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氩气空心阴极放电复杂动力学过程的模拟研究

物理学报 2019年第21期68卷 209-218页

作者：何寿杰周佳渠宇霄张宝铭张雅李庆河北大学物理科学与技术学院河北省光电信息材料重点实验室

利用流体模型模拟研究了氩气空心阴极放电的动力学过程.数值模型考虑了直接基态电离、基态激发、分步电离、潘宁电离、解激发、两体碰撞、三体碰撞、辐射跃迁、弹性碰撞和复合反应等31个反应过程.计算得到了电子密度, Ar+密度,激发态氩... 详细信息

利用流体模型模拟研究了氩气空心阴极放电的动力学过程.数值模型考虑了直接基态电离、基态激发、分步电离、潘宁电离、解激发、两体碰撞、三体碰撞、辐射跃迁、弹性碰撞和复合反应等31个反应过程.计算得到了电子密度, Ar+密度,激发态氩原子Ar4s、Ar4p、Ar3d能级的密度,电势和电场强度等的分布特性.同时模拟得到了不同反应机制对电子、激发态氩原子Ar4s、Ar4p的产生和消耗机理的影响.结果表明,在本模拟条件下存在明显的空心阴极效应,激发态氩原子Ar4s的密度大大高于电子密度.激发态氩原子Ar4s参与的潘宁电离2Ar4s→Ar++Ar+e和分步电离对新电子的产生和电子能量的平衡具有重要贡献,特别是以往模拟中通常被忽略的产生Ar2+的潘宁电离反应2Ar4s→Ar2++e同样对电子的产生具有重要影响.激发态氩原子密度的空间分布是放电过程中各种粒子生成和消耗相互平衡的结果.本模型所包含的反应中,激发态氩原子Ar4p退激发到Ar4s能级的辐射反应Ar4p→Ar4s+hn是Ar4s能级产生的主要来源,同时也是激发态氩原子Ar4p消耗的主要途径.电子碰撞Ar4s激发到Ar4p能级的反应Ar4s+e→Ar4p+e是激发态氩原子Ar4s消耗的主要途径,也是产生激发态氩原子Ar4p的主要途径.模拟结果同时表明,利用激发态氩原子Ar4p能级的分布特性能够更好地反映空心阴极放电中的光学特性.

关键词：空心阴极放电流体模型激发态原子反应机制

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空气中空心阴极不同放电模式下的发光特性

光谱学与光谱分析 2019年第11期39卷 3377-3382页

作者：何寿杰包慧玲哈静赵凯悦渠宇霄张钊李庆河北大学物理科学与技术学院河北保定071002 河北农业大学理学院河北保定071001

为了进一步揭示空心阴极放电中放电模式的转换机制,特别是空心阴极放电过程中自脉冲的形成机理,利用柱型空心阴极放电结构,在空气环境下研究了放电处于不同模式时的发光特性。测量得到了不同放电模式下的伏安特性曲线、放电发光图像、... 详细信息

为了进一步揭示空心阴极放电中放电模式的转换机制,特别是空心阴极放电过程中自脉冲的形成机理,利用柱型空心阴极放电结构,在空气环境下研究了放电处于不同模式时的发光特性。测量得到了不同放电模式下的伏安特性曲线、放电发光图像、自脉冲阶段的脉冲波形等。实验结果表明随着放电电流的增加放电分为汤生放电模式、自脉冲放电模式、正常辉光放电模式和反常辉光放电模式。虽然所用电源为直流电源,但在自脉冲放电阶段电流和电压随时间呈周期性变化。实验结果表明在不同的放电模式下具有不同的发光特性。在由汤生放电转换为自脉冲放电模式和由自脉冲模式转换为正常辉光放电模式过程中,放电腔的径向中心处和轴向孔口附近均存在光强的突变。实验同时在200~700nm范围内测量得到了不同电流时的发射光谱。结果表明发射光谱主要集中在330~450nm,主要包括氮分子的第二正带系(C^3Πu→B^3Πg)和氮分子离子的第一负带系(B^2Σ+u→X^2Σ+g)。其中氮分子离子第一负带系具有较强的发射光谱。由于B^2Σ+u激发电位较高,因此该谱带较强发射光谱的存在表明空心阴极放电较其他放电形式更容易获得高激发态粒子和高能量电子。在650~700nm附近存在一弱的发光谱带,主要为氮分子的第一正带发射谱(B^3Πg→A^3Σ+u)。在此基础上根据双原子光谱发射理论,结合氮分子第二正带系的三组顺序组带:Δν=-1,-2和-3,利用玻尔兹曼斜率法计算得到了不同放电模式下氮气的分子振动温度。结果表明在实验电流范围内分子振动温度在3 300K左右,随着电流的增加而升高,并且在自脉冲消失时存在一突变迅速增强。由于电子能量、电子密度与分子振动温度密切相关,因此该结果也表明随着放电电流的增加电子平均能量和电子密度不断增加,当脉冲消失时,电子平均能量和电子密度出现跃变升高。最后,对空心阴极放电中自脉冲的形成机理进行了讨论,结果表明自脉冲放电源于放电模式的转换。

关键词：空心阴极放电自脉冲发射光谱分子振动温度

He/Ar混合气体空心阴极放电特性的模拟研究

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真空科学与技术学报 2019年第3期39卷 237-244页

作者：张雅渠宇霄赵凯悦何寿杰赵雪娜李庆河北大学物理科学与技术学院保定071002

为了进一步揭示He/Ar混合气体中空心阴极放电机理,利用流体模型模拟研究了He/Ar混合气体环境下空心阴极放电的放电特性,模拟得到了电势、电子密度、He^+和Ar^+密度、电场强度的分布特性。本文特别对He/Ar混合气体环境下中He和Ar对新电... 详细信息

为了进一步揭示He/Ar混合气体中空心阴极放电机理,利用流体模型模拟研究了He/Ar混合气体环境下空心阴极放电的放电特性,模拟得到了电势、电子密度、He^+和Ar^+密度、电场强度的分布特性。本文特别对He/Ar混合气体环境下中He和Ar对新电子的产生机理,即不同类型电离速率以及电压对电离机制的影响进行了研究。结果表明:整个放电区域分为阴极位降区和负辉区。阴极位降区内存在很强的径向电场,较高的离子和电子密度差,高电子平均能量。负辉区电场强度和平均电子能量很低,电子和离子密度峰值位于负辉区。氩气的加入大大促进了放电的进行。虽然Ar原子所占比重只有5%,但是氩气在放电过程中起着和氦气同等重要的作用。Ar的离子和亚稳态原子密度均高于He的离子和亚稳态原子密度,同时,Ar^+对二次电子发射影响要高于He^+。随着电压的升高,电子和离子密度升高,阴极位降区径向电场强度和平均电子能量增加,负辉区内径向电场和电子平均能量降低,电离速率增高。氩气所参与的电离速率比重略微增加,分步电离所占总的电离速率比重出现明显增加。

关键词：空心阴极放电 He/Ar混合气体流体模型电离速率粒子密度

种植密度和施肥方式对春播鲜食糯玉米产量及氮素利用的影响

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种植密度和施肥方式对春播鲜食糯玉米产量及氮素利用的影响

作者：姚霄宇扬州大学

学位级别：硕士

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石黑一雄的“世界主义”思维与多重跨界书写

石黑一雄的“世界主义”思维与多重跨界书写

作者：穆霄宇广州大学

学位级别：硕士

日裔英籍作家石黑一雄是2017年诺贝尔文学奖获得者,独有的双重文化背景使他的作品与生俱来便带有“世界主义”的烙印,作家本人也致力于创作出无国界的国际化作品。因此,石黑一雄小说中的那种“超越边界”的世界主义精神,是学界对其进行... 详细信息

日裔英籍作家石黑一雄是2017年诺贝尔文学奖获得者,独有的双重文化背景使他的作品与生俱来便带有“世界主义”的烙印,作家本人也致力于创作出无国界的国际化作品。因此,石黑一雄小说中的那种“超越边界”的世界主义精神,是学界对其进行研究时的一个重要且有待进一步深入的视角。本文认为,所谓“世界主义”,不仅仅是政治领域的反民族主义,更是一种去框架化与反同质性的理论设想,具体到石黑一雄的创作理念中,世界主义这一概念指涉的既是文化领域上对于文化壁垒的反思,更是艺术领域弥合艺术差异的尝试与后人类领域人机共生的设想,贯穿其中的是对各种“界限”的超越。在此理论关照下回望石黑一雄不同年代的小说创作,一方面能帮助我们理解石黑一雄创作的内在延续性,另一方面能够深化我们对世界主义理论不同维度的理解。1980年代的石黑一雄初入文坛,这一阶段作家的世界主义跨界思想主要体现在“跨文化”。1990年代的石黑一雄为了避免作品被打上“日本性”的标签,努力寻求突破,创作了先锋实验小说,其世界主义呈现出审美转向,即渴望实现艺术媒介之间的跨界与融通。进入21世纪后,石黑一雄的“世界主义”文化理念也因时而变,随着科学技术的不断发展,人与非人的关系问题成为后人类领域的焦点。这一期间,作家创作了科幻小说,对人与非人的跨界共生这一后人类世界主义议题给出自己的思考。本文关注的问题是,“世界主义”在石黑一雄不同时期的文学作品中是怎样嬗变的?作家采用怎样的文学形式去表达他的世界主义理念?这些小说类型又怎样与世界主义的思潮进行对话?文章将分为三部分回答这一问题。第一章,笔者将聚焦于石黑一雄1980年代渴望融合东西方文化界限的小说创作,这对应着世界主义在文化领域的变体,即“文化世界主义”——各民族文化的多元共生。《远山淡影》是作家技惊文坛的处女作,一定程度上是作家的自传,作品中的跨文化形象,某种程度上更是作家本人的化身。但是,小说中,作为跨文化者的悦子陷入了精神分裂,作为文化混血儿的妮基又与传统文化走向背离,这标志着作家在文本中融合东西方文化理想的失落。第二章,笔者将聚焦于1990年代作家渴望消弭艺术界限、尝试风格求新的先锋实验小说。石黑一雄采用了大量跨艺术叙事,对应着世界主义在艺术领域的变体,即“审美世界主义”——不同艺术形式之间的相互融合。具体而言,《无可慰藉》中,石黑一雄采用了赋格叙事和蒙太奇叙事。但在文本的赋格叙事中,多重模仿声部未能与主旋律形成呼应,使得小说主题被消解得支离破碎,而蒙太奇叙事下的时空转换过于频繁,文本形式杂乱无章,受到了评论界的一致诟病。随后,石黑一雄采用兼顾写实性与实验性的艺术方式创作了《我辈孤雏》。但是,作家为了追求画面的流畅自然,使得文本过于写实,小说中石黑一雄对中国的书写也在各种程度上再度陷入东方主义的陷阱。这一阶段,作家融合国家界限与艺术界限的尝试,依旧未能取得显著的突破。第三章,笔者将聚焦石黑一雄21世纪后创作的科幻小说。这一时期,人工智能的发展催生了世界主义在后人类领域产生变体,“后人类世界主义”的议题成为时代焦点,即人与非人的跨界共生。后人类世界主义理论拥抱人机共生的赛博时代,在创作《莫失莫忘》期间,石黑一雄站在后人类世界主义的角度对人类的狂妄自大予以批判。但到了《克拉拉与太阳》期间,由于人工智能的迅猛发展威胁了人的主体地位,石黑一雄的后人类世界主义观念在文本叙事中逐渐走向游移。

关键词：石黑一雄世界主义跨艺术叙事后人类

新型排水用轴向中空壁聚氯乙烯埋地管力学性能试验及数值分析

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1509-1522页

作者：唐鹏飞胡少伟潘福渠叶宇霄侯兆光何宗院广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 郑州大学黄河实验室河南郑州450001 山东东信塑胶科技有限公司山东聊城252000

为了研究埋地轴向中空壁塑料排水管的变形与力学响应特性,以便充分利用材料与结构性能,基于模型箱试验,获得埋地管道受到土荷载、地面荷载和管土相互作用下管道及其管周土体的力学及其变形特性;基于ABAQUS有限元分析管截面在埋地外压、... 详细信息

为了研究埋地轴向中空壁塑料排水管的变形与力学响应特性,以便充分利用材料与结构性能,基于模型箱试验,获得埋地管道受到土荷载、地面荷载和管土相互作用下管道及其管周土体的力学及其变形特性;基于ABAQUS有限元分析管截面在埋地外压、排水内压及两者组合作用下的应力和变形特性,建立管道的基本力学参数在砂箱试验与真实埋地条件下的换算关系,提出边界效应修正计算公式。研究结果表明:土柱法+分布角法适用于计算地面静荷载作用下埋地结构壁管道的管顶竖向压力,荷载扩散角宜取30°~35°;在地面静荷载作用下,管道径向变形计算方法中Spangler-Iowa公式偏保守,AWWA M23规范计算结果与试验结果较吻合,而考虑准永久值系数会导致变形计算结果偏小;在埋土外压作用下,管腰位置内壁易发生受压破坏;排水时,管顶位置内壁易发生受拉破坏;内外壁起主要承载作用,受力较大;中间筋主要起连接作用,受力时应力以中性轴为零点向两侧呈梯度增加;本文提出的边界效应修正计算公式是准确可行的。研究成果可为轴向中空壁塑料管等柔性埋地管道的结构设计、力学和损伤失效分析提供参考。

关键词：轴向中空壁塑料管砂箱埋地试验力学性能有限元分析边界效应

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聚(对苯乙烯磺酸钠)/单宁酸/海藻酸钠三元复合水凝胶球对磷酸氯喹的高效吸附去除

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中国科学：化学 2024年第6期54卷 935-949页

作者：陶蔻蔻施霄宇孙思宇陈炜杨琥南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023

本文以海藻酸钠、单宁酸和聚(对苯乙烯磺酸钠)为原料,通过一步共沉淀法制备了一种新型三元复合水凝胶珠状小球(SA/TA/PSS),用于去除水中一种常见抗病毒药物磷酸氯喹(CQ).详细考察了溶液p H、吸附时间、CQ初始浓度、水体中常见的无机和... 详细信息

本文以海藻酸钠、单宁酸和聚(对苯乙烯磺酸钠)为原料,通过一步共沉淀法制备了一种新型三元复合水凝胶珠状小球(SA/TA/PSS),用于去除水中一种常见抗病毒药物磷酸氯喹(CQ).详细考察了溶液p H、吸附时间、CQ初始浓度、水体中常见的无机和有机共存物及不同实际水体等因素对其吸附性能的影响. SA/TA/PSS能在3.0~10.0 p H范围内保持良好且稳定的CQ吸收去除效率.在初始p H值为7.0时,最大实验吸附量为0.766 mmol/g.共存二价阳离子会因竞争吸附而抑制对CQ的吸附,而腐殖酸对CQ吸附的影响很小. SA/TA/PSS经过六次吸附-解吸循环后,对CQ的吸附量仍保持90%左右. SA/TA/PSS还能有效吸附硫酸羟氯喹和磷酸奥司他韦等其他抗病毒药物.文章通过对吸附剂吸附前后红外光谱和X射线光电子能谱谱图变化进行分析,并结合吸附动力学、等温吸附及吸附热力学分析,深入探究了SA/TA/PSS对CQ的多重吸附机制, SA/TA/PSS可通过静电吸引、氢键、π-π电子供体-受体相互作用(π-πEDA)及螯合作用等与CQ有效结合,实现其在较宽p H范围内对抗病毒药物的高效去除.本文为设计和制备新型绿色高效吸附剂材料提供了一定的有益参考.

关键词：海藻酸钠复合水凝胶单宁酸聚(对苯乙烯磺酸钠) 磷酸氯喹去除吸附性能多重吸附机制

丙烯酸酯共混聚氯乙烯（ABR）管低温力学性能研究

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塑料科技 2024年 1-6页

作者：胡少伟郭泽元金文粲唐鹏飞叶宇霄潘福渠郑州大学黄河实验室广西大学土木建筑工程学院山东东信塑胶科技有限公司

为探究丙烯酸酯共混聚氯乙烯管（ABR）低温环境下的力学性能和使用性能，试验对ABR、高性能硬聚氯乙烯管（PVC-UH）和PN1.0 MPa型号的硬聚氯乙烯（PVC-U）管进行了多种温度条件下的压扁性能和拉伸性能测试，并对3种管道在5℃环境中的偏... 详细信息

为探究丙烯酸酯共混聚氯乙烯管（ABR）低温环境下的力学性能和使用性能，试验对ABR、高性能硬聚氯乙烯管（PVC-UH）和PN1.0 MPa型号的硬聚氯乙烯（PVC-U）管进行了多种温度条件下的压扁性能和拉伸性能测试，并对3种管道在5℃环境中的偏角密封性能进行了试验研究。同时，基于测试和试验结果建立了低温下的ABR管偏角密封性数值模型。试验和模拟的研究结果表明：低温条件下，ABR管的力学性能优于PVC-UH和PVC-U管，丙烯酸酯（ACR）改性剂的混入显著提高了ABR管低温下的压扁、拉伸和抗渗漏性能。在5℃的环境中，ABR管材的屈服强度为57.1 MPa，弹性模量为3 679.3 MPa，断裂伸长率为71.5%，环刚度为22.67 kN/m2，环柔性良好。同时，在5℃的环境中，ABR管线接口处在0.4 MPa静液压和8°偏角位移的作用下依旧能保持密封性。

关键词： ABR管温度力学性能密封性数值模拟

SA-PQ-11/CF阳极提高MFC废水处理效果与发电性能

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精细化工 2024年第5期41卷 1101-1107页

作者：樊立萍温越霄沈阳化工大学工业环境-资源协同控制与优化技术辽宁省高校重点实验室辽宁沈阳110142 沈阳化工大学环境与安全工程学院辽宁沈阳110142

为提高微生物燃料电池(MFC)的废水处理效果和发电性能,制备了一种海藻酸钠(SA)-聚季铵盐-11(PQ-11)/碳毡(CF)阳极(SA-PQ-11/CF),分别以制药废水和糖蜜废水为阳极液,以CF为阴极,构建了MFC系统,采用SEM对阳极表面形貌进行了表征,通过循环... 详细信息

为提高微生物燃料电池(MFC)的废水处理效果和发电性能,制备了一种海藻酸钠(SA)-聚季铵盐-11(PQ-11)/碳毡(CF)阳极(SA-PQ-11/CF),分别以制药废水和糖蜜废水为阳极液,以CF为阴极,构建了MFC系统,采用SEM对阳极表面形貌进行了表征,通过循环伏安(CV)特性和电化学阻抗(EIS)特性、化学需氧量(COD)去除率对其性能进行了考察。结果表明,SA-PQ-11/CF阳极具有较大的比表面积,MFC的溶液电阻和电荷转移电阻得到明显降低。阳极液为制药废水时,采用SA-PQ-11/CF阳极的MFC的稳态输出电压和COD去除率分别约为0.22 V和62%,较常规CF阳极的MFC分别提高了100%和130%;阳极液为糖蜜废水时,采用SA-PQ-11/CF阳极的MFC的稳态输出电压和COD去除率分别为0.15 V和43%,分别较采用常规CF阳极的MFC提高了275%和95%。

关键词：微生物燃料电池废水处理阳极改性海藻酸钠聚季铵盐-11 发电性能