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液滴撞击柔性基底研究进展

力学学报 2024年第6期56卷 1529-1539页

作者：许勇琪彭泽瑞周新平华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 华中科技大学航空航天学院武汉430074 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074

液滴撞击固体基底现象广泛存在于自然界、日常生活及工业生产中.在多数液滴撞击场景中,固体基底可以近似地视为理想刚性基底.然而在一些场景中,具有较小杨氏模量或者几何结构为薄壁或细长类的固体基底在受到液滴撞击后会产生明显的变形... 详细信息

液滴撞击固体基底现象广泛存在于自然界、日常生活及工业生产中.在多数液滴撞击场景中,固体基底可以近似地视为理想刚性基底.然而在一些场景中,具有较小杨氏模量或者几何结构为薄壁或细长类的固体基底在受到液滴撞击后会产生明显的变形,而固体基底的形变反过来又会影响液滴的动力学行为.相比于刚性基底情况,液滴与柔性基底的耦合作用可能会引发新的动力学现象和机制.因此,柔性基底液滴撞击动力学的研究很有意义,也成为一些学者当前关注的研究焦点之一.根据几何结构的特点,柔性基底可以分为柔性体、柔性面和柔性杆3种类型.文章据此分类介绍与这3类柔性基底相关的液滴撞击动力学的研究进展.柔性基底的可变形性是导致其液滴动力学与刚性基底液滴动力学存在差异的根本原因.现有的研究表明,基底柔性对液滴撞击的接触时间、最大铺展因子、气泡捕获、回弹和溅射等方面均存在着影响,其中关于接触时间及溅射方面的结论可能为制造防水、抗冰和防溅射材料提供新思路.

关键词：液滴撞击柔性基底流固耦合基底形变杨氏模量

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幂律流体顶盖驱动流中的颗粒运动

物理学报 2024年第14期73卷 145-154页

作者：杨晓峰刘姣单方柴振华施保昌华中科技大学数学与统计学院武汉430074 华中科技大学工程建模与科学计算湖北重点实验室武汉430074 华中科技大学数学与应用学科交叉创新研究院武汉430074 南昌大学数学与计算机学院南昌330031

采用扩散界面格子Boltzmann模型研究了圆形颗粒在幂律流体方腔流中的运动,重点分析了初始位置、幂律指数、颗粒大小对圆形颗粒在幂律流体顶盖驱动流中的运动的影响.数值结果表明不同初始位置的圆形颗粒最终均能稳定在极限环上运动.不同... 详细信息

采用扩散界面格子Boltzmann模型研究了圆形颗粒在幂律流体方腔流中的运动,重点分析了初始位置、幂律指数、颗粒大小对圆形颗粒在幂律流体顶盖驱动流中的运动的影响.数值结果表明不同初始位置的圆形颗粒最终均能稳定在极限环上运动.不同幂律指数的幂律流体对圆形颗粒运动的极限环有明显影响,对于剪切增稠流体,颗粒的运动速度明显增大,极限环半径明显缩小;对于剪切稀化流体,左下角和右下角的次级涡收缩,极限环向方腔的右下角移动.圆形颗粒较小时,颗粒的运动速度较快,运动半径较大,运动轨迹更接近流体的流线;圆形颗粒较大时,受到边界的限制,极限环半径较小,运动速度较慢.此外,还讨论了颗粒对顶盖驱动流主涡涡心位置的影响,颗粒会将主涡涡心推向远离颗粒的方向.

关键词：格子Boltzmann 方法圆形颗粒幂律流体顶盖驱动流

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柔性压阻应变传感技术在结构健康监测领域的研究进展

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 242-261页

作者：翁顺张之越高珂朱宏平华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学国家数字建造技术创新中心湖北武汉430074

柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势,为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径,在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上,归纳并... 详细信息

柔性压阻应变传感器具备量程大、共形能力强、稳定性好等优势,为解决传统应变传感器量程小和灵敏度低等难题提供新途径,在土木工程领域结构健康监测中有很大的应用潜力。在介绍柔性压阻应变传感器常用的材料及其传感机理基础上,归纳并总结了3种典型压阻传感原理的传感机制、传感器结构设计和制备方法以及在结构健康监测中的应用等三方面的研究现状。通过探讨材料选择、导电网络优化设计对传感性能调控的影响,发现采用复合导电填料和微观结构设计能一定程度提高传感性能;现阶段制造高性能且适应工程环境的柔性压阻应变传感器面临长期使用过程的性能下降、工程环境下的稳定性、监测系统集成维护等挑战;对于柔性压阻传感器的选择策略,建议选择碳系导电材料,选择不同主导的导电效应来满足对不同应变监测的需求;同时,展望了柔性压阻应变传感器在建筑结构智慧运维中的发展趋势。

关键词：结构健康监测应变感知柔性压阻传感器纳米复合材料

高重复频率、高功率高次谐波极紫外光源进展及应用

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中国激光 2024年第7期51卷 3-21页

作者：魏子娟高熙泽孟翔宇李政言张庆斌兰鹏飞陆培祥华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 华中科技大学物理学院湖北武汉430074 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 湖北光谷实验室湖北武汉430074

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源,具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础,而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源,在... 详细信息

超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源,具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础,而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源,在集成电路制造在线检测、材料科学、生物医药等领域中具有广泛应用。然而,受限于传统钛蓝宝石固体飞秒激光的平均功率和高次谐波传播过程中的转换效率,目前高次谐波极紫外光源的平均功率亟待提高。介绍了高重复频率、高平均功率高次谐波极紫外光源的产生方式及其应用。首先介绍了光纤、固体、啁啾光学参量放大器等新型高重复频率、高平均功率飞秒激光驱动源在高次谐波产生方面的研究进展,之后讨论了激光高次谐波在弱电离气体介质中的宏观传播效应和相位匹配条件。在此基础上,介绍了高平均功率高次谐波极紫外光源在成像检测方面的应用。

关键词：非线性光学高次谐波极紫外光源飞秒激光器极紫外成像检测

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跑道型线圈板料电磁成形磁场分布的调控

中国机械工程 2024年第2期35卷 337-346页

作者：唐天宇黄亮徐佳辉孙怡然周巍华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074 华中科技大学材料成形与模具技术全国重点实验室武汉430074

为有效调控跑道型线圈电磁成形过程中合金板料的变形行为,采用实验-模拟与理论计算的方法揭示了板料与线圈装配的相对位置对电磁力、电流密度、变形速度和成形高度的影响规律,推导出线圈中心面空间磁感强度的工程计算模型。随着板料装... 详细信息

为有效调控跑道型线圈电磁成形过程中合金板料的变形行为,采用实验-模拟与理论计算的方法揭示了板料与线圈装配的相对位置对电磁力、电流密度、变形速度和成形高度的影响规律,推导出线圈中心面空间磁感强度的工程计算模型。随着板料装配时偏置量的增大,电磁成形试样变形区的最大高度差逐渐减小,试样由“内低外高”转变为“外高内低”;电磁力密度峰值从板料内侧向中心移动。偏置量为2.5~3.0 mm时,两侧高度差存在最小值;偏置量为3.0 mm时,板料的横向变形速度趋近于0,电磁力沿板料中心轴对称分布。基于跑道型线圈磁感强度工程模型推导了磁感强度对称中心区位置与线圈直段半长、匝间距、中心距及板料装配间隙的关系,确定最佳偏置量为2.2~3.9 mm。该结果与模拟实验结果相符合,证实了模型的可靠性。

关键词：电磁成形 2219铝合金跑道型线圈磁场调控

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基于变电站高频滤波边界特性的配电网线模行波选线方法

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电工技术学报 2024年第7期39卷 2072-2088页

作者：吴宇奇李正天林湘宁黄梓欣黎钊华中科技大学(强电磁技术全国重点实验室) 武汉430074

受母线并联电容器对于线模行波的高频滤波作用的启发,该文跳出基于零模行波设计选线方法的视角,提出利用变电站边界特性的配电网线模行波选线方法。首先,研究证实了电子式电压互感器、金属氧化物避雷器与母线其余设备杂散电容共同组成... 详细信息

受母线并联电容器对于线模行波的高频滤波作用的启发,该文跳出基于零模行波设计选线方法的视角,提出利用变电站边界特性的配电网线模行波选线方法。首先,研究证实了电子式电压互感器、金属氧化物避雷器与母线其余设备杂散电容共同组成的智能变电站线路边界具备强健的高频滤波特性,其对于线模行波的折射衰减作用为后续选线方法的设计奠定了基础;然后,基于健全线路与故障线路上线模行波高频瞬时能量的差异构造了选线新判据,其在高阻故障与小相角接地故障等工况下具备较高的灵敏度;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提选线方法的有效性、灵敏性与可靠性,该方法以线模行波作为所选模量,为故障选线问题的解决提供了全新的思路。

关键词：配电网故障选线线模行波边界特性高频瞬时能量

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医用可降解镁合金应用及表面改性研究进展

表面技术 2024年第7期53卷 15-30页

作者：王国庆李广芳刘宏芳华中科技大学化学与化工学院武汉430074 华中科技大学生物医用与防护材料湖北省工程研究中心武汉430074 华中科技大学能量转换与存储材料化学教育部重点实验室武汉430074 华中科技大学材料化学与服役失效湖北省重点实验室武汉430074

镁及其合金作为新一代生物医用可降解材料,具有良好的经济性、力学性能、生物相容性、可降解性能,在骨科、心血管科、消化科等领域具有广阔的应用前景。镁合金具有较高的化学活性,因此其降解速率较快,力学性能的维持受限,植入时可能发... 详细信息

镁及其合金作为新一代生物医用可降解材料,具有良好的经济性、力学性能、生物相容性、可降解性能,在骨科、心血管科、消化科等领域具有广阔的应用前景。镁合金具有较高的化学活性,因此其降解速率较快,力学性能的维持受限,植入时可能发生的细菌感染会引发炎症和腐蚀加速等问题,因此需要通过表面改性来制备多功能一体化的涂层。综述了医用可降解镁合金作为接骨板、螺钉、血管支架、胃肠吻合器、胆管支架等植入材料的应用现状及最新研究成果。讨论了医用可降解镁合金在植入生物体时面临的析氢、pH升高、腐蚀加速、力学性能衰减、稀土元素毒性及内膜增生等具体问题,在此基础上,考察了化学转化、等离子喷涂、微弧氧化、聚合物涂层等4种镁合金表面改性技术的最新研究动态。结合体内试验和体外试验,概述了表面改性对镁合金安全性、耐蚀性、抗菌性、生物相容性等方面的影响,并简要对比了几种表面改性技术的优缺点。最后展望了医用可降解镁合金表面改性技术的发展方向。

关键词：镁合金可降解植入材料表面改性耐蚀性

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无刷双馈电机研究综述与展望

电工技术学报 2024年第2期39卷 397-422页

作者：于克训陈曦谢贤飞赵探探潘卫东强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 武汉430074

无刷双馈电机具有结构可靠、变频器容量小等优势,非常适合灵活运行于防爆、易燃等特殊或极端工况,近年来受到广泛关注。该文根据无刷双馈电机的基本工作原理,明确了该类电机的命名原则与规范名称;总结了现有定转子方案的结构及性能特点... 详细信息

无刷双馈电机具有结构可靠、变频器容量小等优势,非常适合灵活运行于防爆、易燃等特殊或极端工况,近年来受到广泛关注。该文根据无刷双馈电机的基本工作原理,明确了该类电机的命名原则与规范名称;总结了现有定转子方案的结构及性能特点,综合考虑性能指标与结构工艺,提出了转子双套绕组的发展方向;梳理了无刷双馈电机的稳态等效电路模型及基于各类数学模型的优化设计方法,针对现存难以完整考虑不同转速工况性能的不足,阐明了利用新型同步-异步相串联等效电路进行优化设计的思路;对比分析了经典及新近出现的无刷双馈电机控制系统拓扑和控制策略特点,面向典型电动、发电工况建立了完整的电机及控制系统。最后,对无刷双馈电机的上述理论研究问题及工业应用的发展方向进行了总结阐述,为该类电机的深入研究及加快推广应用提供参考和指导。

关键词：无刷双馈电机命名原则定转子方案等效电路优化设计控制系统

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煤焦颗粒群异相反应特性的数值模拟研究

煤炭学报 2024年第4期49卷 2076-2085页

作者：张泽武乐笑宇李小姗邬凡罗聪张立麒华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

煤焦异相反应是煤粉燃烧区别于气体燃料燃烧或液体燃料燃烧的特征之一,其反应过程占整个煤粉燃烧时间约90%,对煤粉高效燃烧至关重要。通常情况下,煤粉颗粒以稠密相而非以稀疏相或单颗粒形式进入炉膛,颗粒间的相互作用会影响煤焦异相反应... 详细信息

煤焦异相反应是煤粉燃烧区别于气体燃料燃烧或液体燃料燃烧的特征之一,其反应过程占整个煤粉燃烧时间约90%,对煤粉高效燃烧至关重要。通常情况下,煤粉颗粒以稠密相而非以稀疏相或单颗粒形式进入炉膛,颗粒间的相互作用会影响煤焦异相反应,因此,深入开展煤焦颗粒群异相反应行为研究对于煤的高效利用十分必要。采用准稳态的数值模拟方法研究煤焦颗粒群的异相反应行为,对比分析了煤焦单颗粒和煤焦颗粒群的反应特性,相比于煤焦单颗粒,煤焦颗粒群燃烧峰值温度升高约300 K,颗粒表面温度降低约100 K,碳消耗速率降低56%~65%,说明颗粒间作用影响了煤焦颗粒的燃烧反应进程。对3种典型分散形式下煤焦颗粒群燃烧反应特性进行研究,随着颗粒间距的增加,各分散形式的煤焦氧化反应占比增加0.22%~2.20%,碳消耗速率随之增大9.8%~26.1%,较大颗粒间距有利于O_(2)分子在颗粒间的扩散,促进了氧化反应以及煤焦消耗。探究了不同反应气氛下煤焦颗粒群的燃烧反应特性,相比于空气气氛,高CO_(2)和H_(2)O气氛下燃烧群峰值温度增加4%~30%,颗粒表面温度升高0.5%~3.7%,其中30%O_(2)/70%H_(2)O工况的碳消耗速率最大,较空气气氛高80%。综合对比,各颗粒间作用、颗粒间距和反应气氛工况下3种颗粒群分散形式的煤焦燃烧碳消耗速率依次为:形式C>形式B>形式A(形式A:颗粒群呈正方形分散;形式B:颗粒群呈正菱形分散;形式C:颗粒群呈正三角形分散),因此颗粒与气流之间的扰乱作用对煤焦的消耗产生不可忽视的影响。

关键词：异相反应煤焦颗粒群燃烧颗粒温度碳消耗速率