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极端天气对被动式太阳能建筑采暖效率的影响

太阳能学报 2024年第2期45卷 42-49页

作者：刘大龙韩雨菲西安建筑科技大学建筑学院西安710055 西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安710311

为研究极端天气对被动式太阳能建筑采暖效率的影响,选取关键气象参数(直射辐射、干球温度)来构造极端冷气象条件,主要分析太阳低辐射和极端低温对拉萨、乌鲁木齐、兰州、哈尔滨4个城市的被动式太阳能建筑采暖效率的影响。结果表明:随着... 详细信息

为研究极端天气对被动式太阳能建筑采暖效率的影响,选取关键气象参数(直射辐射、干球温度)来构造极端冷气象条件,主要分析太阳低辐射和极端低温对拉萨、乌鲁木齐、兰州、哈尔滨4个城市的被动式太阳能建筑采暖效率的影响。结果表明:随着太阳直射辐射和温度的降低,哈尔滨整个采暖季的采暖潜力下降最大,拉萨、兰州、乌鲁木齐在太阳直射辐射下降超过50%时,采暖潜力下降最大,哈尔滨在辐射下降43%时采暖潜力下降最大。在温度下降不超过10℃的情况下,拉萨和哈尔滨的采暖潜力下降最大,兰州和乌鲁木齐则是在温度分别下降11和15℃时,采暖潜力下降最大。气象参数对采暖潜力的敏感性分析表明,太阳直射辐射对太阳能采暖潜力的影响大于温度。同时,对不同设计因素进行全局敏感性分析,建筑保温材料的物理参数对采暖潜力的影响高于其他设计参数。

关键词：极端天气太阳能采暖被动式太阳能建筑温度太阳辐射敏感性分析

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润湿性影响薄液膜沸腾传热的分子动力学研究

物理学报 2024年第9期73卷 26-35页

作者：白璞王登甲刘艳峰西安建筑科技大学绿色建筑全国重点实验室西安710055 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710055

纳米尺度下表面润湿性如何影响薄液膜沸腾传热仍是一个具有挑战性的研究. 本研究采用分子动力学方法探讨壁面润湿性影响纳米尺度薄液膜沸腾换热的机制. 结果发现: 亲水表面能够显著地提升沸腾换热性能, 有较早的沸腾起始时间, 较高的... 详细信息

纳米尺度下表面润湿性如何影响薄液膜沸腾传热仍是一个具有挑战性的研究. 本研究采用分子动力学方法探讨壁面润湿性影响纳米尺度薄液膜沸腾换热的机制. 结果发现: 亲水表面能够显著地提升沸腾换热性能, 有较早的沸腾起始时间, 较高的升温速率、热流密度和界面导热率, 以及较小的界面热阻. 通过建立二维表面势能模型, 揭示表面润湿性影响纳米尺度沸腾换热的机理. 亲水壁面的表面势能为-0.34 eV, 而疏水壁面的表面势能仅为-0.09 eV, 提升表面润湿性强化沸腾传热的本质原因是表面势能绝对值的提高. 此外, 通过计算分子间的相互作用能, 揭示了纳米尺度下亲疏水壁面的成核机理. 水分子-亲水壁面、水分子-疏水壁面和水分子内部的相互作用能分别为 1.57, 0.26 和 0.48 eV/nm^(2). 亲水表面的界面能大于水分子内部的相互作用能, 因此亲水表面上气泡成核发生在水膜内部;疏水表面上的界面能比水分子内部的相互作用能弱, 疏水表面的气泡成核发生在固/液界面处. 本研究揭示了表面润湿性如何影响纳米尺度薄液膜沸腾传热和气泡成核的主要机制.

关键词：润湿性表面势能相互作用能薄液膜沸腾分子动力学

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城市下垫面辐射热作用过程差异分析

太阳能学报 2024年第3期45卷 446-452页

作者：文莉娟刘大龙西安建筑科技大学建筑学院西安710055

为了研究城市不同下垫面辐射热作用过程的差异,选取4种下垫面(草地、混凝土、铺面砖、沥青)为研究对象,测量不同下垫面反射的短波辐照度、向上的长波辐照度、地表热流强度以及空气温度、风速等环境参量。分析对比不同下垫面辐射热传递... 详细信息

为了研究城市不同下垫面辐射热作用过程的差异,选取4种下垫面(草地、混凝土、铺面砖、沥青)为研究对象,测量不同下垫面反射的短波辐照度、向上的长波辐照度、地表热流强度以及空气温度、风速等环境参量。分析对比不同下垫面辐射热传递过程中的差异。结果表明:大气逆辐照度占下垫面吸收辐射热的65%以上,4种下垫面以长波辐射的形式释放热量均在75%以上;下垫面与空气间的换热主要以辐射换热的方式进行;夏季草地热稳定性最好,混凝土下垫面的热稳定性最差;冬季混凝土的热稳定性最好,铺面砖的热稳定性最差。

关键词：太阳能建筑下垫面辐射热过程热传导辐射换热

电沉积NiCu合金锚定Co_2P纳米线调控电子结构增强的析氢反应

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 87-95页

作者：刘文欢王康康窦嘉阳张彤琛董社英西安建筑科技大学化学与化工学院西安710055

发展高效稳定的析氢反应(HER)是实现电解水技术广泛应用于工业的关键.本文以泡沫镍(NF)为基材,通过水热-热解-电沉积法合成了具有三维高分散非均相的HER催化剂CuAl@Co_(2)P/NF.研究发现,晶面与非晶面异质结的形成增加了该催化剂自身的... 详细信息

发展高效稳定的析氢反应(HER)是实现电解水技术广泛应用于工业的关键.本文以泡沫镍(NF)为基材,通过水热-热解-电沉积法合成了具有三维高分散非均相的HER催化剂CuAl@Co_(2)P/NF.研究发现,晶面与非晶面异质结的形成增加了该催化剂自身的活性位点,各元素之间的协同作用使体系内Co原子核外电子重新排布,降低了对吸附H^(*)的吸附能力,加快了析氢反应过程中的反应动力学.该催化剂在碱性和酸性介质中均表现出良好的HER活性和稳定性,电流密度为10 mA/cm^(2)时的过电势分别为83和27 mV,尤其在碱性环境下连续工作72 h后的电位基本保持不变.

关键词：磷化物镍铜合金异质结电催化析氢反应

纳米罗勒精油/聚乙烯吡咯烷酮-聚乙烯醇水凝胶伤口敷料制备及性能表征

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复合材料学报 2024年第2期41卷 748-760页

作者：徐密张良何志仙西安建筑科技大学化学与化工学院西安710311 西安建筑科技大学分析测试中心西安710311

罗勒精油(Basil essential oil,BEO)是一种绿色、安全的抑菌剂。然而,BEO的强挥发性限制了其在抑菌伤口敷料领域的应用。本文采用纳米沉淀法制备了纳米罗勒精油(BEO@Zein(玉米醇溶蛋白)),然后将其负载在以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇... 详细信息

罗勒精油(Basil essential oil,BEO)是一种绿色、安全的抑菌剂。然而,BEO的强挥发性限制了其在抑菌伤口敷料领域的应用。本文采用纳米沉淀法制备了纳米罗勒精油(BEO@Zein(玉米醇溶蛋白)),然后将其负载在以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)为基材的水凝胶上,通过冻融循环形成了BEO@Zein/PVPPVA水凝胶伤口敷料,对BEO@Zein和水凝胶的微观形貌和结构进行表征,对水凝胶的抑菌性能、力学性能、溶胀保湿性、降解性、血液相容性进行研究。结果表明:BEO@Zein形成了以BEO为核、Zein为壳的纳米球形结构(平均粒径为56.3 nm),显著降低了BEO挥发性。BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶可以缓慢释放BEO,从而表现出优异的缓释抑菌性能。因此,BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶具有良好的抑菌持久性(超过72 h)。此外,水凝胶还表现出显著的抗细菌生物膜性能。BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶的力学性能、溶胀保湿性、降解性和血液相容性均表现良好。研究表明:BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶是一种良好的伤口敷料材料。

关键词：伤口敷料抑菌性能纳米罗勒精油纳米沉淀法水凝胶

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建筑蓄热原理及其设计参数

科学通报 2024年第11期69卷 1475-1490页

作者：刘衍毕冰藤乔宇豪杨柳刘加平绿色建筑全国重点实验室西安710055 西安建筑科技大学建筑学院西安710055 西安建筑科技大学交叉创新研究院西安710055

建筑蓄热是解决建筑热流作用不稳定的核心,通过建筑设计的方式,将建筑部件的“削峰填谷”效应与其他因素耦合,使建筑对热流的调控作用最大化,实现对室内热环境的优化.本文对建筑蓄热相关概念做了辨析,将“建筑蓄热”与“围护结构蓄热”... 详细信息

建筑蓄热是解决建筑热流作用不稳定的核心,通过建筑设计的方式,将建筑部件的“削峰填谷”效应与其他因素耦合,使建筑对热流的调控作用最大化,实现对室内热环境的优化.本文对建筑蓄热相关概念做了辨析,将“建筑蓄热”与“围护结构蓄热”,“保温”与“隔热”,“热惰性”、“热质量”以及“热惰性指标”等相似概念进行区分,总结了建筑蓄热的作用原理和基础模型,揭示了各向异性太阳辐射多过程传输与转化形成的“双高波谷温度波”效应,和部件蓄热、自然通风与长波辐射降温多种热作用形成的“双低波峰温度波”效应,提出了能够表征建筑系统蓄热能力的指标参数.通过对蓄热问题历史发展背景的挖掘和对相关研究现状的梳理,总结了我国在建筑蓄热研究中存在的问题.建筑蓄热在不同气候条件下的应用潜力差异显著,将相关气候指标应用到建筑热工设计分区之中是当务之急;建筑热工设计过度追求构件高指标,实际则是建筑整体低性能,亟需构建以建筑蓄热为代表的热工设计综合指标体系;亟需加强建筑蓄热基础理论研究,强化建筑蓄热与建筑设计之间的联系.

关键词：建筑节能建筑蓄热建筑热工建筑热流围护结构

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SiC纤维及其复合材料吸波性能研究进展

硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2131-2147页

作者：俞婷友金丹尹洪峰汤云任小虎袁蝴蝶孙可为西安建筑科技大学材料科学与工程学院

研发适用于不同复杂环境的高性能吸波材料对于军事和民用领域均具有重要意义。SiC纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀和电导率可调节等优点，且在极端环境下也能保持良好的性能，在吸波领域具有巨大应用潜力。本综述阐述了SiC纤维... 详细信息

研发适用于不同复杂环境的高性能吸波材料对于军事和民用领域均具有重要意义。SiC纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀和电导率可调节等优点，且在极端环境下也能保持良好的性能，在吸波领域具有巨大应用潜力。本综述阐述了SiC纤维的吸波机理，综合评述了改善SiC纤维吸波性能的4种途径，介绍了SiC纤维增强吸波复合材料的研究进展。在此基础上，对SiC纤维及其复合材料在吸波领域的发展进行了展望。

关键词：碳化硅纤维吸波性能阻抗匹配电磁损耗纤维增强复合材料

Ca2Mg2Al28O46对水泥窑过渡带用镁质耐火材料结构和性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2118-2130页

作者：胡越尹洪峰刘云辛亚楼刘宇驰汤云任小虎袁蝴蝶西安建筑科技大学材料科学与工程学院

水泥回转窑过渡带由于难于结窑皮和所用耐火材料热导率较高，窑壳外表面温度高，散热损失大。本工作以氢氧化镁、碳酸钙和煅烧α-氧化铝为原料合成出Ca2Mg2Al28O46，以此为骨料和烧结镁砂制备出方镁石–尖晶石–铝酸钙耐火材料。借助扫... 详细信息

水泥回转窑过渡带由于难于结窑皮和所用耐火材料热导率较高，窑壳外表面温度高，散热损失大。本工作以氢氧化镁、碳酸钙和煅烧α-氧化铝为原料合成出Ca2Mg2Al28O46，以此为骨料和烧结镁砂制备出方镁石–尖晶石–铝酸钙耐火材料。借助扫描电子显微镜、X-射线衍射仪等手段研究Ca2Mg2Al28O46的添加和烧成温度对镁质耐火材料结构和性能的影响。结果表明：1) Ca2Mg2Al28O46引入到镁质耐火材料中，因烧成过程方镁石存在使Ca2Mg2Al28O46发生分解，方镁石–尖晶石–铝酸盐三元体系在高温下形成液相，借助于液相辅助Kirkendall效应形成了孔洞实现了轻量化，并且随着Ca2Mg2Al28O46加入量增加，材料显气孔率升高，体积密度、耐压强度和荷重软化温度降低；相同Ca2Mg2Al28O46加入量，降低Ca2Mg2Al28O46粒度可使上述提及性能提高。2)随着烧成温度升高，材料的显气孔率降低、体积密度增加，但耐压强度并未升高，荷重软化温度保持在1 540℃以上较高的水平，当加入10%（质量分数）、0.50～1.00 mmCa2Mg2Al28O46颗粒，材料在1 700℃烧成时荷重软化温度可达1 603℃。3) 1 350℃侵蚀实验结果表明，引入10%粒度为0.088～0.500 mm Ca2Mg2Al28O46颗粒的样品，在1 650℃烧成具有最好的抗水泥物料侵蚀性能。

关键词：钙镁铝氧化物 Kirkendall效应镁质耐火材料抗水泥侵蚀水泥窑过渡带

激光二极管端泵方形Tm:YAG复合晶体的热效应

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 129-138页

作者：任嘉欣李隆李昕阳杨恒鑫纪玉潇张春玲西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学应用物理研究所陕西西安710055

为了有效解决激光二极管端面泵浦激光晶体引起的热效应问题,引入复合晶体的概念,通过两种复合晶体模型(即单端键合和双端键合)来降低激光晶体的热效应。根据激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点,建立端面泵浦方形Tm:YAG复合晶体热模型,... 详细信息

为了有效解决激光二极管端面泵浦激光晶体引起的热效应问题,引入复合晶体的概念,通过两种复合晶体模型(即单端键合和双端键合)来降低激光晶体的热效应。根据激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点,建立端面泵浦方形Tm:YAG复合晶体热模型,利用热传导理论,用有限元分析法对复合晶体的温度场、热应力场和形变量进行了数值计算,分析了单端/双端键合方式、未掺杂晶体长度、增益晶体长度对方形复合晶体内部温度场及形变量的影响。结果表明,平衡状态下,激光二极管泵浦功率为30 W、泵浦光斑半径为400μm时,YAG晶体厚度c_(1)为1 mm,增益晶体厚度c_(2)为1.5 mm,方形单端键合和双端键合的Tm:YAG复合晶体内部最大温升分别为81.2、77.9℃;内部最大应力分别为146、104 MPa;热形变量为0.468、0.172μm。可见,复合晶体能有效缓解晶体的温升和热形变,且双端键合的方式降低晶体热效应的效果更好。当增益晶体厚度为2.6 mm以上时,两种键合方式对复合晶体内部最大温升的影响基本保持一致。该研究为方形Tm:YAG复合晶体的增益晶体厚度、未掺杂晶体厚度的选择提供了参考依据,也为实现Tm:YAG激光器高功率输出目标提供了理论指导。

关键词：激光二极管温度场热形变复合晶体单端键合双端键合