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面向粒子图像测速的光流金字塔插值优化方法

光子学报 2024年第3期53卷 153-166页

作者：单良简娟熊俊哲施飞杨洪波楼晓颖孔明中国计量大学信息工程学院、浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室杭州310018 中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

提出了一种面向粒子图像测速的光流金字塔插值优化方法,可以减小重建角度误差和均方根误差,尤其是图像边缘部分的角度误差。使用该优化算法分别对单涡流、双涡流、DNS湍流粒子场进行速度场重建,得到三种流场的均方根误差和平均角度误差... 详细信息

提出了一种面向粒子图像测速的光流金字塔插值优化方法,可以减小重建角度误差和均方根误差,尤其是图像边缘部分的角度误差。使用该优化算法分别对单涡流、双涡流、DNS湍流粒子场进行速度场重建,得到三种流场的均方根误差和平均角度误差比优化前至少降低了15.96%和19.87%。搭建二维PIV实验系统,在待测流场中均匀撒入100μm的PSP粒子,进行旋转实验和注水实验,分别模拟涡流场和射流场,所提出的优化算法可以获得与常见算法流形一致的速度场。

关键词：粒子图像测速光流法均方根误差平均角度误差图像插值流体测量速度场重建

基于范德华材料的偏振探测器及性能增强方法(特邀)

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光子学报 2024年第7期53卷 1-20页

作者：王菁焦韩雪陈艳伍帅琴王旭东张书魁褚君浩王建禄中国科学院上海技术物理研究所上海200083 复旦大学光电研究院上海市智能光电与感知前沿科学研究基地上海200433

随着高分辨率成像、信息通信、量子计算等先进技术对光电探测精度和效率的需求日益增长,偏振光探测作为光电技术的一个重要分支,正面临着前所未有的挑战和机遇。本文全面综述了基于范德华二维材料的偏振光电探测技术的最新进展,尤其聚... 详细信息

随着高分辨率成像、信息通信、量子计算等先进技术对光电探测精度和效率的需求日益增长,偏振光探测作为光电技术的一个重要分支,正面临着前所未有的挑战和机遇。本文全面综述了基于范德华二维材料的偏振光电探测技术的最新进展,尤其聚焦于通过表面等离激元、铁电场调控以及转角材料等三种先进策略来显著提高偏振探测性能的创新方法。表面等离激元技术通过局域和传播等离激元共振增强光与材料的相互作用,显著提升了偏振探测的灵敏度和选择性。铁电场调控利用铁电材料的自发极化和局域电场,有效调节探测器件的载流子浓度和光电性能,为实现高效率和低能耗偏振探测提供了新的途径。转角材料通过调整双层二维材料之间的相对角度,引入电子结构和光学性质的可调控性,开辟了偏振探测新领域。最后展望了这些策略在未来偏振光电探测技术发展中的应用前景,强调了材料科学和微纳加工技术的综合应用将为实现高性能偏振探测器件提供强大的支持。

关键词：光电探测器偏振探测二维材料等离激元铁电局域场转角范德华材料

局部强冷作用下厚板铝合金/镁合金搅拌摩擦焊界面金属间化合物的析出行为

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金属学报 2024年第6期60卷 777-788页

作者：徐洋柯黎明聂浩夏春刘强陈书锦南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室南昌330063 江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212003

厚板铝合金/镁合金在搅拌摩擦焊(FSW)时接头界面沿板厚方向存在严重的温度分布差异问题,导致接头界面组织分布极不均匀,接头成形较为困难。减小接头界面沿板厚方向温差成为改善厚板铝合金/镁合金FSW接头成形的关键之一。本工作选取15 m... 详细信息

厚板铝合金/镁合金在搅拌摩擦焊(FSW)时接头界面沿板厚方向存在严重的温度分布差异问题,导致接头界面组织分布极不均匀,接头成形较为困难。减小接头界面沿板厚方向温差成为改善厚板铝合金/镁合金FSW接头成形的关键之一。本工作选取15 mm厚的5A06-H112铝合金和AZ31B-O镁合金板材进行异种材料FSW,采用液氮喷洒于焊缝上表面进行局部强冷,利用EBSD和TEM获得焊接接头物相分布和晶粒取向散布,研究了铝合金/镁合金接头搅拌区(SZ)两侧界面处金属间化合物(IMCs)的析出行为。结果表明,在空冷和液氮冷却2种条件下SZ的铝合金侧主要析出Al_(3)Mg_(2)相;镁合金侧主要析出Al_(12)Mg_(17)相,且在上部界面处与Mg发生了共晶反应;焊缝表面局部强冷,降低了接头各位置的峰值温度和高温停留时间,有效抑制了IMCs的析出和低熔点共晶的形成。不施加表面冷却时,铝合金侧界面上部和中部附近的SZ中主要析出Al_(3)Mg_(2)相,底部SZ中则为细小的等轴铝合金晶粒;镁合金侧界面上部的SZ中则主要析出了Al_(12)Mg_(17)相,并与Mg形成低熔点共晶,且在共晶区与SZ中的铝合金之间析出Al_(3)Mg_(2)薄层,中部和下部SZ与镁合金之间析出了界线分明、由Al_(3)Mg_(2)层和Al_(12)Mg_(17)层组成的IMCs叠层,且中部的IMCs叠层总厚度远大于峰值温度较低的底部处IMCs叠层厚度,其中Al_(3)Mg_(2)层厚度减薄更为明显。当在焊缝表面施加液氮冷却时,铝合金侧界面上部的SZ中除了析出Al_(3)Mg_(2)相外,还有少部分Al_(12)Mg_(17)和铝合金晶粒,而界面中部和底部SZ中均为等轴状的铝合金晶粒;在镁合金侧界面处,各部位IMCs析出行为与不施加表面冷却时相似,但界面上部析出的Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶层和Al_(3)Mg_(2)层、中部和下部SZ界面IMCs叠层总厚度明显减小,Al_(3)Mg_(2)薄层厚度降低更为显著。应变速率对IMCs的析出有显著影响,表现为界面层实际厚度远大于由扩散定律计算的理论厚度。

关键词：搅拌摩擦焊厚板铝合金/镁合金接头金属间化合物局部强冷

基于熔池原位冶金的电弧增材制造Al-Cu-Li合金显微组织与硬度

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金属学报 2024年第5期60卷 661-669页

作者：黎康杰孙泽羽何蓓田象军北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191

随着航空航天领域对大型轻量化构件的需求日益增加,研发新型Al-Li合金制备技术能够提升制造效率,减轻构件重量。本工作采用一种Al-Cu合金丝材与Al-Li二元合金粉末同步输送的电弧增材制造方法,成功制备了Al-Cu-Li合金试样。利用OM、SEM、... 详细信息

随着航空航天领域对大型轻量化构件的需求日益增加,研发新型Al-Li合金制备技术能够提升制造效率,减轻构件重量。本工作采用一种Al-Cu合金丝材与Al-Li二元合金粉末同步输送的电弧增材制造方法,成功制备了Al-Cu-Li合金试样。利用OM、SEM、XRD、TEM和Vickers硬度仪对试样的晶粒形貌、物相组成进行表征并测量硬度。结果表明,电弧增材制造Al-Cu-Li合金沉积态试样由10~20μm的细小等轴晶组成,且晶界处存在半连续网状共晶θ(Al_(2)Cu)相。增材制造热循环作用还会导致晶界附近析出T_(B)(Al_(7)Cu_(4)Li)相与T_(1)(Al_(2)CuLi)相。T_(1)相主要分布于试样的中部及底部,且随着增材制造热循环次数的增加T_(1)相含量呈上升趋势,试样底部的T_(1)相含量最高。电弧增材制造Al-Cu-Li合金沉积态试样的最大硬度为126.7 HV_(0.1),略高于其他电弧增材制造2219 Al-Cu合金,这主要得益于细小的等轴晶组织以及热循环的作用下所产生的T_(1)相。

关键词： Al-Li合金电弧增材制造显微组织硬度

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考虑绿电交易的用户间接碳排放核算方法

电网技术 2024年第1期48卷 29-38页

作者：王婧婷王宇扬周明武昭原余涛石竹玉华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206 国网上海市电力公司上海市浦东新区200122 国网数字科技控股有限公司北京市东城区100077

在碳达峰碳中和背景下,为推动以新能源为主体的新型电力系统建设,各地积极组织开展绿色电力市场化交易,鼓励用户与新能源发电商直接签订绿电双边交易,主动承担碳减排经济责任。因此,准确核算用户电力消费的间接碳排放是低碳电力系统运... 详细信息

在碳达峰碳中和背景下,为推动以新能源为主体的新型电力系统建设,各地积极组织开展绿色电力市场化交易,鼓励用户与新能源发电商直接签订绿电双边交易,主动承担碳减排经济责任。因此,准确核算用户电力消费的间接碳排放是低碳电力系统运行管理的一个关键问题。鉴于目前按照区域平均碳排放因子核算用户间接碳排放的不合理性及难以量化用户绿电双边交易对间接碳排放的作用,该文从用户角度建立碳排放流溯源方法,进而提出考虑绿电双边交易的用户间接碳排放核算方法。首先基于电路理论的潮流追踪方法,并考虑火电实时碳排放强度,建立用户侧电力消费与发电侧电力碳排放的网络映射关系;然后针对金融性绿电双边交易通过建立绿电交易等效网络,实现在用户间接碳排放核算中准确量化绿电交易的碳抵扣效应。通过算例验证了所提方法的可行性和公平性。

关键词：碳溯源间接碳排放绿色电力交易低碳电力

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混沌微腔激光器的研究进展(特邀)

光子学报 2024年第5期53卷 113-124页

作者：李建成雷彬鹃肖金龙杨跃德黄永箴中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免... 详细信息

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免光反馈引入的弱周期性。基于微腔内模式相互作用产生的自发混沌半导体微腔激光器,无需外部扰动,具有体积小、工艺简单、混沌带宽大、混沌态工作条件宽和无反馈弱周期性等优点,有望在具体应用中进一步发挥作用。针对近年来基于微腔的混沌激光器研究情况,本文进行了分类介绍,包括自发混沌微腔激光器、光反馈混沌微腔激光器和集成互注入激光器,总结了自发混沌微腔激光器的当前应用,对自发混沌微腔激光器的未来发展做了展望。

关键词：微腔混沌半导体激光器非线性物理随机数混沌探测

氮改性ZnO-ZrO_(2)/SBA-15催化剂的酸碱性与其催化乙醇合成1,3-丁二烯反应性能的关系

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化学学报 2024年第5期82卷 493-502页

作者：薛冰关伟鑫王鹏侯少文陈欣辉王奕星苟焕其郭锋浩王梦闯王天姿刘金德郑洲柴寿根陈家锐张建林棘云飞倪珺绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江工业大学杭州310014 浙江普康化工有限公司开化324302 嘉兴南洋万事兴化工有限公司嘉兴314201

1,3-丁二烯(以下简称丁二烯)作为化工的重要有机中间体,在石油以及橡胶工业有着广泛的用途.以乙醇为原料生产丁二烯能够解决生产原料不可再生的问题,所以受到越来越多的关注.本工作采用SBA-15为载体,硝酸盐为氧化物前驱体,含氮有机物为... 详细信息

1,3-丁二烯(以下简称丁二烯)作为化工的重要有机中间体,在石油以及橡胶工业有着广泛的用途.以乙醇为原料生产丁二烯能够解决生产原料不可再生的问题,所以受到越来越多的关注.本工作采用SBA-15为载体,硝酸盐为氧化物前驱体,含氮有机物为助剂,通过水热合成法制备了催化剂,并探究了乙醇合成丁二烯反应过程中,乙醇转化率、丁二烯收率与催化剂酸碱性的关系.具体来说,使用三聚氰胺(M)、三聚氰酸(Ma)、1,10-菲啰啉(Pm)、咪唑(Im)和1,3,5-三嗪(St)为含氮助剂,制备了Zn-Zr/SBA-15+X催化剂.通过对催化剂的活性评价,计算得到乙醇脱氢和脱水、乙醛缩合、Meerwein-Ponndorf-Verley(MPV)反应的活性.根据反应活性和丁二烯收率与催化剂酸碱性(酸碱强度和含量)的变化关系,发现适当数量的弱酸(0.022 mmol·g^(-1))、中酸(0.078 mmol·g^(-1))、中碱(0.055 mmol·g^(-1))和强碱(0.056 mmol·g^(-1))有助于乙醇脱氢反应的发生,过量的弱酸和中酸将导致乙醇的脱水反应.中等数量的中酸(0.078 mmol·g^(-1))和中碱(0.055mmol·g^(-1))有利于乙醛缩合和MPV反应的发生.丁二烯收率与乙醛缩合活性和MPV活性关联较大.三聚氰胺改性的催化剂(Zn-Zr/SBA-15+M)的弱酸、中酸、中碱和强碱含量符合以上的最优数量,因此催化性能最优异:乙醇转化率为99.5%,丁二烯选择性为65.5%,丁二烯产能达到了0.45 gBD·g^(-1)cat·h^(-1).

关键词：氮改性 ZnO-ZrO_(2) 酸碱性乙醇丁二烯

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海洋油膜偏振反射特性仿真与测试

光子学报 2024年第4期53卷 49-61页

作者：杨迪李英超韩晓磊史浩东刘昕悦孙洪宇明星北京跟踪与通信技术研究所北京100094 长春理工大学空间光电技术研究所长春130032 河北大学物理科学与技术学院保定071002

为了海洋溢油的检测与识别,在偏振特性建模中综合考虑天空的偏振辐射、油膜表面的动态反射、接收探测器的姿态和性能,进行全数字仿真,开展外场动态水面的实测,进行油膜偏振半实物仿真,最后对海洋溢油进行了偏振测试与分析。试验结果表明... 详细信息

为了海洋溢油的检测与识别,在偏振特性建模中综合考虑天空的偏振辐射、油膜表面的动态反射、接收探测器的姿态和性能,进行全数字仿真,开展外场动态水面的实测,进行油膜偏振半实物仿真,最后对海洋溢油进行了偏振测试与分析。试验结果表明:在区分油品方面,汽油和水的强度差值为29.33%,线偏振度差值为0.97%,二者结合可较好的分辨溢油。

关键词：海洋溢油偏振特性视景仿真海浪谱全局与局部坐标转换偏振双向反射

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含旋轨耦合的耦合簇方法中的基组选择

化学学报 2024年第6期82卷 604-612页

作者：易书禾王繁四川大学原子与分子物理研究所成都610065

相对论小核能量一致赝势是流行的相对论效应处理方法,但是除dhf-nZVPP-2c基组外,针对此赝势开发基组时都没考虑旋轨耦合效应(SOC),而dhf-nZVPP-2c的可靠性也主要在密度泛函计算中进行了验证.本工作采用以标量相对论Hartree-Fock波函数... 详细信息

相对论小核能量一致赝势是流行的相对论效应处理方法,但是除dhf-nZVPP-2c基组外,针对此赝势开发基组时都没考虑旋轨耦合效应(SOC),而dhf-nZVPP-2c的可靠性也主要在密度泛函计算中进行了验证.本工作采用以标量相对论Hartree-Fock波函数为参考态的SOC-CCSD(T)方法结合此类赝势,考察5s5p电子及各种基函数对第六周期闭壳层双原子分子性质,特别是SOC效应的影响.结果显示,要可靠计算SOC效应,在SOC-CCSD(T)计算中要考虑5s5p电子. cc-pVnZ-PP基组和dhf-nZVPP基组不能得到可靠的SOC效应,而dhf-nZVPP-2c和cc-pwCVnZ-PP基组则能合理描述这些体系的SOC效应.这两套基组对重元素体系性质的误差与相应基组中基函数数目一致,顺序为:dhf-TZVPP-2c,cc-pwCVTZ, dhf-QZVPP-2c, cc-pwCVQZ, cc-pwCV5Z.对这些重元素体系,要用dhf-QZVPP-2c基组才能得到高精度的键长和谐振频率,但是对于解离能,即使cc-pw CVQZ基组仍有一定误差.

关键词：基函数旋轨耦合效应耦合簇理论相对论效应电子相关