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Design of a widely adjustable electrochromic device based on the reversible metal electrodeposition of Ag nanocylinders

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Nano Research 2023年第1期16卷 1421-1429页

作者： Jiangrong Zhou yuge han MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment School of Energy and Power EngineeringNanjing University of Science and TechnologyNanjing 210094China

Structural colors resulting from nanostructured metallic surfaces hold a series of advantages compared to conventional chemical pigments and dyes,such as enhanced durability,tunability,scalability,and low consumption,making them particularly promising for preparing color-tunable ***,once these structures are fabricated,they are almost all passive devices with static nanostructures and fixed optical properties,limiting their potential ***,by using a specially designed array of ordered SiO2 nanoholes as a deposition template in conjunction with the traditional reversible metal electrodeposition device(RMED),we propose a tunable reflective surface where the color of the surface can be changed as a function of the thickness of the deposited Ag nanoparticles(AgNPs).Simplified manufacturability and a large range of color tunability are achieved over previous reports by utilizing the SiO2 nanohole template,which allows the direct deposition of AgNPs while forming an array structure of Ag ***,a further thematic analysis of the physical mechanism in the proposed structure is *** results show that the structural colors induced by the longitudinal localized surface plasmon resonance(LSPR)mode can be dynamically tuned from brown to purple via increasing the deposition ***,in combination with SiO2 nanohole templates of varying parameters,a full gamut of colors spanning the entire visible spectrum is achieved,revealing the feasibility of utilizing the properties of the LSPR mode for satisfying various color *** believe that this LSPRbased multicolor RMED design will contribute to the development of full color information displays and light-modulating devices.

关键词： structural color dynamic color tunability nanocylinder plasmonic nanostructures

Thermal analysis and optimization of the emitter in the solar thermophotovoltaic (STPV)

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Science China(Technological Sciences) 2009年第10期52卷 2660-2669页

作者： CHEN Xue XUAN YiMin han yuge School of Power Engineering Nanjing University of Science&TechnologyNanjing 210094China

A model for predicting the performance of the emitter in the solar thermophotovoltaic (STPV) system is presented in this article. The effect of non-parallelism of sun rays on concentration capability is numerically calculated,also the flow field in the emitter cavity and the temperature distribution of the emitter with different inlet conditions are compared. Numerical results show that free convection of the air inside the emitter cavity has great effect on the emitter temperature and may reduce the electricity output of the cells. At last,a new kind of selective film is put forward. Through optimizing the cut-off wavelength of a selective film,radiation loss is further reduced and system efficiency is improved.

关键词： the solar thermophotovoltaic (STPV) emitter free convection selective film

Investigation of the entropy generation and efficiency of a solar thermophotovoltaic system

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Chinese Science Bulletin 2010年第32期55卷 3718-3726页

作者： CHEN Xue XUAN YiMin han yuge School of Power Engineering Nanjing University of Science and Technology Nanjing 210094 China

Based on the second law of thermodynamics,a theoretical model is established for efficiency analysis and optimization of a solar thermophotovoltaic (STPV) system. The entropy generation in the photo-electricity conversion process is numerically calculated and analyzed for the component modules involved in the whole system assembly. The effects of the emitter temperature,concentration ratio,energy bandgap,cell temperature and the transmissivity of the filter on the entropy and the efficiency are investigated. Meanwhile,the conversion efficiencies of the modules are discussed. The following results are obtained:at first the entropy generation of the system reduces but then increases with the rise of the emitter temperature. When the concentration ratio improves,the entropy generation of the system falls. The increase of the bandgap value and chemical potential of the cell also causes the reduction of the entropy generation. Along with the increase of the cell temperature,the entropy generation increases and the conversion efficiency of the STPV system decreases.

关键词：光电系统熵产生太阳能热力学第二定律电池温度分析模块转换效率模型分析

一种基于有限测点数据的地面目标瞬态温度场快速预测方法

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红外与激光工程 2023年第11期52卷 172-187页

作者：陈颖任登凤韩玉阁南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 南京理工大学电子设备热控制工信部重点实验室江苏南京210094

传统的地面目标红外辐射特性研究方法有理论建模分析法和外场测试法。由于大部分的理论建模计算量庞大,无法满足实时计算;外场测试往往成本较高,无法获得任意时刻地面目标整体的红外辐射特性。典型部位温度可以实时获得,但如何布置传感... 详细信息

传统的地面目标红外辐射特性研究方法有理论建模分析法和外场测试法。由于大部分的理论建模计算量庞大,无法满足实时计算;外场测试往往成本较高,无法获得任意时刻地面目标整体的红外辐射特性。典型部位温度可以实时获得,但如何布置传感器使其更好地反映和预测整体的温度分布需要开展研究。文中引入本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法对两种地面目标的温度场进行模态分析,建立两种地面目标的温度场降阶模型,利用降阶模型实现地面目标温度场的快速预测;将温度场的降阶模型与QR (orthogonal right triangular)分解算法结合,确定最佳传感器测量位置,实现对两种地面目标温度场的预测。研究结果表明,无论是POD温度场降阶模型还是通过QR分解算法得到的最佳传感器测量数据进行预测,二者的精度均较高,正方腔体的平均绝对误差均小于1.5 K,模型坦克的平均绝对误差均小于2.5 K。通过分解算法得到的最佳传感器测量数据进行预测效率更高,未来可利用该方法预测目标红外特性,从而支撑目标规避或伪装方案的制定。

关键词：地面目标本征正交分解有限测点数据快速预测

风驱雨与湿热耦合作用下的地面目标表面温度计算模型

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红外与激光工程 2023年第10期52卷 29-41页

作者：苏新迪韩玉阁任登凤南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 南京理工大学电子设备热控制工信部重点实验室江苏南京210094

天气环境变幻莫测,阴雨天气更是不可避免,研究地面目标表面热特征可以更好地服务于热红外探测与热红外制导,提高目标定位的准确性。阴雨天气条件下地面目标表面降雨分布受降雨、风力影响;地面背景受透水材料的水分吸收及蒸发带来的潜热... 详细信息

天气环境变幻莫测,阴雨天气更是不可避免,研究地面目标表面热特征可以更好地服务于热红外探测与热红外制导,提高目标定位的准确性。阴雨天气条件下地面目标表面降雨分布受降雨、风力影响;地面背景受透水材料的水分吸收及蒸发带来的潜热影响,致使地面目标表面的热特征具有不确定性。文中将空气流动模型、辐射换热模型、风驱雨模型和湿热耦合模型相结合,在开源平台Open FOAM提出了一种集成考虑风驱雨与湿热耦合的地面目标表面温度计算模型,研究阴雨天气条件下地面目标表面的热特征以及降雨强度和风向对目标表面温度特性的影响。结果表明:利用该集成计算模型计算目标表面温度的模拟值与热电偶实测值变化趋势高度一致,数值计算24 h各表面的平均绝对误差为0.95 K;存在降雨的时刻目标表面的温差较小,受降雨与风向的影响,目标的迎风面因降雨捕获率较高,温度通常低于背风面温度;降雨强度、风速风向发生改变均会影响目标表面降雨捕获率分布,从而影响表面温度特征分布。研究表明该方法具有可靠性和较好的精确性,可为阴雨天气条件下复杂地面目标的热特性分析提供方法支撑。

关键词：雨地面目标风向降雨强度热特征

Investigation on performance of a solar thermophotovoltaic system

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Science China(Technological Sciences) 2008年第12期51卷 2285-2294页

作者： CHEN Xue, XUAN YiMin & han yuge School of Power Engineering, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094, China School of Power Engineering Nanjing University of Science & Technology Nanjing China

In the light of the thermo-electric conversion principle, a model for predicting the performance of a solar thermophotovoltaic system is presented. The temperature distributions of the emitter for different concentrator ratios are numerically computed and the influence of the concentrator ratio on the system performance is analyzed. Numerical results show that the emitter temperature and the system efficiency increase with increase of the concentrator ratio. The effects of some other factors such as the spectral filter, cell temperature, and the reflectivity of the top and bottom surfaces of the emitter on the conversion performance of the STPV system are discussed.

关键词： STPV emitter temperature system efficiency

地面目标红外建模缺失参数反演与模型验证方法

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红外与激光工程 2022年第10期51卷 85-96页

作者：隋钧铖任登凤韩玉阁南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 南京理工大学电子设备热控制工信部重点实验室江苏南京210094

地面目标红外辐射特性建模需要比较完备的参数,针对非合作方目标,许多相关参数较难或者无法通过测试的方法直接获取,参数的缺失给目标红外辐射特性预测带来了很大困难。目标的红外测试数据可以认为是包含所有参数及所处环境在内的信息... 详细信息

地面目标红外辐射特性建模需要比较完备的参数,针对非合作方目标,许多相关参数较难或者无法通过测试的方法直接获取,参数的缺失给目标红外辐射特性预测带来了很大困难。目标的红外测试数据可以认为是包含所有参数及所处环境在内的信息综合作用的结果,因此可以利用目标的测试数据反演某些重要的缺失参数。针对冷静态目标,首先分析地面目标建模可能的缺失参数,通过调研及专家知识等预估缺失参数取值区间,基于灵敏度理论和正交试验法研究缺失参数对目标特性的影响程度,确定主要缺失参数,包括材料厚度、材料表面太阳吸收率和发射率。然后基于地面目标仿真数据或实测数据,结合共轭梯度法提出地面目标红外建模缺失参数反演与模型验证方法,最后通过两个实例对该方法进行了验证。结果表明:利用该方法反演缺失参数后的典型测点计算温度与实际温度变化特性高度一致,不同时刻的温度数值误差最高不超过2 K。研究表明:该方法具有较好的准确性,未来可推广应用到非合作目标红外建模缺失参数反演与红外辐射特性预测研究中。

关键词：地面目标红外辐射特性缺失参数反演及验证

水下航行器高温排气尾流浮升特性仿真技术研究

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工程热物理学报 2023年第3期44卷 734-742页

作者：朱文彬陈庆林群青韩玉阁任登凤南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

通气管航行状态下水下航行器的排气尾流是水下目标探测的重要热特征,寻求合适的仿真计算方法以揭示水下热排气尾流的浮升演化规律,对反潜技术的发展有着重要价值。本文以水下航行器缩比模型的热排气工况为研究对象,建立了热排气气液两... 详细信息

通气管航行状态下水下航行器的排气尾流是水下目标探测的重要热特征,寻求合适的仿真计算方法以揭示水下热排气尾流的浮升演化规律,对反潜技术的发展有着重要价值。本文以水下航行器缩比模型的热排气工况为研究对象,建立了热排气气液两相流动传热耦合模型,以基于VOF模型的来流法和重叠网格法作为数值计算方法,采用网格自适应技术实现计算优化,对比分析了各计算方法的精度差异,探究了热排气尾流的浮升演化特性。结果表明:重叠网格法更适合于水下航行器热排气尾流的两相流问题计算;网格自适应技术可提升气液界面的捕捉效果、有效提高计算精度;采用网格自适应技术的重叠网格法仿真的与实测的水面热尾迹均呈现细长的非连续的V字型扩散形态,两者的水面最大扰动温差分别为0.23 K和0.3 K,优化仿真结果与实测结果一致。

关键词：热排气 VOF模型重叠网格网格自适应技术

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MTV富燃烟火剂低压燃烧特性分析

燃烧科学与技术 2023年第4期29卷 397-405页

作者：章康康任登凤朱晨光韩玉阁南京理工大学能源与动力工程学院南京210094 南京理工大学电子设备热控制工信部重点实验室南京210094 南京理工大学化学与化工学院南京210094

为研究镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(MTV)富燃烟火剂在低压环境下的燃烧特性,建立了MTV烟火剂三维燃烧流动数值模型,采用9步简化反应机理耦合涡耗散概念燃烧模型描述有氧燃烧反应动力学过程.通过CO_(2)激光点火低压燃烧实验结果验证了模型的合... 详细信息

为研究镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(MTV)富燃烟火剂在低压环境下的燃烧特性,建立了MTV烟火剂三维燃烧流动数值模型,采用9步简化反应机理耦合涡耗散概念燃烧模型描述有氧燃烧反应动力学过程.通过CO_(2)激光点火低压燃烧实验结果验证了模型的合理性.结果表明:压力降低和Mg含量增加均会造成火焰温度降低;Mg氟化反应产物MgF2的分布核心与火焰高温区重合,低压下核心面积减小并向燃面移动;由于氧气分压降低,压力对Mg氧化反应速率的影响更明显.

关键词： MTV烟火剂燃烧特性数值模拟组分分布