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基于GBDT的气液两相流相分布测量模型

化工进展 2024年第2期43卷 800-807页

作者：曾思睿孔明中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

双波长透射法是一种高精度的多相流相分布参数检测方法,为了进一步提高相分布测量的精度,本文提出用梯度提升决策树(GBDT)算法建立相分布测量模型。利用光学仿真,模拟气泡在不同相分布下波长为445nm和635nm的光线在气液两相流中的传播过... 详细信息

双波长透射法是一种高精度的多相流相分布参数检测方法,为了进一步提高相分布测量的精度,本文提出用梯度提升决策树(GBDT)算法建立相分布测量模型。利用光学仿真,模拟气泡在不同相分布下波长为445nm和635nm的光线在气液两相流中的传播过程,采集检测平面的光强分布,分析不同相分布情况下气泡中心位置和气泡半径对光强分布曲线的影响;用GBDT建立测量模型,以光强缺失宽度和缺失偏移为特征参数,建立特征参数与气泡相分布之间的对应数据库,利用数据库对GBDT模型进行训练;用训练好的模型预测气泡的相分布。建立的测量模型对气泡相分布预测的均方误差小于0.0008mm,均方误差减小了33.33%,证明了测量模型更适用于相分布的测量。搭建了实验平台,对竖直上升气泡流相分布参数进行预测,实现了对气泡中心位置运动轨迹的追踪。

关键词：气液两相流气泡上升管相分布梯度提升决策树

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纳米压印调控低维钙钛矿相分布及其光伏性能研究

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纳米压印调控低维钙钛矿相分布及其光伏性能研究

作者：彭海彬南昌大学

学位级别：硕士

近年来无机-有机钙钛矿材料因其优异的光电转换效率、高的吸收系数、可调的带隙、大的载流子扩散长度和相对较低的材料成本,受到了极大的关注。虽然典型的三维钙钛矿太阳电池具有较高的功率转换效率,但在大气环境下三维钙钛矿极易发生分... 详细信息

近年来无机-有机钙钛矿材料因其优异的光电转换效率、高的吸收系数、可调的带隙、大的载流子扩散长度和相对较低的材料成本,受到了极大的关注。虽然典型的三维钙钛矿太阳电池具有较高的功率转换效率,但在大气环境下三维钙钛矿极易发生分解,这限制了钙钛矿太阳电池的商业化应用。与三维钙钛矿相比,二维钙钛矿中包含体积更大、挥发性更低、更疏水的大型有机阳离子,因此表现出更好的热、化学和环境稳定性。较高的稳定性使二维钙钛矿成为了更有前景的光伏材料,同时二维钙钛矿在太阳电池中可以发挥不同的作用,既可以作为单纯的光吸收层(二维钙钛矿太阳电池),也可以作为三维钙钛矿吸收层上的覆盖层(二维/三维钙钛矿太阳电池)。尽管二维钙钛矿器件拥有以上的诸多优点,但二维钙钛矿也面临了许多挑战。例如,大型的绝缘阳离子的引入使结晶过程变得复杂,且结晶过程易受环境干扰,这导致二维钙钛矿在结晶的过程中容易产生较多的缺陷。例如二维钙钛矿晶粒尺寸普遍较小且薄膜通常伴随较多的针孔,同时由于这些大型的绝缘阳离子无序的分布使器件内部的电荷转移也会受到绝缘阳离子的阻碍从而导致器件性能的下降。为了改善二维钙钛矿的结晶性,减少薄膜缺陷,同时优化二维钙钛矿内部的电荷传输,从而获得高质量的二维钙钛矿薄膜。本研究采用醋酸甲胺辅助纳米压印技术对二维钙钛矿薄膜进行处理,改善了钙钛矿薄膜的形貌,优化了薄膜内部相分布,增强了钙钛矿薄膜的电荷转移。压印在醋酸甲胺的辅助下促进了间隔阳离子在再结晶过程中的分散,从而抑制了间隔阳离子聚集引起的低n相的形成,促进了类三维相的形成。基于此制备的钙钛矿器件具有18.96%的光电转换效率,1.10 V的开路电压,以及77.20%的填充因子,并且该器件在稳定性测试中也表现出优异的湿热稳定性。这一方法为获得准二维钙钛矿的均匀相分布提供了一种简单有效的策略。薄膜在高温长时间压印过程中产生的表面碘化铅裸露问题,影响界面电荷传输,从而降低器件的性能。为了解决这个问题,我们采用大型有机阳离子对压印过后的钙钛矿薄膜进行了表面二维化处理,使压印后的薄膜表面碘化铅生成二维钙钛矿,使界面更稳定。基于此方法制备的器件表现了更好的器件性能与稳定性,最终获得了20.6%的光电转换效率,1.12V的开路电压,以及75%的填充因子。通过这一方法我们有效的提升器件的光电性能与稳定性,为二维钙钛矿的发展提供了有效策略。

关键词：压印二维钙钛矿相分布电荷转移稳定性

基于相分布调控和缺陷钝化的绿光钙钛矿发光二极管

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基于相分布调控和缺陷钝化的绿光钙钛矿发光二极管

作者：谭毅瑛华南理工大学

学位级别：硕士

Ruddlesden-Popper型准二维钙钛矿具有带隙可调、稳定性好、激子结合能大等优势,在照明与显示领域受到越来越多的关注。研究发现,均匀的相分布和低的缺陷态密度是实现高效稳定的准二维钙钛矿发光二极管的关键。因此,论文以PPAFAPb_nBr... 详细信息

Ruddlesden-Popper型准二维钙钛矿具有带隙可调、稳定性好、激子结合能大等优势,在照明与显示领域受到越来越多的关注。研究发现,均匀的相分布和低的缺陷态密度是实现高效稳定的准二维钙钛矿发光二极管的关键。因此,论文以PPAFAPb_nBr基钙钛矿发光二极管作为研究主体,围绕如何实现发光层中均匀的低维相分布和缺陷态的有效钝化展开研究,主要研究内容和结果如下:（1）采用氯苯作为反溶剂调控结晶过程制备相分布更加均匀的PPAFAPb_nBr薄膜。首先研究了反溶剂引入时间对PPAFAPb_nBr薄膜及器件性能的影响。结果表明,在PPAFAPb_nBr刚开始结晶时引入氯苯,可以有效抑制薄膜中n≤4相的生长并减小晶粒尺寸,相分布优化后的准二维钙钛矿薄膜的荧光量子产率从10.5%显著提升至60.8%。随后,通过优化退火温度进一步提高了钙钛矿薄膜的均匀性。制备的绿光钙钛矿发光二极管的器件性能得到明显提升,最大外量子效率从2.17%提升至8.36%,相对标准器件（未经氯苯处理）提升了2.85倍。（2）将不同掺杂浓度的钝化剂三（4-吗啉基）氧化膦（Trimorpholinophosphine oxide,TMPO）引入钙钛矿前驱体溶液中制备了低缺陷的PPAFAPb_nBr-TMPO复合薄膜。TMPO中电负性强的P=O基团能与欠配位的Pb发生相互作用,有效抑制由缺陷辅助的非辐射复合。同时TMPO的引入能增强[Pb Br]八面体中Br与Pb之间的相互作用,提高钙钛矿晶格的稳定性。实验结果表明,当TMPO在前驱体溶液中的掺杂浓度为4mg/m L时,钙钛矿薄膜的荧光量子产率从11.2%提升至48.9%,相应器件的最大亮度和外量子效率分别提升至18341 cd/m和7.31%。该器件在100 cd/m初始亮度下的T寿命达10.84 h,相对于标准器件（未经过TMPO钝化）的0.58 h提升了17.69倍。（3）在TMPO掺杂浓度优化的基础上,使用氯苯作为反溶剂制备了相分布均匀、缺陷态密度低的PPAFAPb_nBr-TMPO复合薄膜。得益于相分布的优化和晶粒尺寸的减小,复合薄膜的荧光量子产率进一步提升至72.5%。基于此制备的绿光钙钛矿发光二极管的最大外量子效率与发光亮度分别达11.63%、22090 cd/m,T寿命（100 cd/m的初始亮度）进一步提升至17.55 h。以上工作为制备高效稳定的绿光Pe LEDs奠定了良好的基础。

关键词：发光二极管准二维钙钛矿相分布添加剂缺陷钝化

3种相分布模型中纳米复合永磁体矫顽力与晶粒尺寸的关系

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金属学报 2008年第1期44卷 8-12页

作者：冯维存李卫朱明刚韩广兵高汝伟钢铁研究总院功能材料所北京100081 山东大学物理与微电子学院济南250100

建立了3种物理模型,研究了纳米复合永磁材料中晶粒尺寸、两相分布及体积分数与矫顽力间的变化关系.计算结果表明:不同的两相分布导致晶粒接触界面分数变化,从而引起晶间交换耦合作用的涨落;相分布影响纳米复合永磁体矫顽力的大小,但没... 详细信息

建立了3种物理模型,研究了纳米复合永磁材料中晶粒尺寸、两相分布及体积分数与矫顽力间的变化关系.计算结果表明:不同的两相分布导致晶粒接触界面分数变化,从而引起晶间交换耦合作用的涨落;相分布影响纳米复合永磁体矫顽力的大小,但没有改变其随晶粒尺寸变化的关系;设计理想的相分布并且适当控制晶粒尺寸,是实现纳米复合永磁材料高矫顽力的可能途径.

关键词：纳米复合永磁体相分布晶粒接触界面晶粒尺寸矫顽力

冷冻干燥过程相迁移和相分布的孔尺度网络模型与模拟

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化工学报 2007年第2期58卷 286-293页

作者：刘永忠赵雁飞陈三强孙皓西安交通大学化学工程系陕西西安710049

构建了51×51二维孔-喉网络模型对冷冻干燥过程的升华干燥阶段进行模拟。与传统的连续介质模型相比,孔网络模型的特征是具有跟踪干燥过程中物料内部的干燥前沿和相分布的能力。采用网络模型预测了牛肉和火鸡肉的干燥曲线,并模拟了不同... 详细信息

构建了51×51二维孔-喉网络模型对冷冻干燥过程的升华干燥阶段进行模拟。与传统的连续介质模型相比,孔网络模型的特征是具有跟踪干燥过程中物料内部的干燥前沿和相分布的能力。采用网络模型预测了牛肉和火鸡肉的干燥曲线,并模拟了不同冻结速率的火鸡肉在干燥过程中形成的相分布。讨论了模型的计算特性,并分析了孔径分布对相分布特性的影响。结果表明网络模型可较好地预测升华干燥阶段,可在孔尺度上揭示干燥过程的动力学机理,将为准确地判断升华干燥与解析干燥的转变点提供理论计算基础。

关键词：冷冻干燥网络模型模拟孔径分布相分布

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超高速撞击产生碎片云相分布数值模拟

强激光与粒子束 2012年第9期24卷 2203-2206页

作者：唐蜜刘仓理李平钟敏柏劲松谢龙中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院四川绵阳621900

空间碎片与航天器的撞击速度通常大于10km/s,这种速度条件下撞击过程的物理特点是高温、高压和高应变率,同时伴随着熔化、汽化及等离子体等相变问题发生。利用AUTODYN/SPH的二次开发功能,在程序中嵌入Sesame状态方程数据库和铝材料的相... 详细信息

空间碎片与航天器的撞击速度通常大于10km/s,这种速度条件下撞击过程的物理特点是高温、高压和高应变率,同时伴随着熔化、汽化及等离子体等相变问题发生。利用AUTODYN/SPH的二次开发功能,在程序中嵌入Sesame状态方程数据库和铝材料的相图,数值模拟出撞击速度为5.0和5.6km/s时的防护屏穿孔直径分别为9.02mm和9.34mm,计算结果与实验结果符合较好,说明物理建模及参数的选取合理,同时也验证了数值模拟方法的正确性及有效性。通过计算给出碎片云的热力学量压力和温度分布,结合铝的相图,对超高速撞击产生碎片云的相分布进行了初步计算,给出了碎片云中固、液、气相的分布范围。

关键词：超高速撞击碎片云相分布数值模拟

AlN/玻璃复合材料的相分布对导热性能的影响

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无机材料学报 2003年第3期18卷 627-632页

作者：张擎雪李文兰徐素英庄汉锐严东生中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

以热压烧结方法在850～1000℃的低温下制备了Al/玻璃复合材料,通过组成变化研究了复合材料热导率的变化规律,利用SEM、TEM、XRD等方法观察了AlN/玻璃复合材料的显微结构和相组成与分布,讨论了复合材料的显微结构和相组成对热导率的影响... 详细信息

以热压烧结方法在850～1000℃的低温下制备了Al/玻璃复合材料,通过组成变化研究了复合材料热导率的变化规律,利用SEM、TEM、XRD等方法观察了AlN/玻璃复合材料的显微结构和相组成与分布,讨论了复合材料的显微结构和相组成对热导率的影响,结果表明:AlN/玻璃复合材料的热导率随玻璃相的减少而增加,低温烧结的复合材料的热导率可以达到10W/m·K以上,材料的相分布对热导率的影响表现为:当玻璃相减少,AlN晶粒相互接触时,有利于热导率的提高;当材料内部以AlN晶相为主时,材料出现晶体的导热特征,即热导率随温度的升高而下降。

关键词： AlN/玻璃复合材料显微结构相分布热导率

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含细长颗粒的洗涤冷却室内的多相分布特性

化工学报 2017年第9期68卷 3368-3379页

作者：彭昕王亦飞位宗瑶陈福田于广锁华东理工大学洁净煤技术研究所煤气化及能源化工教育部重点实验室上海200237

采用改进的直接取样法,在按几何尺寸缩小的工业气化炉洗涤冷却室冷模装置内,同时测量不同操作条件下的轴径向局部固含率和气含率,对细长颗粒在洗涤冷却室内的多相分布特性进行研究。结果表明:以下降管出口截面为界,洗涤冷却室可分为上... 详细信息

采用改进的直接取样法,在按几何尺寸缩小的工业气化炉洗涤冷却室冷模装置内,同时测量不同操作条件下的轴径向局部固含率和气含率,对细长颗粒在洗涤冷却室内的多相分布特性进行研究。结果表明:以下降管出口截面为界,洗涤冷却室可分为上部气液固混合区和下部固液流动区,其中上部区域由下降管出口区、破泡板作用区和气垫层区组成,下部区域由气相湍动作用区、回流区和二次流动区组成;在颗粒阻碍效应减速沉降和团聚效应加速沉降的共同作用下,轴向固含率呈现波动分布;环隙气速、固相体积分数和长径比的增加均会增强床层的湍动,促进气体的径向扩散;操作条件的改变使颗粒的漂移速度发生改变,径向固含率分布出现波动;在气相扰动和回流作用下,二次流动区呈现环状流动,流体和颗粒的"壁面效应"使该区域的固含率呈现中心高边壁低的特点。

关键词：细长颗粒洗涤冷却室多相流相分布轴向径向湍流

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水平管液塞区相分布特征研究

工程热物理学报 2012年第4期33卷 611-615页

作者：王鑫王同吉何利民中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266555 西安交通大学多相流国家重点实验室陕西西安710049

设计建造了研究段塞流中液塞卷吸气体的实验装置,采用双头电导探针测量了水平管内固定液塞区域的局部相分布。液塞区含气率的径向分布存在峰值,表明液塞区存在湍流剪切层。随着进入液塞距离增大,含气率峰值减小,峰值对应的径向位置升高... 详细信息

设计建造了研究段塞流中液塞卷吸气体的实验装置,采用双头电导探针测量了水平管内固定液塞区域的局部相分布。液塞区含气率的径向分布存在峰值,表明液塞区存在湍流剪切层。随着进入液塞距离增大,含气率峰值减小,峰值对应的径向位置升高。这说明湍流剪切层内的湍流程度减弱,剪切层厚度变大。提出了计算水平管液塞截面平均含气率的方法,发现随着进入液塞距离的增大,截面平均含气率首先迅速减小,然后逐渐趋于稳定。

关键词：两相流段塞流相分布气体卷吸