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包含倾斜晶界的双晶ZnO的热输运行为

物理学报 2020年第3期69卷 73-79页

作者：刘英光边永庆韩中合华北电力大学能源动力与机械工程学院

用嵌入位错线法和重合位置点阵法构建含有小角度和大角度倾斜角的双晶氧化锌纳米结构.用非平衡分子动力学方法模拟双晶氧化锌在不同倾斜角度下的晶界能、卡皮查热阻,并研究了样本长度和温度对卡皮查热阻和热导率的影响.模拟结果表明,晶... 详细信息

用嵌入位错线法和重合位置点阵法构建含有小角度和大角度倾斜角的双晶氧化锌纳米结构.用非平衡分子动力学方法模拟双晶氧化锌在不同倾斜角度下的晶界能、卡皮查热阻,并研究了样本长度和温度对卡皮查热阻和热导率的影响.模拟结果表明,晶界能在小角度区域随倾斜角线性增加,而在大角度区域达到稳定,与卡皮查热阻的变化趋势一致.热导率随样本长度的增加而增加,卡皮查热阻表现出相反的趋势.然而随着温度的增加,热导率和卡皮查热阻都减小.通过比较含5.45°和38.94°晶界样本的声子态密度,发现声子光学支对热传导的影响不大,主要由声子声学支贡献,大角度晶界对声子散射作用更强,声学支波峰向低频率移动.

关键词：倾斜角晶界能卡皮查热阻热导率

耦合脱碳系统的热电联产机组灵活高效运行优化

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科技创新与应用 2025年第1期 101-104页

作者：白雪王宁玲郭喜燕华北电力大学能源动力与机械工程学院

耦合碳捕集系统是热电联产机组（CHP-CCS）脱碳的重要途径，对CHP-CCS机组的能耗分布和其灵活运行策略的研究受到越来越多的关注。该文利用EBSILON仿真平台建立CHP-CCS机组的热力学分析模型，得到机组的单位脱碳能耗分布、热电负荷特性... 详细信息

耦合碳捕集系统是热电联产机组（CHP-CCS）脱碳的重要途径，对CHP-CCS机组的能耗分布和其灵活运行策略的研究受到越来越多的关注。该文利用EBSILON仿真平台建立CHP-CCS机组的热力学分析模型，得到机组的单位脱碳能耗分布、热电负荷特性及运行可行域；提出余热余压再利用的CHP-CCS机组改进方案，降低耦合系统运行能耗；研究CHP-CCS机组在供热期和非供热期内不同工况下碳捕集量变化对机组能耗和热电出力的影响，并提出CHP-CCS机组的灵活高效运行策略；引入碳交易机制，构建综合考虑碳排放、碳交易和调峰政策的CHP-CCS机组净收益模型，分析碳交易价格对机组净收益的影响。结果表明，改造后CHP-CCS机组的电热出力均有所增加，机组总收益与供热期、运行工况、脱碳率及碳交易价格密切相关。

关键词：热电联产碳捕集热力学分析碳交易灵活性

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基于界面原子混合的材料导热性能

物理学报 2022年第9期71卷 71-78页

作者：刘英光薛新强张静文任国梁华北电力大学能源动力与机械工程学院保定071003

构造了界面具有原子混合的硅锗(Si/Ge)单界面和超晶格结构.采用非平衡分子动力学模拟研究了界面原子混合对于单界面和超晶格结构热导率的影响,重点研究了界面原子混合层数、环境温度、体系总长以及周期长度对不同晶格结构热导率的影响.... 详细信息

构造了界面具有原子混合的硅锗(Si/Ge)单界面和超晶格结构.采用非平衡分子动力学模拟研究了界面原子混合对于单界面和超晶格结构热导率的影响,重点研究了界面原子混合层数、环境温度、体系总长以及周期长度对不同晶格结构热导率的影响.结果表明:由于声子的“桥接”机制,2层和4层界面原子混合能提高单一界面和少周期数的超晶格的热导率,但是在多周期体系中,具有原子混合时的热导率要低于完美界面时的热导率;界面原子混合会破坏超晶格中声子的相干性输运,一定程度引起热导率降低;完美界面超晶格具有明显的温度效应,而具有原子混合的超晶格热导率对温度的敏感性较低.

关键词：单界面超晶格声子热导率

熵调控的Gd_(2)Co_(17)金属间化合物的结构与室温磁性能

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物理学报 2023年第10期72卷 290-301页

作者：董霄鹏赵兴殷林瀚彭思琦王京南郭永权华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

熵调控材料因其独特的设计理念和优于传统合金的性能而受到广泛关注.本文将熵调控的设计理念引入金属间化合物中,设计并通过真空电弧熔炼的方法制备了一系列熵调控的Gd_(2)Co_(17)金属间化合物,期望通过熵调控的方法来稳定其结构,改善... 详细信息

熵调控材料因其独特的设计理念和优于传统合金的性能而受到广泛关注.本文将熵调控的设计理念引入金属间化合物中,设计并通过真空电弧熔炼的方法制备了一系列熵调控的Gd_(2)Co_(17)金属间化合物,期望通过熵调控的方法来稳定其结构,改善其磁性能.应用热力学理论预言熵调控的Gd_(2)Co_(17)系列金属间化合物具有稳定的单相,其单相性被X射线衍射实验所证实.通过组态熵调控原子尺寸因素,获得了菱方和六方两种晶体结构.熵调控改善了Gd_(2)Co_(17)系列金属间化合物的室温磁性能,过渡族金属位的熵调控使磁各向异性发生由基面到易轴的转变,稀土位的熵调控有助于提高其矫顽力,所有熵调控样品室温时的饱和磁矩均比二元Gd_(2)Co_(17)显著提升,可能是稀土或过渡族金属子晶格磁矩无序取向削弱了金属间化合物中稀土的4f电子与过渡族金属的3d电子磁矩之间的反平行交换作用所导致.磁价模型研究表明:熵调控设计导致Gd_(2)Co_(17)系列金属间化合物中Nsp↑(未极化sp导带中的电子数目)增加,增加了导带电子作为媒介引发过渡族金属子晶格的3d电子与稀土的4f电子之间强磁交换作用的概率,形成以游动的s电子为媒介,使磁性原子中局域的4f电子自旋与其近邻磁性原子的3d电子自旋产生交换作用,进而表现出饱和磁矩增大.本研究有助于提高熵调控的Gd_(2)Co_(17)的潜在应用性.

关键词： Gd_(2)Co_(17) 高熵金属间化合物 Rietveld结构精修磁价模型

随时间变化的非平整壁面对液膜表面波演化特性的影响

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物理学报 2015年第1期64卷 131-137页

作者：王松岭刘梅王思思吴正人华北电力大学能源动力与机械工程学院保定071000

本文对非平整壁面上的液膜表面波演化过程进行了研究.针对非平整壁面随时间变化的特性,采用小参数摄动法对控制方程和边界条件进行求解,推导出波动壁面上液膜表面波的扰动方程,采用导数展开法对其进行求解,并选取简谐波形状的壁面进行... 详细信息

本文对非平整壁面上的液膜表面波演化过程进行了研究.针对非平整壁面随时间变化的特性,采用小参数摄动法对控制方程和边界条件进行求解,推导出波动壁面上液膜表面波的扰动方程,采用导数展开法对其进行求解,并选取简谐波形状的壁面进行数值研究.对波动壁面下不同参数的影响规律研究可得,当壁面频率较小时,静态波与行进波的波长比较相近,促进表面波之间的合并,且壁面频率、壁面振幅及Re数的增加,均会使表面波的振幅明显增大;对比波动壁面与非平整壁面可得,在相同位置处,随着时间的演化,非平整壁面上表面波呈周期变化,而波动壁面上表面波呈波长更大的近周期变化;壁面振幅和壁面频率的降低,均会使两种壁面结构下的表面波振幅减小,但所形成的表面波形有所不同,即波动壁面引起的表面波可看作波动壁面结构与非平整壁面引起的表面波叠加而成.

关键词：非平整壁面小参数摄动法表面波液膜

Na||Sb-Pb-Sn液态金属电池电极的价电子结构与热-电性能计算

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物理学报 2021年第8期70卷 37-46页

作者：张健王心桥苏彤陈英郭永权华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

应用固体与分子经验电子理论系统地研究液态金属池Na||Sb-Pb-Sn电极的价电子结构与热、电性能.研究结果表明:电极合金的价电子结构与其性能密切关联.阴极合金Na_(1–x)IA_x (IA=K, Rb, Cs)的晶格电子随着掺杂量的增加而减少,诱发合金的... 详细信息

应用固体与分子经验电子理论系统地研究液态金属池Na||Sb-Pb-Sn电极的价电子结构与热、电性能.研究结果表明:电极合金的价电子结构与其性能密切关联.阴极合金Na_(1–x)IA_x (IA=K, Rb, Cs)的晶格电子随着掺杂量的增加而减少,诱发合金的熔点、结合能随掺杂量的增加而降低. Na离子输运到阳极,与阳极Sb-Sn-Pb形成产物NaSb_3, NaSn, Na_(15)Sn_4, NaPb.其理论熔点与实验相符. NaSb_3的平均晶格电子数最少,开路电压最高.研究表明:对于Na||Sb-Pb-Sn液态金属电池体系而言,晶格电子扮演重要的角色,可以调控电极的热、电性能.

关键词：固体与分子经验电子理论液态金属电池价电子结构开路电压

横向磁场作用下Taylor-Couette湍流流动的大涡模拟

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物理学报 2021年第18期70卷 210-218页

作者：董帅纪祥勇李春曦华北电力大学能源动力与机械工程学院保定071003

采用大涡模拟方法对横向磁场作用下导电流体Taylor-Couette湍流流动进行数值模拟,以研究其运动规律.计算模型为无限长度,半径比为1/2.雷诺数分别选取为3000和5000,磁场加载方式为全局磁场,哈特曼数取值0-50.对磁场作用下泰勒涡的演化过... 详细信息

采用大涡模拟方法对横向磁场作用下导电流体Taylor-Couette湍流流动进行数值模拟,以研究其运动规律.计算模型为无限长度,半径比为1/2.雷诺数分别选取为3000和5000,磁场加载方式为全局磁场,哈特曼数取值0-50.对磁场作用下泰勒涡的演化过程、速度分布和湍动能分布进行分析,并与轴向磁场作用下泰勒涡演化过程进行对比.结果表明:磁场对流场有显著的抑制作用,扭曲的泰勒涡在横向磁场的作用下破裂成小尺度涡结构,并沿磁场方向排列;在外圆筒和垂直于磁场方向的区域,磁场抑制效果较强;随着雷诺数的增加,磁场抑制效果减弱,在流场不同区域,流动呈现出不同的特点.与轴向磁场相比,横向磁场对流场的抑制效果较弱,流场分布呈现出明显的各向异性.

关键词：横向磁场 Taylor-Couette 流动湍流大涡模拟

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含有倾斜界面硅/锗超晶格的导热性能

物理学报 2021年第11期70卷 36-42页

作者：刘英光任国梁郝将帅张静文薛新强华北电力大学能源动力与机械工程学院保定071003

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟含有倾斜界面的硅/锗(Si/Ge)超晶格在不同倾斜角、不同周期长度、不同样本长度和不同温度下的导热性能.模拟结果表明, Si/Ge超晶格的热导率随着界面倾斜角的增加而非单调变化.当周期长度为4—8原子层... 详细信息

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟含有倾斜界面的硅/锗(Si/Ge)超晶格在不同倾斜角、不同周期长度、不同样本长度和不同温度下的导热性能.模拟结果表明, Si/Ge超晶格的热导率随着界面倾斜角的增加而非单调变化.当周期长度为4—8原子层时,界面倾斜角为45°的热导率比其他界面倾斜角时热导率增大了一个数量级,且热导率随样本长度的增加而增加,随温度的增加而减小.然而当周期长度为20原子层时,由于声子局域化的存在,热导率对样本长度和温度的依赖性都较弱.

关键词：超晶格倾斜角热导率分子动力学

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不同周期结构硅锗超晶格导热性能研究

物理学报 2021年第7期70卷 84-90页

作者：刘英光郝将帅任国梁张静文华北电力大学能源动力与机械工程学院保定071003

构造了均匀、梯度、随机3种不同周期分布的硅/锗(Si/Ge)超晶格结构.采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟了硅/锗超晶格在3种不同周期分布下的热导率,并研究了样本总长度和温度对热导率的影响.模拟结果表明:梯度和随机周期Si/Ge超晶格的... 详细信息

构造了均匀、梯度、随机3种不同周期分布的硅/锗(Si/Ge)超晶格结构.采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟了硅/锗超晶格在3种不同周期分布下的热导率,并研究了样本总长度和温度对热导率的影响.模拟结果表明:梯度和随机周期Si/Ge超晶格的热导率明显低于均匀周期结构超晶格;在不同的周期结构下,声子分别以波动和粒子性质输运为主;均匀周期超晶格热导率具有显著的尺寸效应和温度效应,而梯度、随机周期Si/Ge超晶格的热导率对样本总长度和温度的依赖性较小.

关键词：超晶格声子周期长度分布热导率