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稳定密度梯度中球形界面流动失稳的研究进展

力学学报 2024年第6期56卷 1540-1551页

作者：李延深中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度... 详细信息

当流体界面上存在温度梯度或者浓度梯度时,会产生稳定或不稳定的界面流动.由于界面流动在多种工业过程中有广泛应用,其已经得到了广泛的研究.通常认为,在考虑界面流动时,体积力比如重力可以忽略,在小尺度下尤其如此.因此,稳定密度梯度的重力效应对界面流动的影响一直是被忽略的.然而,近期的一些研究表明,即使是在小尺度下,稳定密度梯度重力效应的影响也不可忽略.文章综述了稳定密度梯度中球形界面的流动及其不稳定性研究进展,介绍了球形界面的两种失稳模式——扩散受限导致的失稳与黏性受限导致的失稳,并且分析了对流、密度梯度、扩散、黏性,以及容器大小对流动失稳的影响.现有研究表明,在小尺度下,当流体界面有竖直方向的分量时,稳定温度/浓度梯度对界面流动及其稳定性的影响可能需要重新评估.最后根据现有研究的不足与发展动态,对未来的研究方向进行了展望.

关键词：稳定密度梯度液滴马兰戈尼流动不稳定性

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磁约束聚变堆中的润滑研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 421-436页

作者：张瑞张弘柴利强王鹏中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

核聚变反应可以提供近乎无限的能源,且是1种安全清洁的方式.磁约束核聚变通过强磁场约束高温高密度氘氚等离子体放电发生聚变反应产生能源,其装备结构复杂且服役环境恶劣.服役于磁约束聚变装置中的活动部件使用的润滑材料不仅面临着摩... 详细信息

核聚变反应可以提供近乎无限的能源,且是1种安全清洁的方式.磁约束核聚变通过强磁场约束高温高密度氘氚等离子体放电发生聚变反应产生能源,其装备结构复杂且服役环境恶劣.服役于磁约束聚变装置中的活动部件使用的润滑材料不仅面临着摩擦磨损还要承受聚变装置高低温、真空以及辐射环境.本文中系统地总结了磁约束聚变装置发展过程中真空室、超导磁场、离子回旋加热系统和遥操作系统等各个部件面临的润滑挑战以及解决方案,并对未来商用磁约束聚变堆所需润滑材料与技术进行了展望.

关键词：聚变堆辐照结构遥操润滑

联合ICESat-2和GEDI星载激光雷达数据的森林地上生物量估算

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遥感学报 2024年第6期28卷 1632-1647页

作者：孟鸽赵旦许聪陈俊华李秀纹郑朝菊曾源中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

本研究重点对比分析ICESat-2和GEDI两种星载激光雷达数据用于森林地上生物量估算的适用性,首先在古田山典型研究区采用线性逐步回归方法分别构建基于ICESat-2的条带和基于GEDI的光斑尺度森林地上生物量估算模型,再结合MODIS光学遥感数据... 详细信息

本研究重点对比分析ICESat-2和GEDI两种星载激光雷达数据用于森林地上生物量估算的适用性,首先在古田山典型研究区采用线性逐步回归方法分别构建基于ICESat-2的条带和基于GEDI的光斑尺度森林地上生物量估算模型,再结合MODIS光学遥感数据和ASTER GDEM地形数据,采用随机森林法在浙江省分森林类型构建逐像元尺度的森林地上生物量外推模型,根据40个森林地上生物量地面调查样点的精度验证探讨大区域尺度森林地上生物量的最优估算方法,实现了2020年浙江省森林地上生物量成图。研究结果表明:(1)在古田山典型研究区基于ICESat-2的条带尺度森林地上生物量估算模型精度(R^(2)=0.7057,RMSE=0.3571 ln(t/ha))高于基于GEDI的光斑尺度模型(R^(2)=0.5186,RMSE=0.2805 ln(t/ha));(2)外推到浙江省的森林地上生物量估算结果表明基于ICESat-2的精度(R^(2)=0.59,RMSE=31.2525 t/ha)明显优于GEDI(R^(2)=0.4113,RMSE=39.2652 t/ha),且研究区的高程对两种数据的估算差异影响最大,仅采用高程在600 m以下的GEDI光斑数据来构建外推模型,发现估算精度有显著提高(R^(2)=0.5387,RMSE=25.4017 t/ha);(3)将ICESat-2条带与高程在600 m以下的GEDI光斑联合起来构建外推模型,是利用两种星载激光雷达数据进行浙江省森林地上生物量估算的最优方法(R^(2)=0.678,RMSE=27.3592 t/ha)。该研究融合地面、机载与星载遥感数据,以浙江省为例开展森林地上生物量的区域尺度估算研究,可为森林碳储量的动态监测与固碳能力评估提供方法借鉴与应用示范。

关键词：遥感森林地上生物量 ICESat-2 GEDI 线性逐步回归随机森林尺度外推浙江省

超大面阵红外焦平面探测器杜瓦热机结构研究(内封面文章)

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红外与激光工程 2024年第6期53卷 18-26页

作者：张阳莫德锋李俊石新民范崔李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室中国科学院上海技术物理研究所红外探测全国重点实验室中国科学院大学

针对拼接式超大面阵红外焦平面探测器杜瓦封装性能要求，采用基于精密垫片的三点可调式模块结构，设计了多点耦合高导热柔性冷链结构和低应力高均温的SiC冷平台结构，并开展了探测器模块精密拼接、超大规模面阵焦面温度均匀性、大杜瓦... 详细信息

针对拼接式超大面阵红外焦平面探测器杜瓦封装性能要求，采用基于精密垫片的三点可调式模块结构，设计了多点耦合高导热柔性冷链结构和低应力高均温的SiC冷平台结构，并开展了探测器模块精密拼接、超大规模面阵焦面温度均匀性、大杜瓦组件低冷损、超大冷平台组件力学可靠性等关键技术研究。利用2 k×2 k红外探测器模块以3×3的阵列拼接，组件总规模达到6 k×6 k，利用液氮制冷采集了9个模块的温度，温度均匀性为±0.45 K，模块拼接后焦平面阵列平面度优于±10μm，在外壳为室温时获得超大杜瓦组件的漏热为7.53 W。对大组件开展的力学试验表明，XYZ三方向最低基频为557 Hz，经9 grms随机振动后，组件功能正常，未发生明显变化，满足工程化应用需求。

关键词：超大面阵红外探测器杜瓦封装热机械结构

环境风下三面围护结构内池火火焰形态参数预测

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 901-907页

作者：周俊陈潇陆守香中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

本文通过开展环境风下三面围护受限结构内油池火燃烧实验,研究火焰形态随风速的变化规律。实验结果表明该受限结构内油池火的最大火焰高度、火焰迹线长度均随风速呈不变或增大趋势。将实验数据与前人的预测模型进行对比,发现前人的模型... 详细信息

本文通过开展环境风下三面围护受限结构内油池火燃烧实验,研究火焰形态随风速的变化规律。实验结果表明该受限结构内油池火的最大火焰高度、火焰迹线长度均随风速呈不变或增大趋势。将实验数据与前人的预测模型进行对比,发现前人的模型不能很好地描述池火火焰形态的变化规律。通过物理模型和无量纲分析,耦合了三面围护结构和环境风对池火火焰形态的作用,提出火焰高度和火焰迹线长度的预测模型。

关键词：环境风三面围护结构火焰形态参数预测模型

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感应读出延时线阳极光子计数探测器研究

光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1291-1296页

作者：张蕊利刘永安张亚龙杨向辉刘哲苏桐赵宝升盛立志中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 中国科学院大学光电学院北京100049

针对空间天文、生物荧光、光谱测量等领域对高灵敏、大面阵探测器的应用需求,研制出基于感应读出方式的延迟线阳极光子计数成像探测器。该探测器由微通道板、延时线阳极以及读出电路组成,其中延时线阳极的性能直接影响探测器的成像质量... 详细信息

针对空间天文、生物荧光、光谱测量等领域对高灵敏、大面阵探测器的应用需求,研制出基于感应读出方式的延迟线阳极光子计数成像探测器。该探测器由微通道板、延时线阳极以及读出电路组成,其中延时线阳极的性能直接影响探测器的成像质量。作为一种电荷感应读出延时线阳极,该阳极利用信号到达的时间差解码入射光子的位置,可获得高的探测灵敏度和大的成像面积,同时简化了工艺难度并提升了可靠性。设计了感应读出延时线阳极,理论分析了探测器不同设计参数及材料对感应电荷量的影响,提出了解决异层电极间感应电荷量难以平衡的方法。据此研制出了收集面积为40 mm×40 mm的位敏阳极。测试结果表明该阳极信号传输衰减小于10%,极间串扰小于3%。利用该阳极进行了光子计数成像实验,获得了优于150μm的空间分辨率,为研制可应用于天文紫外光谱测量的大面阵、高灵敏探测器提供了理论依据及实验指导。

关键词：探测器光子计数成像位敏阳极空间分辨光谱测量

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软质聚氨酯泡沫燃烧特性及参数敏感性

工程热物理学报 2024年第2期45卷 588-596页

作者：黄梦真朱虹刘乃安谢小冬马超张首蕤中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

本研究基于火焰蔓延量热仪(FPA),在不同辐射热流及样品厚度条件下,开展软质聚氨酯泡沫(FPUF)燃烧特性实验研究。结果表明,FPUF燃烧可分为三个阶段:阶段一主要为FPUF热解与甲苯二异氰酸酯(TDI)燃烧,阶段二主要为多元醇燃烧,阶段三主要为... 详细信息

本研究基于火焰蔓延量热仪(FPA),在不同辐射热流及样品厚度条件下,开展软质聚氨酯泡沫(FPUF)燃烧特性实验研究。结果表明,FPUF燃烧可分为三个阶段:阶段一主要为FPUF热解与甲苯二异氰酸酯(TDI)燃烧,阶段二主要为多元醇燃烧,阶段三主要为焦炭氧化。基于Box-Behnken设计方法建立质量响应模型,方差分析结果表明,模型对单个参数敏感性为:样品底面温度>辐射热流>样品厚度;多个参数敏感性为:样品底面温度×样品厚度>样品底面温度的平方>样品厚度的平方。

关键词：软质聚氨酯泡沫热解燃烧敏感性分析火焰蔓延量热仪

远震剪切波分裂研究华南西南部上地幔各向异性特征

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地球物理学报 2024年第3期67卷 829-842页

作者：王祎然滕吉文田小波中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

华南板块由扬子克拉通和华夏地块在新元古代碰撞拼合形成,其西南部的缝合带位置存在强烈争议.本文基于一条南北向宽频带流动台阵天然地震数据,利用SKS波分裂研究华南西南部上地幔各向异性特征的南北向变化.分裂测量结果显示,26°N以南... 详细信息

华南板块由扬子克拉通和华夏地块在新元古代碰撞拼合形成,其西南部的缝合带位置存在强烈争议.本文基于一条南北向宽频带流动台阵天然地震数据,利用SKS波分裂研究华南西南部上地幔各向异性特征的南北向变化.分裂测量结果显示,26°N以南的右江盆地快波偏振方向为E-W或NEE-SWW方向,分裂时差为0.5~2.5 s,变化范围较大;川东褶皱带存在较多空解,快波偏振方向以近东西向为主,分裂时差在0.5~1.5 s范围内变化;在右江盆地北缘和川东褶皱带的过渡区域(约26°N附近)各向异性明显较弱.结合前人的上地幔速度成像结果,我们认为川东褶皱带与右江盆地过渡带是扬子克拉通的南边界,在其下方北侧的川东褶皱带巨厚的岩石圈向南转变成较薄的岩石圈,陡变的岩石圈边界引起了软流圈上涌,软流圈的垂向运动导致其水平方位各向异性较弱.

关键词：剪切波分裂方位各向异性上地幔变形扬子克拉通边界

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长波红外制冷杜瓦组件杂散光分析

中国激光 2024年第8期51卷 223-233页

作者：朱海勇陈俊林曾智江徐勤飞王小坤李亚冉李雪中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室上海200083

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研... 详细信息

杂散光抑制是保证红外遥感数据定量化反演精度和图像质量的前提。为了抑制系统杂散光,利用点源透过率(PST)与杂散光系数(VGI)的函数关系计算了VGI,并分别用VGI和杂散比(NSR)作为指标对系统外部杂散光和系统背景辐射的抑制方法进行了研究。结果表明:采用冷光学设计能有效抑制系统背景辐射,此时系统工作的三个波段NSR从4.5以上降低至0.35以下。制冷机制冷是冷光学设计和探测器工作的基础,研究了杜瓦窗口和冷屏设计对VGI、NSR和制冷机功耗的影响,进而优化了窗口和冷屏的设计参数。拟合实验数据明确了杜瓦漏热与制冷机功耗的函数关系,提出了一种低制冷功耗和高杂散光抑制的冷屏设计,此时杜瓦漏热为1.7 W,制冷机功耗为103.72 W,系统的VGI从1.95%降低至1.92%,窗口的NSR下降了60%,满足项目要求。研究结果解决了低温光学设计、制冷机功耗和杂散光抑制等一系列问题,组件通过力学试验,已成功运用于某项目用光谱成像仪中。

关键词：光学设计杂散光杜瓦窗口冷光学设计杂散光系数制冷功耗