焰熔法生长钛酸锶单晶体生长室内温度分布的数值模拟

通过研究焰熔法生长钛酸锶单晶体过程中生长室内的温度分布特征,分析了H_2和O_2流量、喷嘴孔径对温度分布的影响。结果表明,采用焰熔法生长SrTiO_3晶体时,晶体熔帽表面温度和压力由中心逐渐向外降低;随着H_2流量的增加,中心轴向的最高温度的位置基本不变,晶体熔帽温度和晶体四周的最高温度逐渐升高,只是升高幅度有所减小;晶体熔帽温度、压力及晶体周围烟气温度随O_2流量增大而升高,而轴向最高温度则降低;增加喷嘴的中心孔径将使轴向最高温度、晶体熔帽温度和径向温度梯度降低,而喷嘴的H_2孔径对生长室内轴向和径向温度分布的影响不是很明显。     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝局部金属的塑性流动特征

以0.02mm厚铜箔为标示材料,采用带三角平面圆锥形搅拌针对20mm厚7075-T6铝板进行焊接。通过测试沿焊缝厚度方向上温度场分布及观察标示材料分布状态,分析焊缝局部金属塑性流动行为特征。结果表明,沿焊缝厚度方向上自上而下的金属温度逐渐降低;焊缝上、下表面温度差约为90℃;同一厚度上相对称的两点,位于前进边金属的温度高于返回边约15℃。位于焊核区上部的铜箔呈细小颗粒状均匀分布;下部铜箔则呈层片状分布,且向前进边偏移。焊核区由多个呈纹路状、有序排列的洋葱环结构相互层叠而成,这与焊缝塑化金属沿轴向迁移方式发生变化有关。     

基于离散元方法的沥青混合料力链演化及分布量化分析

为了研究沥青混合料内部颗粒间力链的演化及分布规律,以AC-13沥青混合料作为研究对象,利用离散元方法重构沥青混合料数字试件,模拟简单性能试验,提取试件内部颗粒间的力链信息进行力链演化、概率分布和角度分布分析。结果表明,通过比较预测结果和实测结果,基于离散元方法重构的AC-13沥青混合料细观模型用于模拟其细观力学特性是可行的。试件内部力链空间分布具有各向异性,以垂直方向的压力力链为主,承受大部分的半正弦荷载。法向力链概率分布随加载时间的变化规律基本一致,法向接触力与平均法向接触力比值f最小时,概率分布出现最大值,f=1.75时,概率分布再次达到峰值,然后逐渐减小并趋于稳定。法向力链角度分布主要位于90°和270°附近,第一、二象限的角度分布比例远大于第三、四象限,60~120°、30~150°中法向力链角度分布比例均大于70%,最小为72.733%。     

微观尺度下单晶铜熔点多因素影响的分子动力学模拟研究

基于分子动力学方法,利用嵌入原子势(EAM)函数,在微观尺度下研究了影响单晶铜熔点的多种因素。首先利用势函数计算单晶铜的晶格常数和弹性常数,以此验证本研究所采用势函数的准确性,然后利用能量体积法、径向分布函数法和键对分析技术对模拟得到的结果进行分析,测得单晶铜熔点约为1 380K。分析了模型大小、升温速率、晶体缺陷对铜熔点的影响,研究发现模型大小、升温速率对熔点的影响不大,随着升温速率的增大,达到熔点所需的时间越短。晶体缺陷的存在使金属材料晶格点阵稳定性下降,熔化需要的热量减少,熔点相应降低,与实际熔点情况一致。     

基于PBM和DPM的喷雾冷冻流化床液滴雾化的数值模拟

为实现均匀包覆,对流化床包覆的流场及颗粒的团聚特性进行研究;基于CFD中的群体平衡模型对流化床内液滴的雾化行为进行二维数值模拟,并与离散相模型的计算结果进行对比。结果表明,群体平衡模型和离散相模型可得出相同的速度场分布,群体平衡模型可进一步得出更为详细的粒径分布。群体平衡模型可作为离散相模型的替代模型进一步研究颗粒的聚并和破碎行为。     

脉冲清灰系统喷嘴型面结构参数优化

针对化工生产领域除尘设备中脉冲喷吹管出口气流参数分布不均匀现象,设计4种不同型面喷嘴,定量分析喷嘴结构参数与出口流场品质间的相互关系,并借助计算流体力学软件进行数值模拟研究。结果表明:喷吹管入口边界条件保持相同,气流通过扩张型、直角型、收缩型和圆角型喷嘴后,滞止压力损失率分别为29.28%、22.03%、15.44%、9.10%,且圆角型喷嘴出口截面各项气流参数的分布均匀性最优;表明喷嘴与喷吹管连接部位型面采用圆角型设计不仅能够减少气流机械能损失,降低清灰系统能耗,还可提高喷嘴出口流场各项气流参数的分布均匀性;增大喷嘴与喷吹管连接部位曲面倒圆半径,以及减小喷嘴开孔直径,有利于改善喷嘴出口流场各项气流参数分布的均匀性,优化流场品质。     

钙掺杂自激活锗酸锌长余辉材料的多色余辉及动态防伪应用

长余辉材料在安全指示、防伪和生物成像等领域具有广泛应用前景,但其缺陷调控及余辉机理尚不清晰。自激活长余辉材料以其物质组成及晶体结构简单,便于研究余辉机理而受到关注。本研究以自激活长余辉材料锗酸锌为基质,采用高温固相反应合成得到了一系列钙掺杂的长余辉材料Zn_2–xCa_xGeO₄(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)。实验表明,在锗酸锌中掺杂钙元素后,使用376nm紫外光激发时,观察到锗酸锌基质样品的黄色发光峰;同时在267 nm激发下, Zn_1.5Ca_0.5GeO₄荧光强度增强了6.2倍。从余辉光谱和余辉衰减曲线上看, Zn_1.5Ca_0.5GeO₄初始余辉强度增强了25.1倍;并且在所考察的300 s余辉时间里,与锗酸锌相比, Zn_1.5Ca_0.5GeO₄保持了近5倍的余辉强度。进一步热释曲线表征显示,材料主要陷阱的...     

金属-复合材料胶接凹槽形貌增强及参数设计

金属-复合材料混合接头广泛存在于航空、船舶及汽车等领域,具有凹槽形貌的共固化金属-复合材料接头可保持复合材料结构的完整性和纤维的连续性。在被连接金属表面设计了±45°凹槽,评估了表面形貌对钢-玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)接头胶接性能的影响,设计了单搭接拉伸剪切试验,验证胶接接头的剪切性能;在模拟中引入随机Weibull分布,定义内聚单元材料参数,结合矢量化用户材料(Vectorized user material,VUMAT)子程序模拟了接头的渐进失效过程,并建立±45°凹槽结构的代表性体积单元(Representative volume element,RVE)模型,分析了凹槽宽度和深度等参数对胶接接头的性能影响。研究表明,±45°凹槽结构可以显著提高钢-GFRP胶接接头的剪切强度,数值模拟强度和破坏模式与试验吻合;凹槽深度和宽度对结构胶接性能的影响显著,本文可为金属-复合材料接头的设计提供参考。      

基于Solidworks Simulation仿真分析的ZJ118卷烟机双芯加热搓板装置设计

目的 为解决卷烟机在生产中细支卷烟时,因搓板加热不均匀导致的水松纸泡皱、皱纹、翘边等质量问题。方法 基于SOLIDWORKS Simulation仿真分析设计了一种400 W+800 W双芯加热搓板装置,代替原有的1 200 W单芯加热搓板装置,并通过仿真分析2种搓板加热装置在设定温度为200 ℃时的热量分布情况,然后在实际生产中验证改造方案的应用效果。结果 仿真分析的结果表明,400 W+800 W双芯加热搓板装置的热量极限和加热效率都比1 200 W单芯加热搓板装置高,双芯加热能更加快速地达到设定温度,搓板体上的热量分布更均匀,搓板面上的热量分布也更加稳定,温差较小,能够更好地保证卷烟搓接质量的稳定性。实际应用效果显示,使用双芯加热搓板装置后,再也没有出现水松纸泡皱、皱纹、翘边等质量问题。结论 400 W+800 W双芯加热搓板装置具有加热效率高、热量分布均匀、温差小等优点,能更有效地提高卷烟搓接质量,既大大减少了卷接质量事故出现频次和设备停台维修时间,也降低了卷烟生产消耗。     

一种基于降维密度聚类的船舶异常轨迹识别方法

目的 有效分析和探索海洋船舶时空轨迹行为模式,提高船舶轨迹聚类的效率与质量,更好地检测真实船舶的异常行为。方法 针对当前船舶轨迹数据研究中存在的对多维特征信息利用不足、检测效率不高、检测精度较差等问题,提出一种精确度高、能自主识别分析多维特征的船舶异常轨迹识别方法。首先利用随机森林分类器评估多维特征重要性,构建轨迹特征的最优组合;然后提出一种降维密度聚类方法,将T–分布随机邻域嵌入(T–SNE)和自适应密度聚类(DBSCAN)模型结合,通过构建特征选择层和无监督聚类层实现对数据元素非线性关系的高效提取以及对聚类参数的智能选择;最后根据聚类结果构建类簇特征向量,计算距离阈值判别轨迹相似度,实现轨迹异常检测模型的构建。结果 以UCI数据集为例,降维密度聚类方法对4、13、30、64维特征数据集的F1分数能达到0.9 048、0.9 534、0.8 218、0.6 627,多个聚类指标均优于DBSCAN、K–Means等常见聚类算法的。结论 研究结果表明,降维密度聚类方法能有效提取数据多维特征结构,实现聚类参数自适应,弥补密度聚类中参数难以确定的问题,有效实现对多种类型船舶轨迹异常的识别。