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动态气动相似理论下的浮式风电模型设计验证

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1359-1365页

作者：王新宝蔡畅陈晔雯杨英健肖洋李庆安中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院风能利用重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100149 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司重庆401122

浮式风电缩比实验一般采用传统的推力系数相似理论进行模型设计。模型机组可再现原型机组平均推力,但功率性能偏低,且动态气动相似性难以保证。本文提出一种基于最优叶尖速比映射关系的新型动态气动相似理论,并以NREL5-MW为原型机组,分... 详细信息

浮式风电缩比实验一般采用传统的推力系数相似理论进行模型设计。模型机组可再现原型机组平均推力,但功率性能偏低,且动态气动相似性难以保证。本文提出一种基于最优叶尖速比映射关系的新型动态气动相似理论,并以NREL5-MW为原型机组,分别设计了传统理论和新理论下的两款模型机组。与传统模型机组相比,新模型机组除了满足推力系数相似,功率系数也可通过增加某常数与原型机组近似。纵荡-纵摇组合运动下的计算结果表明:相同的叶尖速比变化下,新模型机组的动态推力、动态功率及其系数与原型机组的相似性明显优于传统模型机组。本工作适用于风洞实验研究,可在一定程度上解决水池实验中模型机组气动性能不够准确的问题。

关键词：浮式风电相似理论推力系数模型机组

浓度依赖的掺铕硅酸钇晶体的光学和自旋非均匀展宽

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物理学报 2024年第10期73卷 30-36页

作者：梁澎军朱天翔肖懿鑫王奕洋韩永建周宗权李传锋中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室合肥230026 合肥国家实验室合肥230088

可移动量子存储器是实现长距离量子通信的一种可行方案,该方案需要量子存储介质拥有小时量级的存储寿命.同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体是实现这一应用的重要候选材料,但其较宽的非均匀展宽对其光存储效率和自旋存储寿命都... 详细信息

可移动量子存储器是实现长距离量子通信的一种可行方案,该方案需要量子存储介质拥有小时量级的存储寿命.同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体是实现这一应用的重要候选材料,但其较宽的非均匀展宽对其光存储效率和自旋存储寿命都构成了显著限制.本文自主生长了不同掺杂浓度的同位素提纯^(151)Eu^(3+):Y_(2)SiO_(5)晶体,讨论了影响非均匀展宽的机制和未来进一步控制非均匀展宽的方法,为超长寿命可移动量子存储器的实现奠定了基础.

关键词：稀土掺杂晶体量子存储光学非均匀展宽自旋非均匀展宽

2种纤维素纳米纤维作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

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摩擦学学报 2024年第9期44卷 1295-1305页

作者：张彧一胡文敬李久盛中国科学院上海高等研究院先进润滑材料实验室中国科学院大学中国科学院上海高等研究院中国科学院低碳转化科学与工程重点实验室

为探索不同制备方法得到的纤维素纳米纤维作为水基润滑添加剂的摩擦学性能，选择TEMPO (2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-1-氧自由基)氧化法和机械法得到的2种纤维素纳米纤维(TO-CNF和C-CNF).采用光学显微镜(POM)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒... 详细信息

为探索不同制备方法得到的纤维素纳米纤维作为水基润滑添加剂的摩擦学性能，选择TEMPO (2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-1-氧自由基)氧化法和机械法得到的2种纤维素纳米纤维(TO-CNF和C-CNF).采用光学显微镜(POM)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度仪、红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)和元素分析等方法对其形貌和结构进行表征，发现上述2种不同类型的CNF均为棒状结构，且为纤维素I型，其中氧化法制备的TO-CNF结构中含有一定量的羧基官能团.通过热重分析表明，C-CNF的热稳定性略优于TO-CNF.进一步通过UMT往复摩擦试验机研究了2种CNF作为水基润滑添加剂的摩擦学性能，结果表明，在添加量(质量分数，w)不超过1%时，2种CNF在不同添加浓度下均表现出显著的减摩性能.其中TO-CNF的减摩性能略优于C-CNF，添加w=1%可使摩擦系数相对于基础体系降低51%.通过钢板表面接触角和磨损后的表面分析对CNF的润滑作用机理进行分析，推测由于CNF结构中含有大量的羟基或羧基等极性官能团，作为添加剂能够在摩擦副表面发生不同程度的吸附从而形成润滑保护膜，防止滑动表面微凸体的直接接触进而改善摩擦学性能.

关键词：纤维素纳米纤维水基润滑添加剂极性基团摩擦学性能润滑膜

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南海洋脊跃迁的深地震探测数据分析

地球物理学报 2024年第6期67卷 2364-2377页

作者：全余杰关慧心赵明辉张佳政贺恩远程锦辉中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州511458 中国科学院大学北京100049

洋脊跃迁事件是海底扩张阶段受强烈构造和岩浆作用的普遍现象,地球物理资料表明洋脊跃迁事件存在于南海多期次海底扩张过程中,然而关于洋脊跃迁的深部速度结构特征尚不清楚.2021年国家自然科学基金共享航次实施了深地震探测测线OBS2021... 详细信息

洋脊跃迁事件是海底扩张阶段受强烈构造和岩浆作用的普遍现象,地球物理资料表明洋脊跃迁事件存在于南海多期次海底扩张过程中,然而关于洋脊跃迁的深部速度结构特征尚不清楚.2021年国家自然科学基金共享航次实施了深地震探测测线OBS2021-1,该测线横穿南海东部次海盆洋脊跃迁(J3)区域.本文介绍了该测线数据的采集情况,完成了导航文件(Ukooa文件)的制作、原始数据的格式转换、炮点位置和海底地震仪(OBS)位置校正的前期数据处理工作.结果表明,OBS2021-1测线数据质量良好,经过炮点和OBS位置校正后,OBS综合地震记录剖面可识别出多组清晰的P波震相,包括Pw、Pg、PmP以及Pn震相.根据同船采集的多道地震处理解释和国际大洋发现计划(IODP)钻探数据,建立了沿测线的初始速度模型.使用RayInvr软件初步获得了OBS2021-1测线下方的正演速度结构模型,识别洋脊跃迁的深部速度结构特征.数据处理结果表明南海洋脊跃迁的地壳厚度增厚,在多道地震剖面上存在渐新世地层的缺失,为进一步研究南海洋脊跃迁过程与构建南海形成演化历史奠定了研究基础.

关键词：海底地震仪数据处理速度模型洋脊跃迁南海

基于辐射传输模型探究机载高光谱激光雷达的植被垂直生化组分探测能力

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2083-2092页

作者：郝一硕牛沂芳王力毕恺艺中国科学院空天信息创新研究院遥感与数字地球重点实验室(中国科学院)北京100101 中国科学院大学北京100049

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森... 详细信息

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森林碳储量估算和生物多样性保护等具有重要意义。传统的被动光学遥感以及激光雷达在植被生化参数垂直探测方面有较大的局限性,而高光谱激光雷达(Hyperspectral LiDAR,HSL)这一新型探测仪器的出现为探测植被生理生化参数垂直分布提供了新的手段。但由于受到硬件方面的限制,HSL在机载平台下对森林复杂立体场景的适用性尚未得到充分研究。故首先基于HSL原型样机在实验室开展小尺度的室内测量,以火炬花植株为目标,验证其对空间信息和光谱信息的一体化提取能力;随后进一步使用三维辐射传输模型构建具有垂直异质性特征的森林场景,模拟机载HSL设备实现森林的高光谱三维点云提取,结合植被指数和随机森林模型对场景中三种不同植被冠层的叶绿素浓度和类胡萝卜素浓度进行反演。结果表明:室内实验证实了HSL回波信息可以有效区分植株不同高度处光谱曲线的差异,火炬花上部红色叶片和下部绿色叶片的归一化植被指数分别小于和大于0.5;基于三维辐射传输模型成功构建了虚拟森林场景的机载HSL高光谱三维点云,在得到的24组植被指数中,有17组指数表现出良好的探测精度(平均绝对百分比误差MAPE<13%);植被叶绿素反演模型R^(2)达到0.93,上层、中层和下层的平均绝对误差MAE分别为6.26、3.40和2.81;类胡萝卜素反演模型R^(2)为0.91,上层、中层和下层的MAE分别为1.59、2.58和0.39。该研究显示出HSL设备是一种立体化提取植被光谱信息的有效手段,在探测森林等复杂植被场景的生化组分垂直分布方面具有巨大的应用潜力。

关键词：森林立体场景机载高光谱激光雷达三维辐射传输模型植被生化组分

镁铁-超镁铁岩的全岩和单矿物钴镍分布特征及其成矿指示

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岩石学报 2024年第8期40卷 2489-2502页

作者：崔梦萌苏本勋王静袁庆晗中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石中全岩及主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征进行了总结,并探讨了不同类型地幔源区及其矿物元素含量差异对Co-Ni成矿的控制作用。结果表明,科马提岩的全岩Co(15×10^(-6)~250×10^(-6))、Ni(28×10^(... 详细信息

本文对不同成因类型的镁铁-超镁铁岩石中全岩及主要造岩矿物中Co、Ni元素分布特征进行了总结,并探讨了不同类型地幔源区及其矿物元素含量差异对Co-Ni成矿的控制作用。结果表明,科马提岩的全岩Co(15×10^(-6)~250×10^(-6))、Ni(28×10^(-6)~5045×10^(-6))含量均高于苦橄岩(Co=11×10^(-6)~177×10^(-6)、Ni=29.9×10^(-6)~2069×10^(-6))和玄武岩(Co=1.1×10^(-6)~300×10^(-6)、Ni=0.5×10^(-6)~2837×10^(-6)),表明地幔高程度部分熔融形成的熔体更加富集Co和Ni。地幔橄榄岩捕掳体的全岩Co(21×10^(-6)~220×10^(-6))和Ni(2.1×10^(-6)~4060×10^(-6))含量均显著高于辉石岩捕掳体(Co=7×10^(-6)~131×10^(-6)、Ni=4.58×10^(-6)~2311×10^(-6)),表明部分熔融过程中橄榄岩地幔源区相较于辉石岩地幔源区更容易形成富Co、Ni的玄武质岩浆。矿物学特征方面,地幔捕掳体中橄榄石的Co、Ni含量分别为41×10^(-6)~437×10^(-6)和148×10^(-6)~8970×10^(-6),尖晶石的Co、Ni含量分别为141×10^(-6)~745×10^(-6)和282×10^(-6)~9587×10^(-6),均高于共生的斜方辉石(Co=10×10^(-6)~364×10^(-6)、Ni=5.02×10^(-6)~4439×10^(-6))、单斜辉石(Co=4.09×10^(-6)~385×10^(-6)、Ni=11.1×10^(-6)~5931×10^(-6))和石榴子石(Co=0.47×10^(-6)~205×10^(-6)、Ni=0.09×10^(-6)~644×10^(-6))。同时,橄榄石和尖晶石的Co含量与其Ni/Co比值呈较好的负相关关系,而斜方辉石和单斜辉石的Co含量与其Ni/Co比值无明显相关性。这些特征表明部分熔融过程中尖晶石相地幔比石榴石相地幔更容易形成富Co、Ni的熔体。侵入岩中主要造岩矿物具有与地幔捕掳体中各矿物相一致的Co、Ni含量变化特征。这表明地幔部分熔融或岩浆结晶分异过程中,橄榄石和尖晶石是控制岩浆中Co、Ni含量的主要矿物相,并且可能造成岩浆中Co-Ni解耦,而斜方辉石和单斜辉石的熔融或结晶过程中Co-Ni倾向于共生。此外,蛇绿岩作为风化壳型镍矿床的成矿母岩,其橄榄岩和铬铁岩中尖晶石和橄榄石具有较高的Co和Ni元素含量,橄榄石的Ni(1280×10^(-6)~5789×10^(-6))含量明显高于尖晶石(229×10^(-6)~2616×10^(-6)),而其Co(41.2×10^(-6)~193×10^(-6))含量则明显低于尖晶石(176×10^(-6)~781×10^(-6)),表明风化过程中富集橄榄石的岩石更容易形成富Ni的风化壳型矿床,而富集尖晶石的岩石更容易贡献于风化壳型镍矿床中的Co矿化。

关键词：镁铁-超镁铁岩钴镍矿床造岩矿物钴-镍元素

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碳基无金属纳米材料用于电催化合成小分子化学品

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新型炭材料（中英文） 2024年第1期39卷 42-63页

作者：石磊李彦哲尹华杰赵慎龙国家纳米科学中心中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室北京100190 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所中国科学院材料物理重点实验室安徽合肥230031

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化... 详细信息

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化性能方面展现出巨大潜力,且受到越来越多的关注。本文概述了用于电催化合成的CMFCs的最新研究进展,并讨论了其催化机理和设计策略。此外,简要总结了电催化合成过氧化氢、氨、氯以及各种碳基和氮基化合物的研究现状,并重点阐述了CMFCs目前面临的挑战和未来前景。

关键词：电合成电催化碳基纳米材料无金属电催化剂小分子化学品

SrRuO_(3)薄膜中自旋轨道力矩效率和磁矩翻转的晶向调控

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物理学报 2024年第11期73卷 305-312页

作者：赵珂楠李晟芦增星劳斌郑轩李润伟汪志明中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院磁性材料与器件重点实验室宁波315201

过渡金属氧化物SrRuO_(3)薄膜因具有较大且可调的电荷流-自旋流互转换效率而成为自旋轨道力矩(SOT)器件中备受关注的自旋源材料.然而,目前对SOT效率的调控主要集中在衬底外延应力调节.本文研究了晶体取向对SrRuO_(3)薄膜SOT性能的调控作... 详细信息

过渡金属氧化物SrRuO_(3)薄膜因具有较大且可调的电荷流-自旋流互转换效率而成为自旋轨道力矩(SOT)器件中备受关注的自旋源材料.然而,目前对SOT效率的调控主要集中在衬底外延应力调节.本文研究了晶体取向对SrRuO_(3)薄膜SOT性能的调控作用.制备了(111)取向SrRuO_(3)/CoPt异质结构,发现其SOT效率高达0.39,自旋霍尔电导达2.19×10^(5)■/(2e)Ω^(–1)·m^(–1),分别较(001)取向提高了86%和369%.此外,在SrRuO_(3)(111)器件中实现了低至2.4×10^(10)A/m^(2)临界电流密度下的电流驱动的垂直磁化翻转,较(001)晶向降低了37%.这些结果表明,晶体取向是显著提升SrRuO_(3)基SOT器件综合性能的有效途径,为发展高效自旋电子器件提供了新思路.

关键词：过渡金属氧化物电荷-自旋互转换自旋-轨道力矩晶向调控

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结合精确阵列响应控制的时域宽带波束图综合

声学学报 2024年第2期49卷 344-360页

作者：徐嘉懿厉剑李晓东郑成诗中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院噪声与振动重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

提出了采用时域结构的低计算复杂度宽带波束图综合方法。首先,引入自适应零陷波束设计思想,通过在特定频率与角度设置虚拟干扰源,实现对旁瓣区域阵列响应的精确控制,多次迭代控制后满足波束设计要求。其次,所提方法能够在现有波束设计... 详细信息

提出了采用时域结构的低计算复杂度宽带波束图综合方法。首先,引入自适应零陷波束设计思想,通过在特定频率与角度设置虚拟干扰源,实现对旁瓣区域阵列响应的精确控制,多次迭代控制后满足波束设计要求。其次,所提方法能够在现有波束设计基础上实现灵活调整,根据旁瓣级等设计参数的变化快速更新波束图。理论研究表明,相较现有采用内点法的波束图综合方法,所提方法降低了单次迭代计算复杂度,有效提升了波束设计效率。仿真实验与半消声室实验结果表明,该方法所设计波束形成器相较传统固定波束形成器具有更低的旁瓣级,并且对方向性干扰有更好的抑制效果。

关键词：波束图综合传声器阵列固定波束形成旁瓣控制