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电极结构对电除尘器内电流体场影响的实验与模拟研究

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电工技术学报 2024年第16期39卷 5172-5181页

作者：李庆郭朋朋武磊张银楠乔音音何寿杰河北大学物理科学与技术学院保定071002

为了进一步提高电除尘器的除尘效率,该文采用数值模拟与实验相结合的方法研究了电极结构对电除尘器内电场特性及电流体场分布的影响。使用高速离子射流耦合电流体场的模拟方法建立了数值模型,分析了电除尘器内电流体状态及阳极板附近流... 详细信息

为了进一步提高电除尘器的除尘效率,该文采用数值模拟与实验相结合的方法研究了电极结构对电除尘器内电场特性及电流体场分布的影响。使用高速离子射流耦合电流体场的模拟方法建立了数值模型,分析了电除尘器内电流体状态及阳极板附近流速,同时使用粒子图像测速法对两种电极结构在不同电压下的电流体状态进行了测定。结果表明,错位板结构可以增强电晕放电强度,降低起晕电压,相较于线板式结构,起晕电压降低了29.41%,电晕电流提升近一倍。电压越高,电流体场受放电极产生的高速离子射流影响越大。入口风速会影响电流体场状态,当入口风速为0m/s时,电流体状态呈对称的双螺旋结构;入口风速提升至0.1m/s时,涡旋被挤压变形;继续增大入口风速,涡旋变形程度加大,且靠近入口处涡旋消失。错位板结构能显著降低收尘极板附近流速,当入口风速为0.9 m/s时,线板式与错位板除尘器收尘极板前1 cm平均流速分别为1.28 m/s和0.68 m/s。相比于采用普通的多物理场耦合方法,采用高速离子射流耦合电流体场方法得到的模拟结果与实验结果更加符合。

关键词：电流体场错位板离子风数值模拟粒子图像测速法

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基于T形四周期谐振慢波结构的X波段高功率微波产生技术的理论与仿真

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物理学报 2024年第9期73卷 95-102页

作者：骆新耀薛宇哲徐彻杜创洲刘庆想西南交通大学物理科学与技术学院成都610031

优化设计了T形四周期谐振慢波结构,并进行了高频理论分析.利用镜像法将T形波导单元进行脊波导化等效设计,并通过等效电路分析了等效脊波导的高频特性,由此进行T形波导的谐振频率与结构解析理论分析.在此基础上构造了T形四周期谐振慢波结... 详细信息

优化设计了T形四周期谐振慢波结构,并进行了高频理论分析.利用镜像法将T形波导单元进行脊波导化等效设计,并通过等效电路分析了等效脊波导的高频特性,由此进行T形波导的谐振频率与结构解析理论分析.在此基础上构造了T形四周期谐振慢波结构,对该结构进行色散特性分析,确定谐振模式和频率,得到了模式同步电压范围.最后基于提出的T形周期谐振慢波结构进行对应的相对论扩展互作用辐射源的仿真验证.通过三维粒子仿真模拟分析及优化设计,在448 kV注电压、400 A注电流和0.4 T的均匀轴向磁场条件下,得到了频率为9.8 GHz、平均输出功率71.4 MW的高功率微波,对应电子效率为39.8%.本文提出的以T形波导为单元的新型谐振慢波结构有效地利用较少周期实现高效率、高功率微波产生,为高功率微波科学提供了有效的高频结构的紧凑化方案.

关键词：高功率微波扩展互作用慢波结构渡越辐射振荡器

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渐近安全引力下的黑洞阴影和光环

物理学报 2024年第1期73卷 98-107页

作者：李慧玲黄雨萌杨承宇沈阳师范大学物理科学与技术学院沈阳110034

重点讨论了薄盘吸积与渐近安全(asymptotically safe,AS)引力修正参数对黑洞阴影和光环的影响.对于薄盘吸积,黑洞的暗区就是黑洞的阴影,而明亮的光环则是由直接像、透镜环和光子环组成的.对于吸积盘辐射源比强度,考虑了3个不同辐射轮廓... 详细信息

重点讨论了薄盘吸积与渐近安全(asymptotically safe,AS)引力修正参数对黑洞阴影和光环的影响.对于薄盘吸积,黑洞的暗区就是黑洞的阴影,而明亮的光环则是由直接像、透镜环和光子环组成的.对于吸积盘辐射源比强度,考虑了3个不同辐射轮廓模型.对辐射起始于最内圆轨道的二阶衰减函数模型,直接像、透镜环和光子环可以明显区分.直接像对黑洞光环亮度贡献最大,透镜环对光环亮度贡献很小,而光子环的贡献几乎可以忽略,且对应观测强度的峰值随AS引力参数的增加而减小,即对应光环亮度随修正参数的增大而变暗.对于辐射起始于光子球半径的三阶衰减函数模型,透镜环和光子环叠加在直接像上,使观测强度出现新的极值.这一极值随AS引力修正参数的增加而增加,且使得黑洞光环的亮度更亮.对辐射起始于事件视界的反三角衰减函数模型,透镜环和光子环在直接像上的叠加范围更大,观测到的光环更宽,且AS引力参数值越小,透镜环和光子环越难区分,黑洞光环的亮度越大.总之,研究表明,黑洞阴影半径的大小随AS修正参数的增加而减小,对于不同的AS引力修正参数,辐射源光强度、尤其是观测强度的辐射轮廓存在显著差异,导致黑洞的阴影和亮环明显不同.

关键词：黑洞阴影光环透镜环渐近安全引力

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引力透镜时间延迟研究进展

科学通报 2024年第1期69卷 80-95页

作者：廖恺武汉大学物理科学与技术学院武汉430072

引力透镜效应是天文学研究经常用到的重要工具.这个效应中一个有趣的现象是同一天体源在某些情形下能够产生多个像.这些像依次到达地球并被人们观测到.它们之间的到达时间差称为时间延迟,携带着丰富的天文学信息.针对不同的天体源,人们... 详细信息

引力透镜效应是天文学研究经常用到的重要工具.这个效应中一个有趣的现象是同一天体源在某些情形下能够产生多个像.这些像依次到达地球并被人们观测到.它们之间的到达时间差称为时间延迟,携带着丰富的天文学信息.针对不同的天体源,人们发展出特定的观测策略和算法来测量时间延迟.传统的时间延迟观测源为透镜化的类星体.它们的时间延迟是通过对比光变曲线来测量的.在韦布望远镜时代,类星体时间延迟将给出准确的哈勃常数测量值,以期解决当前“哈勃常数争论”.同时,随着时域天文学时代的开启,透镜化的瞬变源,例如各类型的超新星、伽马射线暴及其余辉、快速射电暴和引力波也将被人们大量观测到.对于这些源,时间延迟测量有可能变得更加容易和准确.瞬变源透镜系统将带给我们更多关于引力本性、暗物质性质以及宇宙膨胀的信息.本文基于国内外在时间延迟领域的最新研究进展,介绍了时间延迟的测量方法、测量现状以及它在检验基础物理、研究天体物理和宇宙学方面的应用.

关键词：引力透镜时间延迟类星体瞬变源宇宙学

BNZ组分对KNN基无铅压电陶瓷结构和性能的影响

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材料研究学报 2024年第1期38卷 51-60页

作者：李博森廖忠新高大强兰州大学物理科学与技术学院兰州730030

制备铌酸钾钠-锆酸铋钠(1-x)K_(0.48)Na_(0.52)Nb_(0.96)Sb_(0.04O3-x)(Bi_(0.5)Na_(0.5))ZrO_(3)二元系无铅压电陶瓷并表征其结构和性能,研究了BNZ组分对其结构和性能的影响。结果表明,这种系列压电陶瓷具有典型的钙钛矿结构。x=0.04... 详细信息

制备铌酸钾钠-锆酸铋钠(1-x)K_(0.48)Na_(0.52)Nb_(0.96)Sb_(0.04O3-x)(Bi_(0.5)Na_(0.5))ZrO_(3)二元系无铅压电陶瓷并表征其结构和性能,研究了BNZ组分对其结构和性能的影响。结果表明,这种系列压电陶瓷具有典型的钙钛矿结构。x=0.04的这种陶瓷最为致密,其相对密度为97.43%;压电性能最优:d_(33)=463 pC/N、k_(p)=0.55、Q_(m)=37。这种陶瓷材料在室温下处于三方-四方(R-T)两相共存状态并具有纳米畴结构,使其压电性能优异。

关键词：无机非金属材料压电陶瓷铌酸钾钠纳米畴温度稳定性

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植入式生物可降解电化学储能器件的研究进展

中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 786-802页

作者：马煜淇盛鸿伟张浩硕兰伟兰州大学物理科学与技术学院兰州730000

新型生物可降解的植入式医疗电子器件在个性化健康监测和疾病的精准诊疗方面展现出巨大的应用潜力.然而,真正实现临床应用还面临着诸多挑战,尤其是缺乏与之相匹配的生物可降解能源器件.现有的植入式电池体积庞大、封装坚硬,与柔软的生... 详细信息

新型生物可降解的植入式医疗电子器件在个性化健康监测和疾病的精准诊疗方面展现出巨大的应用潜力.然而,真正实现临床应用还面临着诸多挑战,尤其是缺乏与之相匹配的生物可降解能源器件.现有的植入式电池体积庞大、封装坚硬,与柔软的生物组织机械失配.此外,电池所使用材料包含有毒有害物质,植入体内后存在严重的安全隐患,更重要的是服役结束后需要通过二次手术移除,这给患者带来了极大的身体和经济负担.具有瞬态特性和良好生物相容性的柔性供能器件为解决以上问题提供了新的途径.其中,生物可降解电化学储能器件具有独立的供电能力,基本不受外部条件约束,这与植入式医疗电子的特殊应用场景完美契合.基于此,本文重点综述了面向植入式医疗电子应用的生物可降解电池及超级电容器的最新研究进展,根据器件构型对其进行了分类讨论,内容包括工作原理、材料选择、电化学性能、降解行为等.最后探讨了各自所面临的一些问题和挑战,并对未来的发展方向进行了展望.

关键词：植入式医疗电子生物可降解电池超级电容器

辅助放电下刷状空气等离子体羽的放电特性和参数诊断

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物理学报 2024年第8期73卷 209-217页

作者：张雪雪贾鹏英冉俊霞李金懋孙换霞李雪辰河北大学物理科学与技术学院保定071002 黑龙江工业学院电气与信息工程学院鸡西158100

大气压等离子体射流(APPJ)能产生富含活性粒子的等离子体羽,在众多领域具有广泛的应用前景.从应用角度考虑,如何产生大尺度弥散等离子体羽是APPJ研究的热点之一.目前,利用惰性气体APPJ已经能产生令人满意的大尺度等离子体羽,但从经济性... 详细信息

大气压等离子体射流(APPJ)能产生富含活性粒子的等离子体羽,在众多领域具有广泛的应用前景.从应用角度考虑,如何产生大尺度弥散等离子体羽是APPJ研究的热点之一.目前,利用惰性气体APPJ已经能产生令人满意的大尺度等离子体羽,但从经济性上考虑,如何产生大尺度空气等离子体羽更具有应用价值.针对于此,本工作设计了一个具有辅助放电的APPJ,产生了大尺度刷形空气等离子体羽.结果表明,刷状空气等离子体羽可以在一定电压峰值(Vp)内产生,并且随着Vp增大等离子体羽的长度和发光强度都增大.电压和发光信号波形表明,每半个电压周期最多会有一次放电.每半个电压周期的放电概率和光脉冲的强度都随着Vp增大而增大,但放电起始时刻的电压值会随着Vp增大而降低.高速影像研究表明弥散刷形空气等离子体羽和小尺度空气等离子体羽的产生机制类似,均源于分叉正流光的时间叠加.此外,采集了刷形空气等离子体羽的发射光谱,并利用其对放电的电子温度、电子密度、分子振动温度和气体温度进行了研究.结果表明,等离子体羽的气体温度较低,且基本不随Vp变化.然而电子密度、电子温度和分子振动温度均随着Vp增大而升高.利用激光诱导荧光光谱技术研究了等离子体羽的OH浓度,发现OH分布较为均匀,且其浓度随着Vp增大而增大.最后,对这些变化规律进行定性分析.

关键词：等离子体射流空气等离子体羽发射光谱等离子体参数

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声悬浮条件下双水相液滴的蒸发与相分离

物理学报 2024年第3期73卷 153-160页

作者：贺华丹钟琦超解文军西北工业大学物理科学与技术学院西安710129

采用声悬浮无容器处理技术,研究了聚乙二醇-硫酸铵(PEG-AMS)双水相液滴的蒸发与相分离过程.双水相液滴蒸发过程中,液滴赤道直径的平方d^(2)随时间线性减小,同时液滴横纵比γ随时间线性增大.初始处于单相区的液滴随着水分蒸发可以跨越到... 详细信息

采用声悬浮无容器处理技术,研究了聚乙二醇-硫酸铵(PEG-AMS)双水相液滴的蒸发与相分离过程.双水相液滴蒸发过程中,液滴赤道直径的平方d^(2)随时间线性减小,同时液滴横纵比γ随时间线性增大.初始处于单相区的液滴随着水分蒸发可以跨越到双相区,进而发生相分离.声悬浮状态下PEG-AMS双水相液滴的相分离分为3个阶段:首先液滴内部形成富PEG相微滴,然后富PEG相微滴发生碰撞凝并同时向外迁移,最终液滴形成水平分层结构.对比分析了不同横纵比及不同成分的双水相液滴的蒸发和相分离过程,发现横纵比γ越大,富PEG相体积分数越小,则液滴蒸发速率越快;横纵比γ越大,富PEG相体积分数越大,则液滴相分离越快.这些发现有助于深入理解声悬浮条件下液滴的运动特性、蒸发动力学和相分离规律,并为材料的声悬浮无容器制备和加工提供依据.

关键词：声悬浮双水相液滴蒸发相分离

静电悬浮条件下液态Zr_(60)Ni_(25)Al_(15)合金的热物理性质与快速凝固机制

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物理学报 2024年第8期73卷 287-295页

作者：金英捷耿德路林茂杰胡亮魏炳波西北工业大学物理科学与技术学院西安710072

采用静电悬浮实验技术测定了液态Zr_(60)Ni_(25)Al_(15)合金的热物理性质,并研究了其深过冷快速凝固过程.实验发现,液态合金所获得的最大过冷度可达316 K(0.25TL),其密度和表面张力与温度呈线性关系,而黏度则随温度呈指数变化.当过冷度... 详细信息

采用静电悬浮实验技术测定了液态Zr_(60)Ni_(25)Al_(15)合金的热物理性质,并研究了其深过冷快速凝固过程.实验发现,液态合金所获得的最大过冷度可达316 K(0.25TL),其密度和表面张力与温度呈线性关系,而黏度则随温度呈指数变化.当过冷度小于259 K时,凝固过程中发生两次再辉现象,分别对应着二相(Zr_(6)Al_(2)Ni+Zr_(5)Ni_(4)Al)共晶和三元(Zr_(6)Al_(2)Ni+Zr_(5)Ni_(4)Al+Zr_(2)Ni)共晶的快速生长.若过冷度超过259 K,凝固过程只发生一次再辉,3个化合物相均可从合金熔体中独立形核,形成三元不规则共晶组织.理论计算和实验表明,小过冷时Zr_(6)Al_(2)Ni相优先形核,而当过冷度足够大时,三相能够同时形核.

关键词：静电悬浮液态金属快速凝固共晶生长