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滚动转子压缩机排气阀倾侧运动数值研究

工程热物理学报 2024年第9期45卷 2640-2645页

作者：曾旺潘曦谢军龙华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

排气阀是压缩机的关键组成部件,良好的阀片动力学特性是压缩机经济性和可靠性的保障。为探究滚动转子压缩机排气阀阀片的运动特性,本文利用计算流体力学方法(CFD)建立了三维流固耦合计算模型。在此基础上,仿真计算得到了压缩机排气阶段... 详细信息

排气阀是压缩机的关键组成部件,良好的阀片动力学特性是压缩机经济性和可靠性的保障。为探究滚动转子压缩机排气阀阀片的运动特性,本文利用计算流体力学方法(CFD)建立了三维流固耦合计算模型。在此基础上,仿真计算得到了压缩机排气阶段压力云图、排气阀阀片圆头部分的位移曲线以及撞击过程应力分布云图。研究结果表明,阀片圆头部分靠近斜切口侧先撞击升程限制器,但在压差和扭转力矩作用下应力较大处出现在阀片圆头部分靠近气缸侧和阀片颈部,容易导致阀片断裂。

关键词：滚动转子压缩机排气阀倾侧流固耦合

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高吸收锗硅酸盐掺铋光纤及其增益性能研究

中国激光 2024年第2期51卷 130-135页

作者：刘少坤何乐殷晓科褚应波戴能利李进延华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074

目前基于掺铒光纤放大器(EDFA)的光纤通信骨干网络仅能有效利用C+L波段(1524~1625 nm)。在E+S波段,锗硅酸盐掺铋光纤可进一步扩展放大器的增益带宽,具有重要研究价值,但其过长的使用长度严重制约了其应用。报道了一种高吸收锗硅酸盐掺... 详细信息

目前基于掺铒光纤放大器(EDFA)的光纤通信骨干网络仅能有效利用C+L波段(1524~1625 nm)。在E+S波段,锗硅酸盐掺铋光纤可进一步扩展放大器的增益带宽,具有重要研究价值,但其过长的使用长度严重制约了其应用。报道了一种高吸收锗硅酸盐掺铋光纤,其使用长度得到大大缩短,同时具有高增益。基于前向泵浦结构测试了掺铋光纤的增益性能,泵浦功率和波长分别为367 mW和1310 nm,输入信号总功率为-20 dBm。结果表明,50 m长的光纤在1414~1479 nm实现了大于20 dB的增益,65 m长的光纤的增益在1450 nm处达到最大(33 dB),单位长度增益系数达0.51 dB/m。研究结果证明了锗硅酸盐掺铋光纤在WDM光纤通信网络中的实际应用潜力。

关键词：光纤光学锗硅酸盐掺铋光纤高吸收 E+S波段放大

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热光伏系统中滤光器的优化设计研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1818-1824页

作者：余士律席望胡润华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

热光伏系统能够突破传统太阳能光伏系统的效率极限并有望成为新的太阳能和废热收集利用方式。滤光器作为其中的关键部件,对于提高系统的能量转化效率至关重要,其透射高能光子,并将低能光子反射以再利用。已有的研究大多是人工设计优化... 详细信息

热光伏系统能够突破传统太阳能光伏系统的效率极限并有望成为新的太阳能和废热收集利用方式。滤光器作为其中的关键部件,对于提高系统的能量转化效率至关重要,其透射高能光子,并将低能光子反射以再利用。已有的研究大多是人工设计优化的一维光子晶体结构,其设计过程繁琐,效率低下,性能也有待进一步提高。本文基于材料信息学,采用蒙特卡洛树搜索算法对一维光子晶体滤光器进行优化设计,在大优化空间下快速地获得了最优结构,对应的热光伏系统能量转化效率高达44.3%。探究了辐射器温度和辐射入射角对系统性能的影响,结果展现了优化所得滤光器性能的优越性。

关键词：热光伏系统光子晶体滤光器材料信息学结构优化设计

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基于拉胀结构的柔性应变传感器制备及应用

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 110-116页

作者：刘智勇甘浪廖广兰程荣沁华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

为使柔性应变传感器兼具高灵敏度和优异稳定性,在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底背面引入具有负泊松比特性的拉胀结构,利用聚乙烯亚胺优异的黏附性和多壁碳纳米管的应变传感特性,采用层层自组装技术沉积聚乙烯亚胺-多壁碳纳米管敏感层,再制... 详细信息

为使柔性应变传感器兼具高灵敏度和优异稳定性,在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底背面引入具有负泊松比特性的拉胀结构,利用聚乙烯亚胺优异的黏附性和多壁碳纳米管的应变传感特性,采用层层自组装技术沉积聚乙烯亚胺-多壁碳纳米管敏感层,再制备电极并进行聚二甲基硅氧烷封装,得到基于拉胀结构的柔性应变传感器.传感器应变系数达499,为无结构应变传感器应变系数的13倍,响应速度快(响应时间为37 ms,弛豫时间为38ms),稳定性好(超过1.5×10^(4)次循环).该柔性应变传感器能够检测人体肢体动作和手腕脉搏等微小生理信号,成功应用于手掌与机械手的实时控制,充分展示出在肢体动作检测和人机交互领域的应用价值.

关键词：柔性应变传感器拉胀结构层层自组装技术人机交互

基于未知风荷载作用下拉索振动位移的拉索MR阻尼器失效破坏的原位识别方法

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土木工程学报 2024年第6期57卷 180-189页

作者：雷鹰杨雄骏朱宏平沈文爱厦门大学福建厦门361005 华中科技大学湖北武汉430074

MR阻尼器在长期服役过程中可能由于各种因素导致阻尼器失效破坏。现有的对MR阻尼器的性能识别多为离线方法,需将阻尼器从斜拉索上拆卸下来后进行人工检测。该文提出一种基于斜拉索在未知风荷载作用下振动位移,对在役失效无模型的MR阻尼... 详细信息

MR阻尼器在长期服役过程中可能由于各种因素导致阻尼器失效破坏。现有的对MR阻尼器的性能识别多为离线方法,需将阻尼器从斜拉索上拆卸下来后进行人工检测。该文提出一种基于斜拉索在未知风荷载作用下振动位移,对在役失效无模型的MR阻尼器作用力进行原位在线识别的方法。首先,建立模态坐标下斜拉索-阻尼器系统运动方程及观测方程,并进行模态截断以减少未知变量的数量。然后,将模态风荷载建模为随机游走过程并加入系统的增广状态中,并视MR阻尼器的作用力视为作用在斜拉索上的‘附加未知输入’,采用最近提出的无直接反馈的平滑最小方差无偏Bayesian滤波,对结构增广状态和MR阻尼器作用力进行识别。通过识别数值模拟的MR阻尼器三种典型的失效破坏模式,验证所提方法的有效性。

关键词：斜拉索减振 MR阻尼器失效未知风荷载随机游走过程平滑最小方差无偏滤波

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声共振混合器高黏度流体混合的功耗特性研究

化工学报 2024年第2期75卷 531-542页

作者：詹小斌王会彬蒋亚龙史铁林华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

声共振混合利用机械共振产生高加速度振动,从而促进流体流动,其功耗特性对于其设计及应用具有重要作用。为研究声共振混合器的功耗特性,基于CFD建立了声共振混合过程仿真模型,分析了高黏度流体声共振混合过程壁面对物料的作用力和做功功... 详细信息

声共振混合利用机械共振产生高加速度振动,从而促进流体流动,其功耗特性对于其设计及应用具有重要作用。为研究声共振混合器的功耗特性,基于CFD建立了声共振混合过程仿真模型,分析了高黏度流体声共振混合过程壁面对物料的作用力和做功功率,探究了黏度和振动参数改变对混合器功耗特性的影响,并建立了声共振混合器混合功率的预测函数。研究结果表明,在混合过程中,壁面对液相做功的瞬时功率呈现先减少后稳定波动的趋势,而有效功率呈现先增加后稳定波动的趋势,这种不同的变化趋势是由于两者的相位差发生变化所导致的。增加振幅、频率或等加速度下低频大振幅都能够增加瞬时功率和有效功率,并减少液相进入稳定流动阶段所需吸收的外界能量。

关键词：声共振混合器高黏度流体气液两相流混合功耗特性计算流体力学

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用于U波段高效放大的高锗掺铋光纤

中国激光 2024年第6期51卷 189-194页

作者：刘少坤殷晓科何乐褚应波戴能利李进延华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074

掺铋(Bi)光纤由于其超宽带近红外发光性能引起了广泛关注,然而实现U波段高效放大的高锗(Ge)掺铋光纤在国内依然尚未研制成功,这是因为在掺铋光纤中实现高掺锗是一项极具挑战的工艺难点,同时如何实现Bi向Ge相关铋活性中心高效转化也是一... 详细信息

掺铋(Bi)光纤由于其超宽带近红外发光性能引起了广泛关注,然而实现U波段高效放大的高锗(Ge)掺铋光纤在国内依然尚未研制成功,这是因为在掺铋光纤中实现高掺锗是一项极具挑战的工艺难点,同时如何实现Bi向Ge相关铋活性中心高效转化也是一个难题。基于改进的化学气相沉积技术,制备了一种纤芯GeO2摩尔分数约为42%的高锗掺铋光纤。其吸收测试结果显示,在1650 nm处出现明显的Ge相关铋活性中心的吸收峰。通过单级放大系统表征了其放大性能,在1670 nm处实现了26.3 dB的最高增益,增益效率达0.165 dB/mW。

关键词：光纤光学高锗掺铋光纤改进的化学气相沉积 U波段放大

基于变分原理的PEMFC阴极扩散层孔隙率最优分布研究

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1506-1513页

作者：李毅袁芳翁仁港华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074

气体扩散层作为质子交换膜燃料电池膜电极的重要组成部分,其孔隙率对电池性能有着显著的影响。本文以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为研究对象,建立了其三维稳态非等温计算模型。基于变分原理,以阴极扩散层含水量为优化目标,推导了阴极气... 详细信息

气体扩散层作为质子交换膜燃料电池膜电极的重要组成部分,其孔隙率对电池性能有着显著的影响。本文以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为研究对象,建立了其三维稳态非等温计算模型。基于变分原理,以阴极扩散层含水量为优化目标,推导了阴极气体扩散层孔隙率的优化分布。优化结果表明,非均匀分布的阴极气体扩散层孔隙率有利于电池内反应物和水的传递,同时使温度分布更为均匀,从而提升电池性能。当电压为0.3V时,电池的输出电流提升6.8%,输出功率提升3.5%。

关键词：质子交换膜燃料电池变分原理孔隙率分布数值模拟性能优化

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铋铒共掺光纤实现C+L+U波段超宽带放大

中国激光 2024年第14期51卷 210-216页

作者：刘少坤褚应波戴能利李进延华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074

传统掺铒(Er)光纤放大器的增益带宽已无法满足日益增长的通信带宽需求。为了对现有通信系统进行升级扩容,迫切需要开发出可实现多波段同时放大的光纤放大器。然而,国内尚未成功研制出能够实现多波段同时放大的增益光纤。基于改进的化学... 详细信息

传统掺铒(Er)光纤放大器的增益带宽已无法满足日益增长的通信带宽需求。为了对现有通信系统进行升级扩容,迫切需要开发出可实现多波段同时放大的光纤放大器。然而,国内尚未成功研制出能够实现多波段同时放大的增益光纤。基于改进的化学气相沉积技术,成功制备了可实现C+L+U波段同时放大的铋(Bi)铒共掺光纤,通过比较不同Bi、Er掺杂浓度对增益谱的影响,分析了其影响机制。讨论了不同泵浦方式(前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦)和不同泵浦波长(1460 nm和1480 nm)对增益谱的影响。结果显示,基于双向泵浦结构,当输入信号功率为-25 dBm时,采用自制铋铒共掺光纤搭建的放大器在1530~1670 nm范围内实现了11.8 dB以上的增益,噪声指数为6.3 dB~9.3 dB。

关键词：铋铒共掺光纤改进的化学气相沉积 C+L+U波段放大器