检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：刘池坤大连理工大学

学位级别：硕士

搅拌摩擦焊接(Friction Stir Welding,FSW)是一种新型的固态连接技术,自发明以来已经广泛应用于铝合金、镁合金等金属材料的焊接。FSW中焊缝的质量对接头的可靠性具有重要影响,如何强化焊接过程中焊缝的形成,理解其微观结构演化与力学... 详细信息

搅拌摩擦焊接(Friction Stir Welding,FSW)是一种新型的固态连接技术,自发明以来已经广泛应用于铝合金、镁合金等金属材料的焊接。FSW中焊缝的质量对接头的可靠性具有重要影响,如何强化焊接过程中焊缝的形成,理解其微观结构演化与力学性能强化机理尤为重要。通过数值模拟研究FSW过程可以省去大量重复的实验,降低研究成本,并且可以快速分析不同参数和工艺条件对焊接接头性能的影响。因此,本文建立了水下、铜中间层两种强化工艺下的FSW数值计算模型,通过实验进行验证,并分析了焊接参数对材料性能的影响。本文研究内容主要包括: 第一,建立了AA2024合金FSW和水下搅拌摩擦焊接(FSWUW)过程中的数值计算模型。首先,利用有限元传热模型计算FSW和FSWUW的温度历史,通过测温仪对温度模型进行验证。其次,将温度历史代入到蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)模型中,模拟搅拌区内的晶粒生长过程,通过光学显微镜对MC模型进行验证。最后,结合力学性能计算模型模拟沉淀的溶解、析出和长大过程,从而计算焊缝的硬度,并通过维氏硬度仪对硬度值进行验证。结果表明,FSWUW由于水冷作用,焊接峰值温度相比于FSW显著降低,冷却速率大幅提高,搅拌区平均晶粒尺寸减小,接头软化区域的硬度值增加。第二,基于FSWUW的数值计算模型,进一步讨论了工艺参数对FSWUW微观结构和力学性能的影响。发现在FSWUW中,随着搅拌头平移速度的增加,平均晶粒尺寸减小,最大冷却速率减小,屈服强度和硬度升高。随着搅拌头旋转速度的增加,平均晶粒尺寸增大,最大冷却速率增大,屈服强度和硬度降低。第三,采用以搅拌区开缝的方式在铝合金板中加入黄铜中间层,基于AA2024铝合金FSW的数值计算模型,引入铜弥散颗粒强化项,建立铜中间层搅拌摩擦焊接(FSWWI)的数值计算模型。并对加工后的试样进行微观晶粒形貌观测和硬度测试,验证模型的有效性。研究发现FSWWI相比于FSW,峰值温度略有增加,搅拌区平均晶粒尺寸减小,搅拌区硬度值有所增加。

关键词：搅拌摩擦焊接移动热源微观组织数值计算模型

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一种分格连续数值模型检索方法

一种分格连续数值模型检索方法

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作者：王秀菊 211188 江苏省南京市江宁区科学园龙眠大道629号

本发明公开了一种分格连续数值模型检索方法，所述方法包括如下步骤：对预构建的几何地质模型进行分割得到节点和单元结构信息；根据整体模型的节点坐标确定模型范围，将模型范围划分为若干个格子；根据单元的形心坐标估计单元所处的格... 详细信息

标准号: CN111414654B

本发明公开了一种分格连续数值模型检索方法，所述方法包括如下步骤：对预构建的几何地质模型进行分割得到节点和单元结构信息；根据整体模型的节点坐标确定模型范围，将模型范围划分为若干个格子；根据单元的形心坐标估计单元所处的格子编号，将所有单元以及构成单元的面元划分到相应的格子中；对每个格子内的单元、面元进行属性分析并判断，并做剔除处理；再对所有格子间、模型边界上的面元进行二次判断剔除处理，最终根据剩余的孤立面元判断模型的几何连接问题，该方法对复杂模型检查的时间可由几天缩短到几十分钟，可明显降低模型检查的时间、并可一次性检查出多类错误，保证数值计算模型的有效性，防止因模型错误导致计算返工。

关键词：格子面元剔除单元结构信息数值计算模型一次性检查错误导致地质模型复杂模型构成单元节点坐标模型边界模型检查属性分析数值模型整体模型坐标估计返工分格构建形心检索孤立分割检查保证

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喀斯特地层地铁隧道爆破施工诱发围岩变形破坏特征研究

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工程技术研究 2025年第1期10卷 11-13,113页

作者：戴四化深圳市地铁集团有限公司广东深圳518031

为研究喀斯特地区溶洞空间位置对地铁隧道爆破施工的影响,文章依托深圳地铁16号线某区间爆破施工工程,基于数值计算程序和Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程,采用JH-2本构模型,研究喀斯特地铁隧道爆破施工诱发的围岩变形破坏特征,探讨了... 详细信息

为研究喀斯特地区溶洞空间位置对地铁隧道爆破施工的影响,文章依托深圳地铁16号线某区间爆破施工工程,基于数值计算程序和Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程,采用JH-2本构模型,研究喀斯特地铁隧道爆破施工诱发的围岩变形破坏特征,探讨了地铁隧道爆破施工对溶洞的影响和围岩变形、损伤特征,提出了地铁隧道侧方溶洞是重点防护位置,研究内容可为类似项目提供参考。

关键词：地铁隧道爆破施工喀斯特围岩变形数值计算模型

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隧道喷膜防水衬砌结构力学性能及其影响因素研究

隧道喷膜防水衬砌结构力学性能及其影响因素研究

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作者：何斌西南交通大学

学位级别：硕士

隧道喷膜防水衬砌结构(Composite Shell Lining,简称CSL结构)与单层衬砌结构(Single Shell Lining简称SSL结构)和复合式衬砌结构(Double Shell Lining,简称DSL结构)在构造形式和力学性能方面存在一定的差异。由于目前对喷膜防水衬砌结... 详细信息

隧道喷膜防水衬砌结构(Composite Shell Lining,简称CSL结构)与单层衬砌结构(Single Shell Lining简称SSL结构)和复合式衬砌结构(Double Shell Lining,简称DSL结构)在构造形式和力学性能方面存在一定的差异。由于目前对喷膜防水衬砌结构的力学特性和计算分析理论认识尚有不足,导致在实际工程中无法有效地对隧道衬砌结构进行合理的结构设计和防水性能控制。为了探明隧道喷膜防水衬砌结构的力学特性及其影响因素,提出较为合理的衬砌结构计算和设计方法,论文对CSL梁的复合作用程度和隧道喷膜防水衬砌结构的力学特性及其影响因素开展了研究。 (1)对CSL、DSL及SSL梁试件开展了四点压弯试验,探明了CSL梁在加载过程中裂缝扩展的规律,分析了CSL梁跨中挠度、跨中纵向应变及梁端相对位移随荷载的变化规律,在荷载为20 k N时,定量计算了CSL梁的复合作用程度,结果表明,CSL梁的复合作用程度在0.35～0.7之间。 (2)使用ABAQUS软件,建立CSL梁基于内聚力单元的数值计算模型,通过与试验结果对比分析,校核了模型的界面参数,并分析了界面刚度对CSL梁复合作用程度的影响。结果表明,在弹性范围内,使用内聚力单元可以很好地模拟防水膜与混凝土的黏结,CSL梁的复合作用程度会随界面刚度的增大而增加。 (3)对隧道喷膜防水衬砌结构的力学行为及复合作用的失效机理进行了理论分析,建立了隧道喷膜防水衬砌结构基于内聚力单元的地层—结构数值计算模型,对其内力、位移及界面应力等进行了计算,并与复合式衬砌结构进行了对比分析。结果表明,隧道喷膜防水衬砌结构的复合作用会降低二衬在弯矩和轴力联合作用下的安全性。 (4)对国内外地下工程中常见的防水涂料按照黏结性能进行了分类,并拟定了每种防水膜的计算界面参数,分析了界面参数、防水膜类型及防水膜位置对喷膜防水衬砌结构力学性能的影响规律。

关键词：隧道工程喷膜防水衬砌数值计算模型力学性能影响因素四点压弯试验

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水基阀用密封件摩擦特性

水基阀用密封件摩擦特性

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作者：魏李玉太原理工大学

学位级别：硕士

水液压传动技术有绿色无污染、环境友好、安全可靠等优点,逐渐成为未来液压传动的一个发展方向。在井下,乳化液是控制系统中的液压阀常用的液压传动介质,乳化液的泄漏会造成地下水和土壤的污染,已经不能满足煤矿开采时绿色可持续的需求... 详细信息

水液压传动技术有绿色无污染、环境友好、安全可靠等优点,逐渐成为未来液压传动的一个发展方向。在井下,乳化液是控制系统中的液压阀常用的液压传动介质,乳化液的泄漏会造成地下水和土壤的污染,已经不能满足煤矿开采时绿色可持续的需求。液压阀作为液压控制系统的关键元件,且煤矿井下综采工作面电液控制系统中所有液压阀均为水基阀。由于水基介质黏度低,加上液压系统压力高(31.5-40MPa),必须采用接触式密封,且密封件大多数为橡胶材质,由于水的润滑性弱,橡胶和阀杆之间的摩擦力不可忽视,其密封摩擦力直接决定着液压阀的动态响应特性,对液压控制系统的可靠性、稳定性有着重要意义。水基介质黏度低、润滑性弱,水基液压阀的密封摩擦和泄漏等问题更加突出。因此研究水基阀密封件的摩擦特性,对提高水基液压阀的控制特性和可靠性有重要意义。本论文以水基阀用密封件为研究对象,通过摩擦力数值计算模型、有限元仿真摩擦力计算方法和摩擦力实验测试相结合的方法,对水基阀用密封件的摩擦特性进行研究。首先介绍了往复密封结构的有限元分析研究和往复密封摩擦特性研究理论的发展,主要分为弹性流体动力润滑理论与流体动力逆解法理论,叙述了往复密封摩擦力实验测试方法和装置,总结了现有研究的现状,确定了研究路线和研究内容。为准确分析密封接触区流体与密封件之间的相互作用机理,基于流体动力逆解法和弹性变形理论,考虑表面粗糙度和流体空化效应的影响,建立水基阀用密封件摩擦力数值计算模型。通过ANSYS对O形圈和星形圈进行有限元分析,得到O形圈和星形圈静接触压力和接触长度;通过离散的方法求解雷诺方程和弹性变形方程,通过MATLAB程序计算往复密封的摩擦力;通过动态往复实验测试的结果与构建的数值模型结果进行对比,模型结果与实验结果吻合度较高,验证了模型的合理性。通过ANSYS软件进行固体力学仿真求解形变和接触性能,在此基础上通过数值仿真和有限元法探究水基阀用密封件的摩擦特性。从微观角度分析往复速度、流体压力、预压缩率等参数对摩擦力和油膜分布等特性的影响。设计搭建动态往复密封摩擦力测试实验台,分析O形圈和星形圈的摩擦力特性。结果表明,活塞杆速度增大,进程摩擦力减小,回程的摩擦力增大。流体压力、预压缩率和表面粗糙度增大,进程和回程的摩擦力均增大,密封接触区真实油膜厚度变化幅度较小。通过实验发现,当流体压力小于17MPa时,星形圈进程和回程的摩擦力数值更小,流体压力超过20MPa时,O形圈进程和回程的摩擦力数值更小。由此,在不同的流体压力区间,可以通过选择合适的密封圈类型来获得更小的摩擦力。论文的研究成果阐述了水基阀用密封件的摩擦特性,可以为水基介质液压往复密封的设计和选型提供参考,为水基阀用密封件摩擦特性提供实验参考和理论指导。

关键词：水基阀用密封件数值计算模型有限元法摩擦力

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考虑剪切接触与碎屑充填的裂隙渗流模型与数值分析

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中南大学学报（自然科学版） 2019年第7期50卷 1677-1685页

作者：潘东东李术才许振浩杜毓超施雪松高斌王文扬山东大学岩土与结构工程研究中心

为研究大尺度裂隙内部复杂的渗流规律,综合分析裂隙面粗糙度、初始裂隙宽度、剪切过程裂隙接触面积以及剪切碎屑对渗流的影响,提出一种考虑剪切接触与碎屑充填的裂隙渗流模型并开展多种工况下的数值实验研究。研究结果表明:当裂隙相对... 详细信息

为研究大尺度裂隙内部复杂的渗流规律,综合分析裂隙面粗糙度、初始裂隙宽度、剪切过程裂隙接触面积以及剪切碎屑对渗流的影响,提出一种考虑剪切接触与碎屑充填的裂隙渗流模型并开展多种工况下的数值实验研究。研究结果表明:当裂隙相对接触率低于15%时,等效水力宽度数值计算结果与理论计算结果基本吻合,当裂隙接触面积继续增大,两者计算结果出现较大偏差;当裂隙表面模型增加相同的分形维数时,渗流体积流量减小愈加明显;分形维数为2.4的裂隙模型接触率变化范围为19.3%~29.2%,但稳定体积流量仅为初始状态的0.20%,说明剪切过程裂隙接触面积对渗流的影响与其分布状态密切相关,其影响远大于仅改变裂隙接触面积的影响;渗流方向与剪切位移方向对渗流的影响同样是通过改变裂隙接触分布状态实现,优势导水通道对渗流规律的影响起主导作用;裂隙剪切过程所产生的岩石碎屑对渗流规律存在较大影响,出口流量稳定值分别为未考虑裂隙碎屑充填模型的27.1%和32.4%,且裂隙初始宽度越小,影响越显著。

关键词：大尺度裂隙数值计算模型剪切过程接触面积剪切碎屑

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GFRP-RC柱受压破坏机制、试验及设计理论研究

GFRP-RC柱受压破坏机制、试验及设计理论研究

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作者：谢华武汉理工大学

学位级别：博士

钢筋的锈蚀常会导致混凝土结构出现承载力下降、变形增大和使用寿命降低等现象,严重影响混凝土结构的耐久性能。采用无机纤维增强(Fiber Reinforced Plastic,FRP)筋代替钢筋是目前解决混凝土结构中钢筋锈蚀的有效方法。鉴于FRP筋优越的... 详细信息

钢筋的锈蚀常会导致混凝土结构出现承载力下降、变形增大和使用寿命降低等现象,严重影响混凝土结构的耐久性能。采用无机纤维增强(Fiber Reinforced Plastic,FRP)筋代替钢筋是目前解决混凝土结构中钢筋锈蚀的有效方法。鉴于FRP筋优越的抗拉性能,其常应用于混凝土受弯构件中,不同研究学者对FRP-RC受弯构件的力学性能进行了详细的分析,各国规范也给出了针对性的设计条文。然而,在实际腐蚀环境中,柱与腐蚀物质接触更密切(比如直接浸泡在海水中),柱中的钢筋更容易腐蚀。因此,FRP-RC柱的研究也逐渐兴起。目前FRP-RC柱的研究还存在众多不足,主要表现在:细长柱的偏心受压性能还未得到有效分析与研究;FRP-RC柱的正常使用极限状态未得到关注。此外,由于缺少FRP-RC柱的研究成果和试验数据支撑,还未有规范给出FRP-RC柱的具体设计指导条文。为此,本文以GFRP-RC柱为主要研究对象,并对其进行系统的受压性能分析和设计理论研究,主要得到以下结论:1.以后续GFRP-RC柱的受压性能试验和设计理论为导向,对试验采用的GFRP筋进行了力学性能、粘结性能和耐久性能试验,为后续章节GFRP-RC柱的受压性能试验和设计理论的搭建提供基本材料参数和性能验证。通过力学材性试验分析了GFRP筋的性能,建立了基于Weibull分布模型的GFRP筋抗拉强度与有效体积之间的关系;通过粘结试验研究了所用GFRP筋与混凝土粘结滑移破坏机理;通过耐久性能试验分析了GFRP筋在混凝土环境中的腐蚀机理,并建立了基于Arrheneius理论的耐久性预测模型,同时验证了运用GFRP筋替换钢筋解决锈蚀问题是有效可行的。2.以配筋率、箍筋形式和箍筋间距为试验设计参数,完成了8根GFRP-RC短柱的轴压试验。从GFRP筋应变发展过程的角度出发详细分析了GFRP-RC短柱在轴压荷载作用下的破坏和工作机理;对比了不同箍筋形式对GFRP-RC柱力学性能的影响;分析了试验过程中GFRP纵筋对柱承载力的贡献,并以此建立了GFRP-RC短柱极限承载力计算方法。3.以偏心率、长细比和配筋率为试验设计参数,完成了11根GFRP-RC细长柱的轴压和偏压试验。分别从试件破坏方式、变形性能、承载力变化趋势以及混凝土和筋材应变发展对GFRP-RC细长柱的力学性能进行了系统的分析;以受拉区纵筋应变发展范围区分了GFRP-RC细长柱的不同破坏模式;从弯曲拉伸裂缝开展情况分析了GFRP-RC细长柱的正常使用性能。4.基于Newmark法,建立了偏心受压GFRP-RC柱的数值分析模型,并利用模型对GFRP-RC柱进行了二阶效应分析;基于二阶效应分析结果,对钢筋混凝土规范中的公式进行修正,建立了适用于偏心受压GFRP-RC柱的弯矩方法系数计算公式;根据静力平衡和应力协调条件建立了大小偏心不同破坏模式下偏心受压GFRP-RC柱的极限承载力计算公式,并与试验结果进行了对比验证。5.基于偏心受压GFRP-RC柱的力学性能,设定了其正常使用极限状态;采用扩展有限元法建立了可以准确模拟GFRP-RC偏心受压柱弯曲拉伸裂缝开展的有限元模型;利用有限元模型得到的GFRP-RC偏心受压柱参数分析结果,设定了正常使用极限状态下的混凝土压应变值,并以此推导了基于裂缝宽度限值的正常使用极限状态承载力计算公式。6.依据试验结果,分析了正常使用极限荷载状态下偏心受压GFRP-RC柱弯曲拉伸裂缝开展情况;探讨了控制正常使用荷载作用下偏心受压GFRP-RC柱弯曲拉伸裂缝宽度的必要性;建立了考虑GFRP筋与混凝土之间的粘结滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系的基础上弯曲拉伸裂缝数值计算模型。

关键词： GFRP筋 GFRP-RC柱轴压试验偏压试验弯曲拉伸裂缝数值计算模型承载力计算

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量子雷达典型目标散射截面特性研究

量子雷达典型目标散射截面特性研究

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作者：田志富战略支援部队信息工程大学

学位级别：硕士

量子雷达散射截面（Quantum Radar Cross Section,QRCS）是反映量子雷达目标散射特性的重要参数,是量子雷达技术中重要的研究内容之一。典型结构目标QRCS的研究将为量子探测提供目标散射特性的先验信息,为量子探测隐身目标的信号形式和... 详细信息

量子雷达散射截面（Quantum Radar Cross Section,QRCS）是反映量子雷达目标散射特性的重要参数,是量子雷达技术中重要的研究内容之一。典型结构目标QRCS的研究将为量子探测提供目标散射特性的先验信息,为量子探测隐身目标的信号形式和隐身目标结构的优化设计提供参考,对量子雷达原理样机的验证测试提供支撑。本文将建立各类典型结构目标的QRCS数值计算模型或封闭模型,全面分析模型中各参数的影响,明晰各类型结构目标的量子散射特性。本文将典型目标分为凸表面结构目标和凹表面结构目标来开展具体研究,其中将凸表面结构目标又细分为单曲面类型的凸表面结构目标和平面复合类型的凸表面结构目标。单曲面类凸表面结构目标以圆柱曲面为代表,平面复合类凸表面结构目标以长方体为代表,凹表面结构目标以二面角反射器为代表。本文的主要工作及创新点如下:一是针对单曲面类型凸表面体目标QRCS研究中缺乏目标参数对QRCS影响的定量描述,建立了单基地下圆柱曲面QRCS的封闭模型,解决了普遍使用的数值计算方法中存在计算量大、计算量与计算误差之间存在矛盾、分析曲面参数对QRCS的影响困难、不清楚QRCS较经典雷达散射截面（Classical Radar Cross Section,CRCS）存在的优势等问题。分析了不同电尺寸的圆柱曲面长度和曲率半径等模型参数的影响,对比了圆柱曲面量子雷达散射截面与经典雷达散射截面的封闭模型。封闭模型的分析和仿真结果都表明,圆柱曲面长度的电尺寸决定量子雷达散射截面的旁瓣数,曲率半径的电尺寸决定了量子雷达散射截面曲线的包络,量子雷达散射截面的整体强度与曲率半径的电尺寸成线性关系。圆柱曲面的量子雷达散射截面与经典雷达散射截面相比具有旁瓣增强的优势。二是针对平面复合类型凸表面体目标QRCS研究中三维散射特性缺乏定量描述的问题,在单光子脉冲的照射下,建立了长方体QRCS的封闭模型。利用建立的封闭模型第一次给出了三维物体QRCS的全方向图像。封闭模型结果与数值计算结果基本吻合,说明了封闭模型的有效性。仿真结果表明,QRCS在特殊视角附近存在主瓣坍缩效应。这种坍缩效应指当光子脉冲的入射方向偏离长方体面元的垂直方向时,QRCS的主瓣方向有明显的坍缩。随后利用封闭模型确定了坍缩效应与被照亮原子数之间的数量关系。除此之外,电大尺寸面元一侧这种坍缩效应被抑制,而电尺寸小的面元一侧,这种效应则会被放大。三是针对不同结构的凹表面目标的散射特性不明的问题,考虑一次散射和二次散射,提出了适合于任意结构二面角反射器的QRCS的数值计算方法,对不同二面角夹角和面元大小的二面角反射器的QRCS进行了仿真。结果表明二面角反射器夹角中央主要表现二次散射特性,而边缘方向主要表现一次散射特性。锐二面角反射器在夹角边缘位置有更强的散射强度。而钝二面角反射器表现出明显的一次散射峰,并随着二面角夹角的增大靠近角平分线方向。当探测不同面元大小比例的二面角反射器时,更大面元的一侧有更高的探测概率。二面角反射器的散射特性为量子雷达探测含二面角的目标提供具体的参考。四是针对目前二面角反射器二次散射QRCS的模型复杂程度高的问题,提出了二面角反射器QRCS的傅里叶模型,该模型可以采用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）进行快速计算,是分析二面角散射特性的有力工具。将傅里叶模型结果与数值计算结果进行对比,初步验证了其正确性。在此基础上,详细讨论了单光子脉冲的波长和二面角反射器面元大小对QRCS的影响。研究结果表明,从波长这单一因素看,利用小波长量子信号对二面角反射器有更好的可见性,量子散射强度与二面角面元大小成比例。相比于经典雷达,量子雷达在二面角反射器大角度范围内有更加稳定的探测性能,这对入射波波长和面元尺寸均不敏感。

关键词：量子雷达散射截面目标散射特性凸表面体目标凹表面体目标封闭模型数值计算模型傅里叶模型

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超快量子点光纤激光器激射特性的数值计算研究

超快量子点光纤激光器激射特性的数值计算研究

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作者：狄蕊杭州电子科技大学

学位级别：硕士

超快光纤激光器能够在辐射皮秒或飞秒超短脉冲的同时获得完美的光束质量,已经应用于医疗、工业、通信等大市场领域。目前商用化的超快光纤激光器以Er3+、Yb3+、Tm3+等稀土离子为增益介质,辐射波长集中在1μm、1.5μm以及2μm波段。正因... 详细信息

超快光纤激光器能够在辐射皮秒或飞秒超短脉冲的同时获得完美的光束质量,已经应用于医疗、工业、通信等大市场领域。目前商用化的超快光纤激光器以Er3+、Yb3+、Tm3+等稀土离子为增益介质,辐射波长集中在1μm、1.5μm以及2μm波段。正因为稀土离子的辐射波长较为固定、拓展困难,导致了现有超快光纤激光器对于辐射1.7μm等特需波长无能为力。半导体纳米晶体（量子点）的出现是一个理想的解决方案,量子点的辐射波长能够通过改变其尺寸进行调控,从而突破超快稀土光纤激光器的波长局限,并且量子点的发射截面较稀土离子大几个数量级,所以量子点作为增益介质具备灵活的波长选择能力和出色的增益性能。本论文通过数值模拟锁模量子点光纤激光器,研究超短脉冲启动动力学,分析量子点浓度、量子点光纤长度、被动光纤色散参数、滤波器参数等对输出特性的影响,证实了量子点光纤超短脉冲激射的可行性,系统给出了输出脉冲和光谱特性与谐振腔参数的关系。具体研究内容如下:（1）建立了超快量子点光纤激光器的数值计算模型,结合金兹伯格朗道方程和速率方程模拟了脉冲的启动过程以及激光在谐振腔内的演化过程,为后续分析提供理论模型。（2）在数值计算模型基础上引入反常色散,理论研究了反常色散超快量子点光纤激光器,实现了通信波段孤子脉冲的超快激射。其中,分别探索了泵浦功率、增益饱和能量、耦合器的分光比和可饱和吸收体饱和功率对激射特性的影响,发现:Ⅰ.存在最佳的泵浦功率——0.1W;Ⅱ.输出功率和光谱宽度随增益饱和能量的增加而增加,同时凯利边带也随之增强,并分析了强、弱凯利边带现象的成因;Ⅲ.可饱和吸收体的饱和功率存在最佳值,低于此值激光器不稳定,高于此值则输出的峰值功率随着饱和功率的提高而降低。最后,将量子点光纤激光器与掺铒光纤激光器所输出的传统孤子进行对比,证明提出的激光器在功率、脉宽以及缩短腔长方面具备优势。（3）在数值计算模型基础上引入全正常色散,理论研究了全正常色散超快量子点光纤激光器,实现了1.7μm的特殊波长耗散孤子超快激射。首先,观察并分析了耗散孤子的启动动力学;接着,研究了脉冲及光谱在谐振腔内的演化特性,分析了关键器件对激光脉冲的作用;然后,探索了稳态下谐振腔参数对耗散孤子特性的影响,获得最佳量子点光纤长度和掺杂浓度分别为0.3m和12×1021m-3,并得到了使脉冲稳定输出的被动光纤长度范围为0.2m-0.7m;最后,根据增益光纤掺杂浓度和长度对激光作用的相似性,探索了两者对耗散孤子的共同作用。（4）利用全正常色散超快量子点光纤激光器数值计算模型,实现了1.7μm波段的多波长超快激射,输出了时域为一对孤子、光谱包含17个波长的激光脉冲。其中,探索了该多波长激光的启动过程、谐振腔内的演化以及稳态的输出特性。发现相较于传统孤子和耗散孤子,由于该多波长光纤激光器的腔长较短,形成多波长机理复杂,因此对于腔内参数的变化较为敏感,变化规律不甚清晰。相对而言,被动光纤的长度对多波长激光的影响较为明显,呈现孤子宽度递增、峰值功率递减趋势。本论文引入量子点作为增益介质,为解决现有超快光纤激光器的波长局限问题提供新的方法,为量子点超快光纤激光器的构建提供理论依据。

关键词：量子点数值计算模型 1.7μm光纤激光器传统孤子耗散孤子多波长

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多孔盖板型太阳能平板空气集热器热性能研究

多孔盖板型太阳能平板空气集热器热性能研究

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作者：张旭龙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

太阳能具有清洁、无污染、取之不尽等特点,是最理想的可再生能源。近年来,太阳能热利用技术取得了飞速发展。太阳能平板空气集热器是一种重要的太阳能热利用装置,目前已经广泛应用于建筑供暖、农作物和木材干燥等领域。由于通过透明盖... 详细信息

太阳能具有清洁、无污染、取之不尽等特点,是最理想的可再生能源。近年来,太阳能热利用技术取得了飞速发展。太阳能平板空气集热器是一种重要的太阳能热利用装置,目前已经广泛应用于建筑供暖、农作物和木材干燥等领域。由于通过透明盖板散失大量热量以及集热器内部空气与集热板间的对流换热系数较小,导致传统的太阳能平板空气集热器集热效率低,其热性能亟需改进,借鉴无盖板渗透型集热器的工作原理,多孔盖板型太阳能平板空气集热器将传统的太阳能平板空气集热器的盖板改为多孔透明盖板,以期降低盖板温度减少热损失,提高集热器的热性能。本文建立了多孔盖板型太阳能平板空气集热器的数值计算模型;并利用已有实验数据验证了模型的准确性。其次对圆形孔口和条缝孔口两种盖板开孔形式进行了对比,结果表明圆形孔口的集热器热性能更好。然后利用数值计算模型研究了结构参数、集热层颜色、气象参数、系统参数对集热器热性能的影响。结果表明系统风量、集热层颜色和太阳辐射照度对集热器热性能影响更大,集热层发射率、环境温度、集热器高度、孔径和孔间距对集热器热性能影响很小。最后对多孔盖板型集热器热性能提升机理进行了分析。对比了传统的太阳能平板空气集热器和多孔盖板型太阳能平板空气集热器的热性能,并利用场协同原理对比分析了两种集热器的温度场和协同场。研究表明多孔盖板型集热器热性能优于传统的太阳能平板空气集热器,多孔盖板型集热器温度场与速度场的协同性更好。

关键词：多孔盖板太阳能平板空气集热器集热效率数值计算模型场协同原理

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