了多种国外飞行任务使用的辐射制冷器的性能指标与简图，此基础上分析了当前辐射制冷技术的发展特点与趋势，提出了将来一段时期内辐射制冷技术的研究重点。     

PMMA基复合薄膜的日间辐射制冷特性研究

采用静电纺丝法以PMMA为基底,ZnO和ZrO₂为添加剂,制备了辐射制冷复合薄膜。并通过自组装测试装置对薄膜的净辐射制冷功率进行测试,探究了无机颗粒对复合薄膜制冷性能的影响。研究结果表明,选择ZrO₂为添加剂且添加量为8%(wt,质量分数)时,PMMA复合纺丝薄膜的性能最好。它在太阳光波段的反射率为97.7%,在大气窗口波段的发射率为86.7%。该薄膜在平均617W/m²的太阳强度下显示出低于周边环境温度3.5℃的温差和62.6W/m²的净辐射制冷功率。     

几种材料的辐射制冷实验效果研究

对4种可以用于辐射制冷的化合物进行了辐射制冷效果的对比试验,并测定了其吸收比和法向发射比.结果表明,4种化合物都具有很高的辐射率,且与其辐射制冷实验结果表现出一致.首次提出CaF2用于辐射制冷,实现了制冷空间温度比环境温度低8～11℃的结果.     

天空辐射制冷技术发展现状与展望

天空辐射制冷技术是指地球表面物体通过“大气窗口”波段(主要在8～13μm)向宇宙发射红外辐射以实现自身降温的过程。作为一种无需能量输入的制冷技术,天空辐射制冷可为应对能源危机及全球变暖提供一种新的思路。从发展历程看,传统的辐射制冷技术应用仅限于夜间。近年来,随着纳米光子学及超材料领域的发展,日间辐射制冷技术的优势已经得到验证。本文对天空辐射制冷技术的发展现状进行了回顾,涉及基本原理、材料与结构,分析了其潜在应用前景,并重点讨论了该技术当前研究与应用中面临的挑战。在能源形势与环境问题日益严峻的今天,探索天空辐射制冷技术在不同场景的应用,如建筑节能、减轻城市热岛效应、缓解水资源短缺、提高光伏发电效率等,有望助力我国的碳达峰、碳中和事业发展。     

日间辐射制冷材料研究进展

辐射制冷是一种备受关注的新型降温方式,该方式利用大气透明窗口(ATW)向外太空辐射传热,实现被动降温.一般日间辐射制冷材料应在8～13μm波段内具有高发射率,在太阳光谱波段吸收率低于5％.辐射制冷研究可以绿色低耗的方式为建筑节能、服饰降温、冷藏冷凝、电池降温等提供方案,有着广阔的应用前景.如何使辐射材料较好地匹配理想辐射光谱是目前最主要的问题.近年来研究者多从辐射材料结构入手,在提高8～13μm窗口波段发射率的同时,通过构建具备光子带隙或发生Mie散射的结构等方式,减少太阳辐射吸收,并取得了显著成果.通过高聚物掺杂纳米粒子、不同折射率材料堆叠等结构设计,使辐射制冷材料的红外选择性得到了显著提升.一些高聚物在8～13μm波段内具有高发射率,同时可有效隔绝体系外的热量输入.将高聚物与发射光谱互补的掺杂纳米粒子相结合,可覆盖整个目标波段,提高其制冷性能.层堆叠模式参考了光子晶体阻断特定波长电磁波传播的特性,设计了不同折射率层交替排列,在不影响高发射层向外辐射红外能量的同时降低了材料对太阳光的吸收.本文主要综述了近年日间辐射制冷材料的研究进展,按其结构形态,将前沿辐射制冷材料分为薄膜类、涂层类、织物类和块材类,并阐述了辐射制冷器在建筑、电池降温等方面的实际应用.     

太阳同步轨道辐射制冷技术的发展

辐射制冷装置由于具有寿命长、无机械振动、无电磁干扰、本身无功耗等非常适合于空间应用的一系列特点、优点，因而得到了广泛的应用。随着各国空间项目的实施，辐射制冷技术得到了长足的发展，并且逐渐成熟。迄今为止，这种类型的制冷器在空间应用中还是最广泛和最实用的。     

往复式制冷压缩机壳体振动声辐射特性的初步研究

制冷压缩机是决定冰箱、冷柜等家电噪声水平的关键部件。本文首先分析往复式制冷压缩机噪声的类型以及传递途径,指出壳体是压缩机自身噪声向外辐射的最终载体;接着对某一压缩机的壳体进行了模态分析,以了解其固有振动特性;再在压缩机内部的四个支撑机芯的弹簧底部位置和排气管焊接处施加常值幅度的力谱,研究压缩机的受迫振动与声辐射。结果表明:对于此压缩机第1阶弹性变形模态为3kHz左右;四个支撑弹簧和排气管焊接处施加力激励,发现在1kHz以下,壳体的振动小且声辐射效率低,所以声辐射功率也小;随着频率增加,辐射效率提高,特别当超过第1阶变形模态之后辐射效率将大于1,并且此时由于结构模态的不断出现,振动能量和声辐射功率都维持在较大幅度范围内;不同激励点激励起各阶壳体模态振动的有效性不一样,排气管焊接点处比支撑弹簧处能更有效地激励壳体的振动与声辐射。     

采用蒙特卡洛法评定转基因水稻样品中NOS终止子的测量不确定度

采用蒙特卡洛方法(MCM)实施“概率分布传播”来评定转基因水稻样品中NOS终止子的测量不确定度,解析转基因成分测量不确定度的概率分布。评定结果表明:NOS终止子的相对含量为2.95%,非常接近理论含量(3%),而且其标准不确定度为2.13×10^-4,远小于1.00×10^-2。在95%的包含概率下,NOS终止子的相对含量分布在2.91%～3.00%非常窄的包含区间内,充分说明测量质量好,测量结果可靠;NOS终止子相对含量的概率分布呈标准正态分布,揭示转基因成分测量条件满足GUM法的假设,MCM和GUM法都可以应用于转基因成分测量不确定度评定。     

蒙特卡罗方法在空间辐射制冷器理论分析及热设计计算中的应用

介绍了二级抛物面型辐射制冷器的热物理模型及用蒙特卡罗方法数值模拟解决其热流理论和辐射热耦合表面（漫发射、镜反射）辐射热交换的处理方法。     

有限元法在辐射制冷器热分析中的应用

辐射制冷器主要为红外探测器提供合适的低温工作条件,是星载红外遥感探测系统的重要组成部分。建立了W型辐射制冷器的有限元模型。利用AN SYS分析软件对辐射制冷器热变形进行了分析,提出了减小2个冷头相对位移的措施,为辐射制冷器的优化设计和红外相机的光学补偿提供了理论依据。     

小孔流导的理论计算与蒙特卡罗计算

用理论公式与蒙特卡罗方法分别计算了动态流量校准系统和超高/极高真空校准系统中小孔流导的修正系数,比较了2种方法的计算结果。用蒙特卡罗方法计算了小孔系统的传输几率。蒙特卡罗方法计算结果的标准偏差在4．5×10^-7到1．1×10^-5之间。     

用Monte Carlo法模拟纯铜的静态再结晶

利用Monte Carlo(MC)法进行了纯铜静态再结晶的二维模拟，通过监测存储能量的变化历程发现，当初始存储能量较低的时候，静态再结晶是以非均匀形核（晶界形核）的方式进行的，当初始存储能量充分高的时候，静态再结晶是以均匀形核（晶内形核）的方式进行的。初始存储能量较高的时候，能量释放的速率要比初始存储能量较低的时候的速率高，确定了区分均匀形核和非均匀形核的临界应变。     

基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法

传统的蒙特卡罗模拟方法在分析由于参数不确定性修正而引起的可靠度修正问题时效率较低。为此,提出了一种基于蒙特卡罗模拟的高效边坡可靠度修正方法,该方法主要包括2个关键步骤:1)根据参数初始分布利用蒙特卡罗模拟方法计算边坡的失效概率,并输出蒙特卡罗模拟的失效样本;2)利用参数统计特征值修正后的联合概率密度函数和蒙特卡罗模拟失效样本计算修正后边坡的失效概率。以两个边坡问题为例说明了所提方法的有效性。结果表明:所提出的方法在计算修正的失效概率过程中无需重新执行蒙特卡罗模拟,计算过程简单、计算效率高。此外,所提方法能够适用于隐式表达功能函数的边坡可靠度修正问题,并能够有效地解决单变量和多变量修正的边坡可靠度修正问题。     

近极太阳同步轨道抛物面型辐射制冷器的理论研究

介绍了应用于太阳同步轨道卫星的抛物面型辐射制冷器的主要结构，对其优化设计和热平衡进行了理论分析，并给出了计算方法。     

空间辐冷器耦合因子计算软件的开发

介绍了空间辐冷器耦合因子计算软件的开发原理、相应流程及运行结果，对于具有复杂表面的辐冷器，蒙特卡洛法是进行耦合因子计算的有效方法。基于上述原理所开发的计算软件，具有收敛快、精度高的优点，达到了实用要求。     

复合制冷系统辐射制冷器的设计与理论分析

提出了两种可适用于复合制冷系统的辐冷器方案，详细介绍了其具体结构特点。建立了两种方案辐冷器的热物理模型，并进行了热设计计算。通过对计算结果的深入研究，分析了两种方案辐冷器的工作特性，并最终确定了最佳辐冷器结构。     

物理气相淀积成膜的计算机模拟

运用蒙特卡罗方法，模拟了不同条件下的物理气相淀积薄膜生长过程。在40×40个原子的简单立方单晶（100）面上，模拟计算了不同条件下所成简单立方单晶薄膜的生长情况，得出了覆盖率、成膜速率、稳定性与基体温度、蒸气压强的关系。模拟计算结果与理论和实验一致。