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考虑大气稳定度的液氢泄漏扩散数值模拟

太阳能学报 2025年第1期46卷 383-390页

作者：程崇律单聪慧张孟凡徐宝鹏大连理工大学能源与动力学院大连116024

液氢泄漏后产生的易燃易爆氢气云团存在严重安全隐患。通过基于OpenFOAM开发的求解器,对液氢泄漏及云团扩散行为进行分析。该求解器采用简化蒸发模型确定液氢蒸发速率,通过气相和固相求解器分别模拟云团的扩散以及地基的传热,使用共轭... 详细信息

液氢泄漏后产生的易燃易爆氢气云团存在严重安全隐患。通过基于OpenFOAM开发的求解器,对液氢泄漏及云团扩散行为进行分析。该求解器采用简化蒸发模型确定液氢蒸发速率,通过气相和固相求解器分别模拟云团的扩散以及地基的传热,使用共轭传热方法保证气-固区域间温度和热通量的连续性,并采用考虑大气稳定度的对数风廓线作为大气边界条件。通过风廓线观测数据和液氢泄漏实验数据验证提出的求解器。研究结果表明,稳定大气条件、高温以及大泄漏量均导致可燃氢气云团横向扩散范围增大,采用滞留坑方案可将蒸发速率降低99%,并使可燃云团的扩散距离及高度分别降低46%和76%,有效缩小了危险范围。

关键词：氢液体泄漏大气边界层扩散数值模拟

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不同比例Pb掺杂对二氧化锡高压结构和电学性能影响研究

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光谱学与光谱分析 2025年第2期45卷 364-370页

作者：黄宇轩王亚林高金金王晓雨王世霞上海理工大学材料与化学学院上海200093

氧化锡(SnO_(2))作为重要的导电氧化物,可应用于太阳能电池、电极、氧化催化剂等领域。Sn^(4+)和Pb^(4+)的电子结构和离子半径相似,将Pb掺杂到SnO_(2)晶体结构中可改变其光电性质而不破坏结构。压力作为改变材料晶格结构和电子带隙的手... 详细信息

氧化锡(SnO_(2))作为重要的导电氧化物,可应用于太阳能电池、电极、氧化催化剂等领域。Sn^(4+)和Pb^(4+)的电子结构和离子半径相似,将Pb掺杂到SnO_(2)晶体结构中可改变其光电性质而不破坏结构。压力作为改变材料晶格结构和电子带隙的手段,可有效提升物质性能。为探究元素掺杂和压力对SnO_(2)结构性能影响,研究了高压下10%Pb掺杂和25%Pb掺杂SnO_(2)的结构相变和电子带隙变化。采用水热法制备了纯SnO_(2)、10%Pb掺杂和25%Pb掺杂的SnO_(2)样品,扫描电镜显示样品由多个纳米棒中心发散排列而成,整体成花状;X射线衍射表明样品为四方金红石型结构(空间群P42);EDS能谱表明,Pb被完全掺杂在SnO_(2)晶格中。利用金刚石压腔结合原位拉曼光谱技术研究了不同比例Pb掺杂对SnO_(2)高压结构和电学性质的影响。拉曼光谱结果表明:常压下SnO_(2)有四种拉曼振动模式,分别为B_(1g)(88 cm^(-1))、Eg(480cm^(-1))、A_(1g)(639 cm^(-1))和B_(2g)(775 cm^(-1))。当体系压力增加到14 GPa,E_(g)峰分裂,在563 cm^(-1)处出现新峰,SnO_(2)从四方金红石型结构转变为高压CaCl2型结构;10%Pb掺杂的SnO_(2)的A_(1g)和576cm^(-1)处的两个拉曼峰随压力的增加逐渐展宽,在13 GPa时合并成包状峰,晶体表面原子无序性程度增加,对称性降低,B_(1g)模式向A_(1g)模式转变,结构相变开始出现,体系压力增加到25 GPa时向非晶转变;25%Pb掺杂的SnO_(2)在190和775 cm^(-1)处分别出现Pb^(4+)和B_(2g)的拉曼峰,在压力达到10 GPa时Eg峰强度变弱,576 cm^(-1)处和A_(1g)两个拉曼峰合并,发生结构相变,在25.4 GPa时出现非晶化。利用第一性原理计算研究纯SnO_(2)和10%Pb掺杂的SnO_(2)在压力下的电学性能结果表明:体系压力增大会使纯SnO_(2)的禁带宽度从0.645 eV增加到1.759 eV,电子更难跃迁到导带,导电性降低;同时掺杂会使Pb进入晶格形成缺陷,导致价带附近的缺陷密度增加,价带能级降低,导电性增强,但体系压力的增加不会改变掺杂SnO_(2)的导电性。本研究为SnO_(2)元素掺杂领域提供了新的思路,结合原位高压技术丰富了极端条件下SnO_(2)的性质研究。

关键词： SnO_(2)(氧化锡) Pb掺杂高压拉曼光谱结构相变电子结构

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SnO高压结构稳定性和电学性能研究

光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 82-87页

作者：刘涛黄宇轩高金金王世霞上海理工大学材料与化学学院上海200093

近年来氧化亚锡(SnO)在光、电等方面的应用日益广泛,为了拓宽SnO的应用范围,采用拉曼光谱原位测试和第一性原理计算对高压条件下SnO的结构性能和电子性质进行研究。SnO表征结果:扫描电子显微镜结果显示,所选取SnO样品为具有横向尺寸的... 详细信息

近年来氧化亚锡(SnO)在光、电等方面的应用日益广泛,为了拓宽SnO的应用范围,采用拉曼光谱原位测试和第一性原理计算对高压条件下SnO的结构性能和电子性质进行研究。SnO表征结果:扫描电子显微镜结果显示,所选取SnO样品为具有横向尺寸的片状堆叠,整体呈花状;X射线衍射图谱表明,SnO样品在常温常压下晶体结构为四方晶系结构(空间群P4/nmm)。采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究了SnO样品在高压下的结构性能变化,结果显示:SnO在常压有四种拉曼振动模式(A_(1g)、B_(1g)、E_(1g)和E_(2g)),分别位于211、350、113和460 cm^(-1)波数附近,其中113和211 cm^(-1)为SnO拉曼特征峰。随SnO样品体系加压至12.5 GPa,压力使Sn分子间和原子间距不断减小,导致Sn-O键长缩短,当原子发生伸缩振动时,缩短的键长使得键能增大,因此活性拉曼振动模(E_(1g)和A_(1g))均向高频方向移动;随着体系压力的继续增大,晶格发生畸变进而使得非弹性散射强度降低,峰型宽化;当加压至8 GPa时,125和216 cm^(-1)附近振动模峰急剧减小;加压至10 GPa时两个特征峰完全消失,在非静水压环境下8~10 GPa时该物质发生了非晶化;当体系加压至12.5 GPa时,谱图中仍未出现新峰,表明高压下非晶化状态稳定。随后体系进行卸压,卸压至3 GPa后SnO的E_(1g)和A_(1g)模重新出现表明样品恢复低压下的晶体结构,卸至常压特征峰强度明显分别为110和209 cm^(-1)处与加压前吻合,证明了SnO高压相变行为具有可逆性。为进一步了解压力对SnO电学性能影响,使用第一性原理方法计算了SnO在常压和实验非晶化压力(8 GPa)下的电子性质,通过非晶化前后SnO的带隙宽度变化,探究压力对SnO导电性能的影响。结果显示,在常压下SnO为具有0.43 eV带隙的间接带隙半导体,在费米能级附近态密度没有发生重叠,8 GPa时SnO显示金属性质,由于SnO O-p、Sn-s和Sn-p轨道的态密度在费米能级处重叠,导致带隙的闭合,材料发生金属化。研究结果表明SnO高压下可能产生非晶化及压力所导致的非晶化行为可逆,同时高压导致SnO发生半导体到金属的转变,拓展了SnO高压结构和电学性质的探究,为SnO高压下的应用提供进一步帮助。

关键词： SnO 拉曼光谱金刚石压腔第一性原理电子性质

高强MXene/PPy@BC复合薄膜的制备及其电磁屏蔽性能

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复合材料学报 2025年第1期42卷 395-402页

作者：唐婕李翔上海理工大学材料与化学学院上海200093

随着通信技术和移动电子设备的不断发展,电磁干扰问题日益突显,因此研发高性能的电磁屏蔽材料成为当前重要的研究方向。本文采用简单的真空过滤方法,成功制备了高导电性能的MXene/聚吡咯(PPy)@细菌纤维素(BC)薄膜(MPB),深入研究了MXene... 详细信息

随着通信技术和移动电子设备的不断发展,电磁干扰问题日益突显,因此研发高性能的电磁屏蔽材料成为当前重要的研究方向。本文采用简单的真空过滤方法,成功制备了高导电性能的MXene/聚吡咯(PPy)@细菌纤维素(BC)薄膜(MPB),深入研究了MXene和PPy@BC不同质量比对复合薄膜导电性能、力学性能和电磁屏蔽性能的影响规律。研究表明:当MXene和PPy@BC质量比为3∶1时,电导率和X波段电磁屏蔽效能(EMI SE)均达到最大值,分别为1209 S/cm和63.89 dB;此外,由于PPy@BC和MXene之间存在丰富的氢键相互作用,使得复合薄膜的最大抗拉强度可达到24.73 MPa,较纯MXene薄膜提升了近10倍。MPB薄膜优异的综合性能展示了其在下一代智能和可穿戴电子产品的EMI屏蔽方面的巨大潜力。

关键词： MXene 聚吡咯细菌纤维素电磁屏蔽力学性能复合薄膜

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气动双弹片对垂直轴风力机气动性能影响研究

太阳能学报 2025年第1期46卷 25-33页

作者：俞洪静岳敏楠李春缪维跑王培麟黄浩达上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

针对叶片流动分离导致垂直轴风力机气动性能下降,基于鸟类羽毛随阵风轻微抬起维持气流在其外翼再附着的特点,在叶片两侧加装气动弹片,通过计算流体动力学方法研究其对垂直轴风力机的作用机理以及对其气动性能的影响,并基于动态模态分解... 详细信息

针对叶片流动分离导致垂直轴风力机气动性能下降,基于鸟类羽毛随阵风轻微抬起维持气流在其外翼再附着的特点,在叶片两侧加装气动弹片,通过计算流体动力学方法研究其对垂直轴风力机的作用机理以及对其气动性能的影响,并基于动态模态分解对比分析气动弹片作用下垂直轴风力机尾迹流场模态特征。结果表明:气动双弹片可抑制叶片表面流动分离,提升整机气动性能,有效增加流场稳定性;可大幅提升垂直轴风力机叶片瞬时转矩、切向力及翼型吸力面压力系数,且使低尖速比成为最佳尖速比,有效提高自启动性能及运行过程中的稳定性,从而提升垂直轴风力机气动性能,流场动态模态分解表明双弹片有助于抑制尾流涡强度。

关键词：垂直轴风力机气动性能流动分离计算流体动力学气动双弹片

考虑转移时间的多目标双资源柔性作业车间节能调度

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计算机集成制造系统 2025年第1期31卷 67-88页

作者：魏光艳叶春明上海理工大学管理学院上海200093

针对考虑工人和工件在机器间转移时间的多目标双资源柔性作业车间节能调度问题(MO-DFJESP),构建了以最小化最大完工时间、总能耗、总工人成本和最大工人工作量为优化目标的数学模型。该模型同时还考虑了工人的技能、熟练度和单位成本差... 详细信息

针对考虑工人和工件在机器间转移时间的多目标双资源柔性作业车间节能调度问题(MO-DFJESP),构建了以最小化最大完工时间、总能耗、总工人成本和最大工人工作量为优化目标的数学模型。该模型同时还考虑了工人的技能、熟练度和单位成本差异。为了求解MO-DFJESP模型,提出一种多目标混合进化算法(MO-HEATS)。根据MO-DFJESP模型特点,设计了一种多维编码和解码方案以表示问题的可行解。基于sigmoid函数设计了自适应机制,以兼顾MO-HEATS算法的开发和探索能力,并结合禁忌搜索(TS)组件提升局部搜索能力。最后,在仿真算例上进行了消融实验和对比实验,实验结果验证了自适应机制和TS组件对MO-HEATS算法性能具有明显提升作用,且MO-HEATS算法对求解MO-DFJESP模型具有显著优势。

关键词：双资源柔性作业车间调度多目标混合进化算法禁忌搜索转移时间节能调度

基于最优阻抗选取的机器人自适应鲁棒导纳控制

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控制理论与应用 2025年第1期42卷 181-188页

作者：杨丽红汪泽锴孙太任胡玥杨建涛上海理工大学机械工程学院上海200093 上海理工大学健康科学与工程学院上海200093

本文提出了一种基于最优阻抗选择的机器人自适应鲁棒导纳控制策略,以提高机器人与环境交互的性能.本文的创新点包括:1)提出了一种新的环境阻抗复合学习估计方法,保证阻抗参数估计值约束在预定的集合内,通过初始激励保证了估计误差的指... 详细信息

本文提出了一种基于最优阻抗选择的机器人自适应鲁棒导纳控制策略,以提高机器人与环境交互的性能.本文的创新点包括:1)提出了一种新的环境阻抗复合学习估计方法,保证阻抗参数估计值约束在预定的集合内,通过初始激励保证了估计误差的指数收敛性;2)基于估计的环境阻抗,设计机器人期望的最优刚度和阻尼,实现交互力和轨迹跟踪误差的最优协调;3)设计了一种基于时滞估计的自适应鲁棒导纳控制器,使机器人能够以规定的性能跟踪导纳轨迹.在自适应鲁棒控制器中,采用饱和函数来代替传统的滑模控制,极大地缓解了可能出现的抖振问题.通过对比仿真验证了本文环境阻抗估计方法和自适应鲁棒导纳控制的有效性.

关键词：阻抗控制导纳控制自适应控制最优阻抗时滞估计

Fenton体系氧化诱导下猪肉蛋白质与脂质氧化作用及其对品质的影响研究

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农业机械学报 2025年第1期56卷 453-462+473页

作者：刘佳雯杨柳谢心蕊李保国王欣上海理工大学健康科学与工程学院乌鲁木齐技师学院

采用Fenton氧化体系（Fendon oxidation system, FOS）研究了不同氧化水平（0、1、5、10、20 mmol/L H2O2）下猪背最长肌的蛋白质及脂质的氧化作用及其与品质指标、挥发性风味物质的相关性。结果表明，随氧化程度的升高，猪背最长肌的... 详细信息

采用Fenton氧化体系（Fendon oxidation system, FOS）研究了不同氧化水平（0、1、5、10、20 mmol/L H2O2）下猪背最长肌的蛋白质及脂质的氧化作用及其与品质指标、挥发性风味物质的相关性。结果表明，随氧化程度的升高，猪背最长肌的离心损失率、蒸煮损失率、S23（自由水比例）、L*、过氧化值（Peroxide value, POV）、TBARS（Thiobarbituric acid reactive substances）值、羰基含量等均显著增加，而a*、b*、硬度、咀嚼性、黏性、表面疏水性先增加后降低，S22（不易流动水比例）、巯基含量、弹性、回复性、内聚性均减小；典型挥发性化合物组成变化显著，二聚体（2-戊酮D、2-丁酮D）、杂环类化合物（2,6-二甲基吡嗪、吡啶）及酸类（乙酸）物质增多。相关性分析表明，肉品品质变化是脂质和蛋白交互氧化的结果，脂质和肌原纤维蛋白氧化进一步导致了样品保水性的降低，色泽、风味和质构的劣变。

关键词：猪背最长肌 Fenton氧化体系脂质氧化蛋白氧化品质挥发性风味物

形变热处理对Incoloy 800合金组织及耐腐蚀性能的影响

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塑性工程学报 2025年第1期32卷 228-234页

作者：江鸿刘航强雨霖张子旭上海理工大学材料与化学学院上海200093

以95%冷轧获得的纳米晶Incoloy 800合金为对象,研究了不同退火温度下纳米晶材料的微观组织及在模拟Cl-的腐蚀环境中电化学腐蚀行为。结果表明:冷轧态合金微观组织得到显著细化,500℃退火后合金得到初步回复,温度升高至600℃晶界变得清晰... 详细信息

以95%冷轧获得的纳米晶Incoloy 800合金为对象,研究了不同退火温度下纳米晶材料的微观组织及在模拟Cl-的腐蚀环境中电化学腐蚀行为。结果表明:冷轧态合金微观组织得到显著细化,500℃退火后合金得到初步回复,温度升高至600℃晶界变得清晰,同时出现析出相TiC及Cr_(23)C_(6)。700℃退火后合金发生明显的再结晶,析出相Cr_(23)C_(6)大量增加,弥散分布于基体。冷轧态Incoloy 800合金耐腐蚀性能最好,高密度位错为表面钝化膜的形成提供位点,进入活化阶段钝化膜能降低腐蚀速率。其中,600℃退火合金相较其他温度的耐腐蚀性能较好。700℃退火后,Cr_(23)C_(6)相大量析出,耐腐蚀性能最差。

关键词： Incoloy 800合金形变热处理微观组织耐腐蚀性