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槽道各向异性黏弹性流体中微生物游动特性的数值研究

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力学学报 2024年第4期56卷 1138-1147页

作者：王远欧阳振宇夏严朱晨琳林昭武浙江大学力学系流体工程研究所杭州310027 宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 中国计量大学机电工程学院杭州310018

近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边... 详细信息

近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边界法,引入泰勒波动板模型,探讨槽道中微生物在各向异性黏弹性流体中的游动特性;重点分析槽道壁面约束对微生物行为特征的影响规律.数值模拟结果表明,与自由游动相比,槽道中微生物游动呈现加速现象,而且槽道壁面附近加速效果更显著.另外,槽道中微生物游动效率比自由游动时更高.进一步受力分析,发现流体压力对微生物游动起推动作用,黏性力起阻碍作用.与这两者相比,聚合物产生的弹性力则小很多,几乎可以忽略.槽道中微生物受到更大的流体压力,认为加速现象与此相关.

关键词：微生物黏弹性流体各向异性槽道浸没边界法

纤维素生物质与废塑料共催化热解制取富烃液体燃料的研究进展

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燃料化学学报（中英文） 2024年第3期52卷 438-451页

作者：马中青丁紫霞李逍然朱亮岑珂慧黄明陈登宇浙江农林大学化学与材料工程学院浙江杭州311300 南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037

生物质能是国际公认的零碳可再生能源,其高效利用成为缓解能源与环境危机的关键,并对中国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标具有重要意义。纤维素生物质与废塑料的共催化热解技术,不仅能制备高附加值的富烃液体燃料,还可达到“以废治废... 详细信息

生物质能是国际公认的零碳可再生能源,其高效利用成为缓解能源与环境危机的关键,并对中国实现“碳达峰”和“碳中和”的目标具有重要意义。纤维素生物质与废塑料的共催化热解技术,不仅能制备高附加值的富烃液体燃料,还可达到“以废治废”的目的,进而实现生物质与废塑料的高效资源化利用。本工作从生物质与废塑料高值化利用的角度出发,对生物质和废塑料共催化热解制备富烃液体燃料的研究现状进行了综述,介绍了纤维素生物质和废塑料的基础化学特性差异,论述了废塑料种类、催化剂种类、物料和催化剂比例、催化热解温度等因素对生物质和废塑料共催化热解生物油产率和品质的影响,阐述了生物质和废塑料单独催化热解过程中的化学反应机理,并揭示了共催化热解过程中的协同反应机理,展望了该领域未来的发展方向,为生物质与废塑料的高附加值利用提供参考与思路。

关键词：生物质塑料共催化热解催化剂富烃液体燃料

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光子拓扑绝缘体：超快激光直写加工与应用（特邀）

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中国激光 2024年第4期 207-222页

作者：楼旻晗谭德志之江实验室浙江大学材料科学与工程学院

超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构，从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构（如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格），阐述拓扑光学的基本原理和现象（如Thoules... 详细信息

超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构，从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构（如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格），阐述拓扑光学的基本原理和现象（如Thouless泵浦，手性边缘态、局域态与拓扑不变量之间的关系），介绍最新的拓扑光子学进展与应用（如高阶拓扑绝缘体、Floquet拓扑绝缘体、非厄米拓扑、非线性拓扑，以及量子拓扑保护），重点综述在超快激光直写平台下实现的拓扑现象与应用。

关键词：激光光学光子拓扑绝缘体超快激光直写 Floquet光子拓扑绝缘体非厄米拓扑非线性拓扑光子芯片

超小尺寸银团簇:类分子结构模拟与吸收光谱计算

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发光学报 2024年第8期45卷 1380-1390页

作者：陈伟林黄谊平陈晓桐乔旭升樊先平浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310058 浙江大学硅及先进半导体全国重点实验室浙江杭州310058 龙门实验室河南洛阳471000

基于密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了多种带中性和正电荷的超小尺寸银团簇([Ag_(m)]^(n+),m=2~8,n=0~2)的几何结构、电子结构和吸收光谱特征。研究结果表明,超小尺寸银团簇的电子能级结构和吸收光谱受到团簇尺寸、对称性、开闭壳... 详细信息

基于密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了多种带中性和正电荷的超小尺寸银团簇([Ag_(m)]^(n+),m=2~8,n=0~2)的几何结构、电子结构和吸收光谱特征。研究结果表明,超小尺寸银团簇的电子能级结构和吸收光谱受到团簇尺寸、对称性、开闭壳层以及电荷等多种因素的共同影响。平均结合能计算结果表明,中性超小尺寸银团簇尺寸的增大使其稳定性逐渐增强。但带正电荷的超小尺寸银团簇由于奇偶振荡现象的影响,使其在阴离子多面体网络中优势构型不一定为最低能量构型。该研究为辨认荧光玻璃中特定构型的银团簇的特征发光,构建了超小尺寸银团簇的几何结构、电子结构和吸收光谱数据集,也能为拓展超小尺寸银团簇在其他各类无机以及有机配体中的结构与光谱研究提供理论数据支撑。

关键词：银团簇密度泛函理论含时密度泛函理论吸收光谱

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聚氨酯涂层的疏水改性研究进展

中国腐蚀与防护学报 2024年第4期44卷 823-834页

作者：王汀高坤钟赛男张昭浙江大学化学系杭州310027

聚合物涂层具有成本低廉、易于制备、使用方便、种类丰富等优点,被广泛用于运输和基础设施等领域金属材料表面的防腐防污。其中,聚氨酯(PU)是一种具有良好机械性能、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性等优异性能的聚合物材料。然而传统PU涂层的... 详细信息

聚合物涂层具有成本低廉、易于制备、使用方便、种类丰富等优点,被广泛用于运输和基础设施等领域金属材料表面的防腐防污。其中,聚氨酯(PU)是一种具有良好机械性能、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性等优异性能的聚合物材料。然而传统PU涂层的耐水性不佳,严重影响其在潮湿环境下的稳定性和使用寿命,因此对PU涂层进行疏水改性以增强其耐水性成为了具有广泛应用前景的研究方向。本文总结了用于PU涂层疏水改性的方法和研究进展,并对其进一步的应用前景进行了展望。

关键词：聚氨酯疏水涂层防腐蚀

两性纤维素多孔凝胶球的制备及其动态吸附性能

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纺织学报 2024年第5期45卷 102-112页

作者：郑康龚文丽鲍杰刘琳浙江理工大学材料科学与工程学院浙江杭州310018

用于废水处理的多孔凝胶球存在制备工艺繁琐,吸附种类单一,吸附效率低等不足;为提高多孔凝胶球的性能,采用滴入相分离、酯化反应引入羧基及希夫碱反应引入氨基的化学改性方法,制备得到兼具高孔隙率、高力学性能和羧基/氨基活性基团的两... 详细信息

用于废水处理的多孔凝胶球存在制备工艺繁琐,吸附种类单一,吸附效率低等不足;为提高多孔凝胶球的性能,采用滴入相分离、酯化反应引入羧基及希夫碱反应引入氨基的化学改性方法,制备得到兼具高孔隙率、高力学性能和羧基/氨基活性基团的两性纤维素多孔凝胶球(ACM),并构建动态吸附柱装置以探究不同条件下ACM对染料的动态吸附性能。结果表明:通过降低染料初始质量浓度,增加填料高度和减慢进液流速的方式可有效提高吸附柱的动态吸附效率;0.8 g的ACM可处理7.5 L含染料的废水;对ACM的动态吸附过程进行动态模型拟合,其与Thomas和Yoon-Nelson模型的拟合程度高,表明吸附是均匀表面的单分子层吸附,动态吸附过程中存在2个或多个速率控制步骤,内部扩散和外部扩散均不是吸附过程中的限速步骤。基于ACM优异的分级孔结构、丰富的活性位点和低传质阻力等优势,认为ACM展现出良好的动态吸附性能,在印染废水处理方面有较大应用潜力。

关键词：纤维素两性凝胶球吸附分离阴阳离子染料动态吸附性能印染废水废水处理

植酸/壳聚糖对涤纶/棉混纺织物的协同阻燃整理

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纺织学报 2024年第4期45卷 126-135页

作者：胡自强骆晓蕾魏璐琳刘琳浙江理工大学材料科学与工程学院浙江杭州310018

针对涤纶/棉混纺织物的易燃问题,采用植酸(PA)和壳聚糖(CS)构成膨胀阻燃体系,通过浸渍烘焙法对涤纶/棉混纺织物进行阻燃整理,并对整理前后织物的化学结构、表面形貌、热稳定性、燃烧行为、力学性能及耐水洗性等进行探究。通过工艺调控... 详细信息

针对涤纶/棉混纺织物的易燃问题,采用植酸(PA)和壳聚糖(CS)构成膨胀阻燃体系,通过浸渍烘焙法对涤纶/棉混纺织物进行阻燃整理,并对整理前后织物的化学结构、表面形貌、热稳定性、燃烧行为、力学性能及耐水洗性等进行探究。通过工艺调控与优化,获得最佳阻燃整理工艺:烘焙温度160℃,烘焙时间120 s,CS质量浓度30 g/L,PA质量浓度400 g/L。经过阻燃整理后,所得涤纶/棉混纺织物的极限氧指数值由17.8%上升到28.7%,达到难燃级别;热重结果表明,相较于原涤纶/棉混纺织物,阻燃涤纶/棉混纺织物的分解速率下降,高温热稳定性显著提高,在氮气气氛下,800℃时残炭率提高到25%以上;阻燃涤纶/棉混纺织物的最大热释放速率由原涤纶/棉混纺织物的145.86 kW/m^(2)下降到96.96 kW/m^(2),总热释放量由原涤纶/棉混纺织物的2.75 MJ/m^(2)下降到2.06 MJ/m^(2);PA和CS在织物表面构成膨胀阻燃涂层,显著提高了织物的阻燃性能。

关键词：涤纶/棉混纺织物壳聚糖植酸阻燃整理生物质膨胀阻燃体系功能性纺织品

剪力滞对CFRP板-钢梁加固界面应力的影响

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浙江大学学报（工学版） 2024年第5期58卷 1020-1028页

作者：朱佩云李晓章余明明谢旭浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

为了分析工字钢梁弯曲变形产生的剪力滞效应对黏结层法向应力和切应力的影响,基于虚功原理的能量变分法建立考虑剪力滞的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固梁黏结应力计算理论方程.通过与试验和有限元数值模拟结果的对比,验证了理论方程的... 详细信息

为了分析工字钢梁弯曲变形产生的剪力滞效应对黏结层法向应力和切应力的影响,基于虚功原理的能量变分法建立考虑剪力滞的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固梁黏结应力计算理论方程.通过与试验和有限元数值模拟结果的对比,验证了理论方程的正确性.开展不同弯矩作用下的工字型钢梁黏结层界面切应力和法向应力参数分析.结果表明,剪力滞引起的翼缘板纵向位移沿横向3次抛物线分布的假定是合理的.剪力滞效应对CFRP加固工字钢梁弯曲变形下的端部界面应力影响不可忽略,影响程度随着截面弯矩和翼缘板宽度的增加而增大.

关键词：碳纤维增强复合材料(CFRP) 工字型钢梁加固剪力滞能量变分法界面应力

用于IGBT模块温度观测的3-D降阶混合型热模型

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电工技术学报 2024年第16期39卷 5104-5120页

作者：田野卜凯阳李楚杉李武华何湘宁浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院海宁314400

IGBT模块温度在线监测是提高大容量变流器可靠性的关键技术。在IGBT模块在线温度监测方法中,热阻模型法可对IGBT模块内部的温度分布进行估计,因而受到关注。结合了传感器数据的温度观测器可基于热阻模型,实时修正材料老化、参数温度依... 详细信息

IGBT模块温度在线监测是提高大容量变流器可靠性的关键技术。在IGBT模块在线温度监测方法中,热阻模型法可对IGBT模块内部的温度分布进行估计,因而受到关注。结合了传感器数据的温度观测器可基于热阻模型,实时修正材料老化、参数温度依赖性和功率损耗计算误差等不确定因素对温度估计造成的影响。然而现有热模型无法同时兼顾系统可观性和建模准确性,且阶数相对较高,难以应用于温度观测器的在线运行。因此,该文提出了一种适用于风冷散热多芯片IGBT模块3-D温度观测器,同时满足可观性、准确性和实时性要求的混合型降阶热模型。首先,分析了热阻模型的拓扑结构及其参数辨识的方法,并探究了模型的状态空间生成规律;然后,基于非线性优化算法对该模型的参数进行修正,以减小因计算流体力学(CFD)仿真模型参数与实际参数不一致所引入的热阻模型与实验物理对象间的误差;随后,使用平衡截断法对热阻模型降阶,相对于现有集总参数热阻模型,进一步提高了实时求解效率;最后,通过仿真和实验验证了所提模型的准确性。

关键词： IGBT模块温度监测热网络模型温度观测器