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n型Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y)基化合物的缺陷结构调控与电热输运性能

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物理学报 2024年第9期73卷 244-253页

作者：李睿英罗婷婷李貌陈硕鄢永高吴劲松苏贤礼张清杰唐新峰武汉理工大学襄阳示范区湖北隆中实验室襄阳441000 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学纳微结构研究中心武汉430070

Bi_(2)Te_(3)基化合物是目前室温附近性能最好的热电材料,但其存在着大量复杂的缺陷结构,缺陷工程是调控材料热电性能的核心手段,因此理解和有效地调控缺陷形态和浓度是获得高性能Bi_(2)Te_(3)基热电材料的关键.本文系统地研究了四元n型... 详细信息

Bi_(2)Te_(3)基化合物是目前室温附近性能最好的热电材料,但其存在着大量复杂的缺陷结构,缺陷工程是调控材料热电性能的核心手段,因此理解和有效地调控缺陷形态和浓度是获得高性能Bi_(2)Te_(3)基热电材料的关键.本文系统地研究了四元n型Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y)基化合物的缺陷演化过程及其对热电输运性能的影响规律.Sb和Se的固溶引入的带电伴生结构缺陷使得材料的载流子浓度发生了巨大变化,在Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(2.994)Cl_(0.006)样品中,Sb的固溶降低了反位缺陷Sb_(Te)_(2)形成能,诱导产生了反位缺陷Sb_(Te)_(2),使得少数载流子空穴浓度从2.09×10^(16)cm^(-3)增加至3.99×10^(17)cm^(-3),严重劣化了电性能.在Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.994-y)Se_(y)Cl_(0.006)样品中,Se的固溶使得Se(Te)_(2)+SbBi的缺陷形成能更低,抑制了反位缺陷Sb_(Te)_(2)的产生,Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.694)Se_(0.30)Cl_(0.006)样品的少数载流子空穴浓度降至1.49×10^(16)cm^(-3),消除了其对材料热电性能的劣化效果,显著地提升了材料的功率因子,室温下达到4.49 mW/(m·K^(2)).结合Sb和Se固溶增强合金化散射降低材料的热导率,Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.844)Se_(0.15)Cl_(0.006)样品在室温下获得最大ZT值为0.98.该研究为调控具有复杂成分的Bi_(2)Te_(3)基材料的点缺陷、载流子浓度和热电性能提供了重要的指导.

关键词： Bi2Te3基化合物缺陷工程热电性能

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基于机器学习的翼型水动力性能优化设计

中国造船 2024年第1期65卷 176-189页

作者：李仰建李子如刘谦贺伟高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

基于机器学习的翼型几何优化设计方法可有效避免复杂的计算流体力学数值求解过程,具有更高的计算效率。对翼型进行参数化表示,构建机器学习模型与优化算法进行学习和预测,能极大地减少翼型优化设计时间。论文开展了基于机器学习的翼型... 详细信息

基于机器学习的翼型几何优化设计方法可有效避免复杂的计算流体力学数值求解过程,具有更高的计算效率。对翼型进行参数化表示,构建机器学习模型与优化算法进行学习和预测,能极大地减少翼型优化设计时间。论文开展了基于机器学习的翼型水动力性能预测和优化设计研究。运用CST方法对翼型进行参数化表示;采用XGBoost建立翼型水动力特性快速预报模型;结合机器学习方法和遗传算法,综合考虑升力系数、阻力系数和翼型表面压力系数建立优化模型,完成了某翼型的优化设计与水动力性能分析。结果表明:提出的翼型优化设计方法可获取优良翼型,对船用螺旋桨叶剖面设计优化具有重要意义。

关键词：遗传算法NSGA-Ⅲ 翼型设计 CST参数化应用软件Open FOAM

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波浪中的螺旋桨水动力性能数值分析

上海交通大学学报 2024年第2期58卷 175-187页

作者：张耕姚建喜武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

传统的螺旋桨水动力性能研究主要针对静水条件,但船后工作的螺旋桨经常会受到波浪的影响.从文献情况来看,目前与波浪中螺旋桨水动力性能相关的研究工作相对较少.有鉴于此,采用基于OpenFOAM的雷诺平均NS(RANS)求解器,计算、分析波浪对螺... 详细信息

传统的螺旋桨水动力性能研究主要针对静水条件,但船后工作的螺旋桨经常会受到波浪的影响.从文献情况来看,目前与波浪中螺旋桨水动力性能相关的研究工作相对较少.有鉴于此,采用基于OpenFOAM的雷诺平均NS(RANS)求解器,计算、分析波浪对螺旋桨推力及转矩的影响.研究结果表明:在波浪的作用下,螺旋桨推力及转矩的时间历程曲线发生振荡,且随着浸深与进速系数减小,水面扰动变大,时历曲线的振荡幅度增大;与静水条件相比,在浸深与进速系数相同的情况下,波浪中螺旋桨推力及转矩的平均值减小;计算结果与现有的试验数据吻合良好.

关键词：波浪螺旋桨推力转矩水动力性能

高密度高温高熵合金与陶瓷共晶复合材料的研究进展

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 463-473页

作者：沈强吴信婷魏琴琴张建罗国强武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

高密度高温高熵合金与陶瓷共晶复合材料是一类由高熵合金与陶瓷组成的具有高密度和优异高温性能的共晶复合材料,兼顾高熵合金、陶瓷和共晶复合材料的性能优势,表现出优异的高温强度和良好的室温塑性,近年来得到广泛研究。本文总结了近... 详细信息

高密度高温高熵合金与陶瓷共晶复合材料是一类由高熵合金与陶瓷组成的具有高密度和优异高温性能的共晶复合材料,兼顾高熵合金、陶瓷和共晶复合材料的性能优势,表现出优异的高温强度和良好的室温塑性,近年来得到广泛研究。本文总结了近年来高密度高温高熵合金与陶瓷共晶复合材料的研究现状,围绕共晶复合材料的成分组成、组织结构与材料性能的关系,从成分设计、元素组成、微观结构、室温和高温力学性能、高温抗氧化性、耐磨性和电化学腐蚀性能等方面综述了现有研究工作,并对其未来研发趋势进行了展望。

关键词：高熵合金陶瓷共晶结构力学性能

孔槽泡沫夹芯复合材料真空辅助树脂传递工艺仿真与优化

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材料导报 2024年第2期38卷 249-257页

作者：杨张韬倪爱清王继辉冯雨薇武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

本工作提出了孔槽泡沫夹芯复合材料的设计方案并针对真空辅助树脂传递(VARI)工艺进行了实验和仿真研究。首先,通过实验测得玻璃纤维织物和树脂的相关参数,利用Hagen-Poiseuill方程和达西定律算出孔洞和沟槽的等效渗透率;接着,利用PAM-RT... 详细信息

本工作提出了孔槽泡沫夹芯复合材料的设计方案并针对真空辅助树脂传递(VARI)工艺进行了实验和仿真研究。首先,通过实验测得玻璃纤维织物和树脂的相关参数,利用Hagen-Poiseuill方程和达西定律算出孔洞和沟槽的等效渗透率;接着,利用PAM-RTM模拟孔槽泡沫夹芯复合材料的VARI工艺过程,并与实验结果进行对比;然后,使用PAM-RTM研究了芯材加工参数、树脂灌注方式和导流网铺敷区域对成型过程的影响,并选出了最优方案;最后,在此方案的基础上研究了树脂黏度与灌注时间的关系,并拟合得到了预测函数。结果表明:实验结果与仿真结果基本一致;最优灌注方案可显著缩短树脂填充时间并降低整体孔隙率;预测函数可准确预测灌注时间,对实际生产具有一定的指导意义。

关键词：夹芯复合材料等效渗透率真空辅助树脂传递芯材加工工艺优化孔隙率

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阻燃改性环氧树脂的抗紫外老化研究

材料导报 2024年第1期38卷 187-193页

作者：赵明明王继辉倪爱清陈俊磊王昌增邬志超武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

以阻燃改性环氧树脂为研究对象,添加不同配比的光稳定剂Tinuvin 770和抗氧剂Irganox 1010,研究紫外老化对材料性能的影响。对紫外老化前后材料的化学结构、表面形貌、力学性能、阻燃性能和热性能等进行测试分析,研究表明紫外线会破坏阻... 详细信息

以阻燃改性环氧树脂为研究对象,添加不同配比的光稳定剂Tinuvin 770和抗氧剂Irganox 1010,研究紫外老化对材料性能的影响。对紫外老化前后材料的化学结构、表面形貌、力学性能、阻燃性能和热性能等进行测试分析,研究表明紫外线会破坏阻燃剂的结构,使得环氧树脂发生降解和氧化。两种助剂的加入使紫外老化后试样的力学性能保留率和阻燃性能得到提升,其中,只添加抗氧剂Irganox 1010的试样在老化28 d后性能表现最优异,拉伸、弯曲强度保留率从未添加助剂试样的80.37%、81.61%分别提升到100.10%、92.50%,极限氧指数(Limiting oxygen index, LOI)由34.4%提升到37.5%,老化后的试样也表现出更好的热稳定性。结果表明,添加抗氧剂Irganox 1010对提升阻燃改性环氧树脂的抗紫外老化效果最佳。

关键词：紫外老化环氧树脂本征型磷系阻燃剂光稳定剂抗氧剂

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基于迁移学习的滚动轴承剩余使用寿命预测

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 665-673页

作者：姜苗向阳魏建红武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430000 高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 湖北武汉430000

为解决轴承剩余使用寿命预测模型预测泛化能力低,不能准确预测出未训练轴承剩余使用寿命的问题,本文提出了一种迁移轴承状态知识的剩余使用寿命的方法。利用计算时域、频域特征以及模糊熵作为预测特征,使用“3σ”准则将轴承全寿命过程... 详细信息

为解决轴承剩余使用寿命预测模型预测泛化能力低,不能准确预测出未训练轴承剩余使用寿命的问题,本文提出了一种迁移轴承状态知识的剩余使用寿命的方法。利用计算时域、频域特征以及模糊熵作为预测特征,使用“3σ”准则将轴承全寿命过程划分为正常阶段、退化阶段,以实现对退化阶段轴承剩余使用寿命的预测。构建基于门控循环单元的轴承剩余使用寿命预测模型,并使用某一轴承的全寿命周期数据进行训练,使模型学习到新轴承的状态信息。研究表明:相较于未使用迁移学习的方法,其预测所有轴承的轴承剩余使用寿命平均均方根误差减小了52.53%,平均百分比误差减少了68.87%。本文提出的方法可以有效、准确地预测出轴承的轴承剩余使用寿命。

关键词：门控循环单元剩余使用寿命预测滚动轴承迁移学习预训练模糊熵退化阶段特征融合

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考虑船舶操纵性的无人艇路径规划方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 91-96页

作者：汪咏徐海祥冯辉余文曌武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室湖北武汉430063

为使规划算法得出的路径更加符合无人艇操纵特性,基于人工势场法,结合船舶操纵方程提出了一种满足无人艇操纵性的路径规划方法.首先,根据无人艇的运动特性,在势场函数中加入障碍物相对方位角信息;其次,通过分析船舶的KT方程,设计了一种... 详细信息

为使规划算法得出的路径更加符合无人艇操纵特性,基于人工势场法,结合船舶操纵方程提出了一种满足无人艇操纵性的路径规划方法.首先,根据无人艇的运动特性,在势场函数中加入障碍物相对方位角信息;其次,通过分析船舶的KT方程,设计了一种无人艇航行时的动态转艏限制角,并将其与人工势场法相结合;然后,对比分析了改进后人工势场法和经典人工势场法的规划路径,结果表明改进后算法规划出的路径更为平滑;最后,利用传统LOS引导律和PID控制器对规划路径进行循迹仿真,进一步验证了改进后算法规划出的路径的优越性.

关键词：无人艇路径规划操纵方程人工势场法路径平滑

基于人工势场-操纵运动混合模型的船舶路径规划

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 85-90页

作者：程细得刘鹏辉韩琨羽施畅武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063

为提高船舶全局路径规划的合理性和安全性,提出了一种考虑船舶操纵运动性能的路径规划方法.首先引入偏转力矩和船舶领域对传统的人工势场法进行改进;然后研究了人工势场法与船舶操纵运动模型融合的机理,构建了一种人工势场-操纵运动混... 详细信息

为提高船舶全局路径规划的合理性和安全性,提出了一种考虑船舶操纵运动性能的路径规划方法.首先引入偏转力矩和船舶领域对传统的人工势场法进行改进;然后研究了人工势场法与船舶操纵运动模型融合的机理,构建了一种人工势场-操纵运动混合模型;最后通过求解该混合模型完成了船舶在两类典型静态障碍物环境中的路径规划.仿真结果表明:此方法规划出的路径,不仅可以安全避开周围环境中的障碍物,而且与传统人工势场法相比,经过障碍物时拐角更平缓,每一处路径的转向角都能满足船舶操纵运动性能的约束,路径平滑度更高,更符合船舶实际航行工况的要求.

关键词：全局路径规划人工势场法操纵运动模型避障船舶操纵性