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高超声速飞行器的动态热密封技术研究进展

宇航材料工艺 2024年第3期54卷 11-21页

作者：罗艺牛波张亚运龙东辉华东理工大学上海200237

高马赫数飞行带来的气动热一直是制约飞行器向更大速域和空域发展的最大因素,特别是针对飞行器发动机尾喷管和机体之间、飞行器尾翼控制舵等有较大动态间隙部位,对其进行动态热密封的技术难度也远高于一般的机身表面防热;因此,动态热密... 详细信息

高马赫数飞行带来的气动热一直是制约飞行器向更大速域和空域发展的最大因素,特别是针对飞行器发动机尾喷管和机体之间、飞行器尾翼控制舵等有较大动态间隙部位,对其进行动态热密封的技术难度也远高于一般的机身表面防热;因此,动态热密封技术成为各国在新型高超声速空天飞行器发展中需要突破的重要瓶颈。本文以X-38等飞行器为例,对国外动态热密封技术进行了简要介绍,并对其主要技术类型和关键性能测试方法进行综述,最后对动态热密封技术的发展进行了总结和展望。

关键词：动态热密封弹簧管密封陶瓷片密封密封件测试热防护技术高超声速飞行器

木屑与低密度聚乙烯两段式共热解制备液体芳烃研究

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燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：龚桐荻蔡勤杰张素平华东理工大学华东理工大学生物质能源与材料研究中心华东理工大学含碳废弃物资源化零碳利用教育部工程研究中心华东理工大学煤液化气化及高效低碳利用全国重点实验室浙江理工大学全省复杂流动与流体工程装备重点实验室

将塑料与生物质进行共热解有望利用塑料的富氢特性改善生物质热解液体产物的品质。本研究设计了两段式的热解过程，以松木木屑和低密度聚乙烯（LDPE）协同转化制备液体芳烃。催化热解过程所得液体产物自然分层为有机相和水相，当使用两... 详细信息

将塑料与生物质进行共热解有望利用塑料的富氢特性改善生物质热解液体产物的品质。本研究设计了两段式的热解过程，以松木木屑和低密度聚乙烯（LDPE）协同转化制备液体芳烃。催化热解过程所得液体产物自然分层为有机相和水相，当使用两段式热解体系时，其有机相产率比传统单段热解提高11.4%。通过木屑与LDPE单独热解与共热解对比，发现木屑与LDPE共热解过程中存在基于氢转移的协同作用，能够促进液体芳烃的形成，且该协同作用在两段式过程中更显著。原料中LDPE所占比例会影响协同效应强度；在木屑和LDPE质量比为1∶1时协同效应最显著，所得有机相产率达到47.2%，其中芳烃含量为93.8%。提高两段温度可以促进木屑和LDPE挥发分的析出并强化芳构化反应，但过高的温度会促进气体生成；当初步热解段温度在600℃，协同转化段温度在500℃时，共热解芳烃产率最高。碱性氧化物MgO可以促进木屑与LDPE的初步热解，使用MgO作为初步热解段催化剂对比ZrO2有机相产率提高5.2%，对协同转化段HZSM-5催化剂通过Ga2O3进行负载能够进一步提升协同转化效果，最终有机相产率达到51.5%，其中芳烃含量达到98.9%。

关键词：木屑低密度聚乙烯两段式热解转化芳烃

超临界二氧化碳介质中晶圆清洗与选择性刻蚀研究进展

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化工学报 2024年第1期75卷 110-119页

作者：张泽欣郑伟中徐益升胡冬冬卓欣宇宗原孙伟振赵玲华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

随着集成电路特征尺寸的逐渐减小,器件结构会要求更高的纵横比,常规湿法清洗由于表面张力很难进入晶圆深沟槽结构内部,不能满足更细线条工艺要求和高深宽比结构,直接影响沟槽内的污染物去除效果;常规湿法刻蚀各向异性差、结构坍塌严重... 详细信息

随着集成电路特征尺寸的逐渐减小,器件结构会要求更高的纵横比,常规湿法清洗由于表面张力很难进入晶圆深沟槽结构内部,不能满足更细线条工艺要求和高深宽比结构,直接影响沟槽内的污染物去除效果;常规湿法刻蚀各向异性差、结构坍塌严重、深沟槽刻蚀效果不明显;而等离子体干法刻蚀则存在刻蚀速率慢、光刻胶脱落和黏附、结构损伤、废气处理等一系列问题。超临界清洗和刻蚀技术是最具有前景的环境友好、无损伤技术,能够耦合刻蚀、清洗与干燥工艺为一体,且可以循环使用,安全环保,是晶圆制造过程中常规清洗和刻蚀的首选替代技术。综述了超临界二氧化碳中晶圆清洗与选择性刻蚀的研究进展,重点介绍了超临界二氧化碳共溶剂、微乳液体系在光刻胶剥离以及含硅基底选择性蚀刻中的应用,展望了超临界二氧化碳晶圆清洗和刻蚀存在的问题和发展趋势。

关键词：晶圆清洗晶圆刻蚀超临界二氧化碳超临界流体微乳液

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电极浆料涂布模头流场分析与结构优化

储能科学与技术 2024年第4期13卷 1109-1117页

作者：杨家沐陈育新练成徐至刘洪来化学工程联合国家重点实验室华东理工大学化工学院华东理工大学化学与分子工程学院上海200237

涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之... 详细信息

涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之一。因此,对涂布模头的流道结构进行合理优化显得尤为重要。本研究针对宽幅涂布模头出口速度分布不均的问题,构建了不同尺寸和结构的模头流道模型进行流场仿真,分析电极浆料在模头内部的流动特性,并采用Box-Behnken设计对衣架式模头的结构尺寸进行优化。具有倾斜变径式匀料腔结构的衣架式模头对浆料有更强的引流效果,有助于提升幅宽方向浆料流动的均匀性。采用Box-Behnken设计对衣架式模头的主要结构参数进行优化,使浆料的均匀性提升至0.99。

关键词：锂离子电池狭缝涂布衣架式模头计算流体力学 Box-Behnken设计

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流体界面的经典密度泛函理论发展与应用

中国科学:化学 2024年

作者：程锦朱铭扬王思洁练成刘洪来化学工程联合国家重点实验室华东理工大学化学与分子工程学院华东理工大学化工学院

基于统计力学理论的经典密度泛函理论(Classical density functional theory, CDFT)是研究界面现象的一种极具潜力的方法.该方法主要针对表界面体系,是预测非均匀流体的微介观结构和性质的强有力工具.在保证相同计算精度的前提下, CDFT... 详细信息

基于统计力学理论的经典密度泛函理论(Classical density functional theory, CDFT)是研究界面现象的一种极具潜力的方法.该方法主要针对表界面体系,是预测非均匀流体的微介观结构和性质的强有力工具.在保证相同计算精度的前提下, CDFT比分子模拟具有更高的计算效率.相比于传统的解析方法,其能够更精细地描述分子结构及分子间相互作用的影响.且CDFT与流体力学、反应动力学、化工热力学等相兼容,是“三传一反”理论体系的延伸与扩充.通过数十年的研究与发展, CDFT在模型开发与构建、加速算法等方面都取得了长足的进步,也初现了相应的计算软件.本文综述了CDFT的发展及其在流体界面中的多项应用:高性能吸附分离材料,电化学储能材料,高分子刷接枝改性技术和化学增强采油技术.

关键词：经典密度泛函理论流体界面储能材料吸附分离高分子刷

工业气固流化床内流场的CFD-PBM数值模拟和结构优化

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化工进展 2024年

作者：毛宁轩万小维鞠杰胡彦杰华东理工大学材料科学与工程学院

流化床内的多级几何结构影响着其内流体的动力学、热力学以及化学反应等参数，对于流化床内流场的数值模拟研究有助于理解其内复杂的流动特性，建立流化床的几何结构和操作条件优化的理论基础，从而提高流化床的传质效率和性能。以计算... 详细信息

流化床内的多级几何结构影响着其内流体的动力学、热力学以及化学反应等参数，对于流化床内流场的数值模拟研究有助于理解其内复杂的流动特性，建立流化床的几何结构和操作条件优化的理论基础，从而提高流化床的传质效率和性能。以计算流体力学理论为基础建立了气固流化床内流场的数值模拟方法，研究了风帽的几何结构、筒径和风帽帽檐长度对工业气固流化床内流场的影响规律。在此基础上，结合群平衡方程矩方法，构建了CFD-PBM耦合模型，利用该模型建立了工业气固流化床中纳米颗粒流化状态和聚团行为的数值模拟方法，进一步验证了筒径对流化床内纳米颗粒流化状态的影响规律。研究表明筒径为260 mm时，风帽四周气速分布均匀且风帽上端气流死区面积最小；帽檐长度为风帽出风口尺寸的1/2时，流化床内气速分布更均匀。

关键词：流化床 CFD-PBM 数值模拟优化设计

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石墨金属缠绕垫的孔隙结构分析与泄漏模拟

润滑与密封 2024年

作者：郭璐怡章兰珠华东理工大学机械与动力工程学院

金属石墨缠绕垫是石化行业中应用比较广泛的密封垫片类型之一，其中的石墨缠绕层是垫片的主要密封元件，其孔隙分布决定了垫片泄漏率的大小。本文基于压汞测试和CT扫描，结合Avizo软件对石墨缠绕层进行了微观分析，并在此基础上进行了... 详细信息

金属石墨缠绕垫是石化行业中应用比较广泛的密封垫片类型之一，其中的石墨缠绕层是垫片的主要密封元件，其孔隙分布决定了垫片泄漏率的大小。本文基于压汞测试和CT扫描，结合Avizo软件对石墨缠绕层进行了微观分析，并在此基础上进行了微观孔隙结构的三维重构。通过统计孔隙结构参数与压汞实验结果进行对比，验证了数字岩心重构的准确性和代表性。应用ANSYS软件进行金属石墨缠绕垫受压状态下应力分析，同时运用Fluent软件进行流场的仿真，模拟了流体在压力差的作用下在石墨微观结构的渗流行为，以及在应力作用下缠绕垫的压力和速度场分布。这种从微观到宏观的研究方法为石墨金属缠绕垫的渗透泄漏研究提供了新思路。

关键词：金属石墨缠绕垫孔隙结构渗流三维重构

基于物理信息深度学习算法的Flame D热流场重构研究

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华东理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：彭浩然胡贵华华东理工大学能源化工过程智能制造教育部重点实验室华东理工大学信息科学与工程学院

尽管数值模拟方法在求解流体动力学的湍流过程中发展迅速，但面对复杂的几何形状和流动过程的情况下，在准确建模、计算速度等问题上仍然具有挑战性。针对当前在计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）上存在的计算代价大等... 详细信息

尽管数值模拟方法在求解流体动力学的湍流过程中发展迅速，但面对复杂的几何形状和流动过程的情况下，在准确建模、计算速度等问题上仍然具有挑战性。针对当前在计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）上存在的计算代价大等问题，本文在传统的湍流数值模拟技术的基础上，与机器学习领域相结合，以经典的Sandia Flame D燃烧模型为例，通过引入物理信息的深度学习算法，建立物理信息神经网络架构（Physics-informedneural network,PINN），将符合规律的物理信息内嵌到神经网络，使得用小样本就能实现参数的流场重构。在平面维度上，分别对PINN和数据驱动方法重构的结果，与CFD软件仿真结果进行对比分析，其中PINN方法在训练集大小不及样本点总数一半的情况下，即可得到数据驱动方法在大样本情况下重构的结果，重构出燃烧过程在t=1 s时刻的轴向、径向速度以及温度的L2相对误差分别为0.187%、 1.194%, 0.071%，且在训练集占样本点总数的55%、 70%、82%的情况下，PINN方法均比数据驱动方法误差更小。在时间维度上，成功重构t=0.3、0.5、1 s时刻的轴向速度云图，证明PINN方法能够重构出几何模型采样时间范围内任意时刻的物理场分布云图。

关键词： CFD 深度学习 PINN 湍流燃烧流场重构

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凝固浴槽的圆形自由射流数值模拟

工程塑料应用 2024年第4期52卷 94-100页

作者：邓启帆王贝沈春银戴干策华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

非溶剂致相分离的干喷湿纺法所制中空纤维膜的微结构与凝固浴的流场结构密切相关。常见的凝固浴流动更新类似于圆形自由射流。该流场结构不仅影响溶液纺丝的稳定性,还影响其分相成膜时的双扩散行为。合适的湍流模型能提高计算的准确性... 详细信息

非溶剂致相分离的干喷湿纺法所制中空纤维膜的微结构与凝固浴的流场结构密切相关。常见的凝固浴流动更新类似于圆形自由射流。该流场结构不仅影响溶液纺丝的稳定性,还影响其分相成膜时的双扩散行为。合适的湍流模型能提高计算的准确性与可靠性,因此采用9种湍流模型来模拟圆形自由射流流动,得到了不同模型下的流体速度分布、起始段长度、湍流动能(k)、卷吸量等参量结果,并与实验值及理论解进行对比分析。结果表明,在k与湍流动能耗散率(ε)中增加了两个附加项(D,E)的Launder与Sharma(LS)模型,对速度分布的预测最准确,轴向无量纲速度平均误差为7.14%,起始段长度与实验值相比平均误差最小为10.7%;Prandtl数σk对水流扩散有较大影响,通过修正σk,能提高LS模型的速度分布预测能力,当σk取0.15时,起始段与主体段的平均相对误差降至2.75%,雷诺数为6378.2条件下的卷吸量预测平均误差为3.57%。因此,在具有圆形自由射流的凝固浴槽数值模拟中,建议采用LS模型。

关键词：数值模拟湍流模型自由射流卷吸效应凝固浴槽