检索结果-内蒙古大学图书馆

电化学 2022年第4期28卷 48-58页

作者：孙士玮聂建军宋亦诚上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海大学力学与工程科学学院上海200444

本文研究了锂离子电池电极形状对电极锂化过程的影响,借助实验观测和数值模拟揭示锂离子固相、液相扩散和嵌锂电化学反应的相互竞争关系。在实验中,设计了基于CCD相机的电极锂化过程原位观测实验方案,对三种不同形状(圆形、方形、三角形... 详细信息

本文研究了锂离子电池电极形状对电极锂化过程的影响,借助实验观测和数值模拟揭示锂离子固相、液相扩散和嵌锂电化学反应的相互竞争关系。在实验中,设计了基于CCD相机的电极锂化过程原位观测实验方案,对三种不同形状(圆形、方形、三角形)电极的锂化过程进行实时观测,发现各种电极均存在锂化不均匀的现象,电极边缘锂化程度较高,而电极中心区域锂化程度较低。电极尖端曲率较大的位置更容易获得较多的锂离子嵌入,快速达到饱和,甚至发生锂枝晶沉积。数值模拟则揭示该锂化不均匀现象是电池内电场分布、电解液中锂离子浓度分布和活性材料中锂浓度分布综合影响的结果。电极形状的变化导致电解液内电场分布不均匀,使电解液中锂离子分布不均匀,最终出现锂化不均匀现象。本文揭示了电极形状对电极锂化过程的影响,增加了对锂离子电池锂离子输运、嵌入和扩散的竞争关系的理解,可为锂离子电池的设计和应用提供指导。

关键词：电极形状锂化过程原位观测曲率电场分布

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外部磁场作用下的电渣重熔数值模拟研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2023年第6期38卷 881-892页

作者：李兆辉郭加宏上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海200072

电渣重熔过程中的熔滴破碎对增加熔融金属与熔渣的接触面积、提高熔滴中非金属杂质的去除效率具有重要作用。该文建立了施加外部磁场条件下电渣重熔的三维瞬态数学模型,数值模拟了外加静磁场和外加交变磁场条件下金属熔滴的滴落演化过程... 详细信息

电渣重熔过程中的熔滴破碎对增加熔融金属与熔渣的接触面积、提高熔滴中非金属杂质的去除效率具有重要作用。该文建立了施加外部磁场条件下电渣重熔的三维瞬态数学模型,数值模拟了外加静磁场和外加交变磁场条件下金属熔滴的滴落演化过程,对电渣重熔过程中熔滴演化和渣-金(熔渣与熔融金属液)两相间界面面积的变化规律进行了分析。研究结果表明:熔滴的形成分为主熔滴形成和卫星熔滴形成两个阶段。而卫星熔滴的形成又可分为液带颈缩产生的第一类型卫星熔滴和施加外部磁场时液膜破碎产生的第二类卫星熔滴。相较于施加外部静磁场,施加外部交变磁场会使液带颈部破碎更剧烈且形成的卫星熔滴数量更多;施加外部磁场使熔滴在渣池中滴落过程经历的时间更长,从而增大了渣-金相接触面积以及化学反应时间,使得电渣重熔过程中熔融金属和熔渣间的化学反应更充分,非金属杂质去除的效率更高。

关键词：电渣重熔熔滴静磁场交变磁场界面面积

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温度梯度与缺陷共同作用下的双壁碳纳米管持续驱动器件

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力学季刊 2023年第2期44卷 258-268页

作者：傅晗昕冷建涛张田忠上海大学力学与工程科学学院、上海市应用数学和力学研究所、上海市能源工程力学重点实验室上海200072

纳尺度驱动因其在能量转换、物质输送等众多领域的潜在应用得到广泛关注,但实现长程持续驱动依然在原理上面临重大挑战.本文借助双壁碳纳米管的层间范德华相互作用,以热梯度力为基本动力,利用外管缺陷对层间热梯度力的调控作用,提出了... 详细信息

纳尺度驱动因其在能量转换、物质输送等众多领域的潜在应用得到广泛关注,但实现长程持续驱动依然在原理上面临重大挑战.本文借助双壁碳纳米管的层间范德华相互作用,以热梯度力为基本动力,利用外管缺陷对层间热梯度力的调控作用,提出了一种新型的纳尺度可控持续驱动原理.其基本机理是:外管在周期性缺陷和温度场共同作用下形成周期性的非对称温度梯度,在内管上产生周期性的非对称热梯度力,使得每个周期(驱动单元)上都存在净驱动力,从而推动内管实现长程持续运动.同时,内管的运动方向或速度可通过外管上的控温区域或温差控制.

关键词：持续运动碳纳米管温度梯度空位缺陷分子动力学

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新型三角形结构电磁式振动能量采集器的设计与分析

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振动与冲击 2021年第22期40卷 52-59页

作者：陈春明袁天辰陈立群上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200444 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444

从环境普遍存在的振动中采集能量是目前研究的重点和热点。该研究提出了一种基于三角形位移放大结构的电磁式振动能量采集器,通过杠杆结构放大磁铁和线圈之间的相对位移,提高振动能量转换效果。通过在轻杆末端设置弹簧,形成三自由度非... 详细信息

从环境普遍存在的振动中采集能量是目前研究的重点和热点。该研究提出了一种基于三角形位移放大结构的电磁式振动能量采集器,通过杠杆结构放大磁铁和线圈之间的相对位移,提高振动能量转换效果。通过在轻杆末端设置弹簧,形成三自由度非线性动力系统,拓宽了系统的能量采集频带。利用龙格库塔方法,数值分析了系统的动力学响应,结果表明所设计的采集器具有两个能量采集频段,其中一个覆盖5~10 Hz以下的低频范围,另一个覆盖20~45 Hz频段。通过分析不同采集器设计参数对振动能量采集效果的影响,发现增加杠杆结构的装配角、下部滑块质量以及弹簧刚度有利于低频范围的能量采集,而减小装配角和滑块质量则能够提高第二个采集频段的输出电压。通过构造等效的线性振动能量采集器进行对比发现,得益于轻杆的位移放大作用,相同激励下三角形振动能量采集器的最大输出电压是对比线性竖直振动能量采集系统的1.76倍,这些特性使这种新型采集器能够针对低频、宽域的环境振动取得良好的能量采集效果。

关键词：环境振动能量采集电磁感应非线性

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FCC辐照金属铜材料中氦泡平衡内压的分子模拟及其尺度效应

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固体力学学报 2020年第6期41卷 585-599页

作者：吕陈扬韬黄鑫龙林成辉楚海建上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海市应用数学和力学研究所上海200444 上海市能源工程力学重点实验室上海200444 上海大学计算中心上海200444

氦泡内的氦密度及其内压对含氦泡辐照材料的力学性能具有重要影响,论文采用分子模拟方法系统地研究了面心立方金属铜材料内氦泡平衡内压及其尺度效应、温度效应和引起的应力场.基于能量最小原理与应力平衡准则,提出了确定平衡内压的方法... 详细信息

氦泡内的氦密度及其内压对含氦泡辐照材料的力学性能具有重要影响,论文采用分子模拟方法系统地研究了面心立方金属铜材料内氦泡平衡内压及其尺度效应、温度效应和引起的应力场.基于能量最小原理与应力平衡准则,提出了确定平衡内压的方法,研究发现:(1)采用能量最低原理与应力平衡准则所获得的平衡内压是自洽的;(2)存在一个临界尺度,当氦泡孔径小于该临界尺度时,平衡内压出现反常尺度效应,即当氦泡孔径小于3 nm时,平衡内压并不随孔径减小而明显增大,甚至出现减小的异常现象;(3)传统采用基于球形孔洞的理论公式估算严重高估了氦泡平衡内压,引起的误差随氦泡孔径减小而显著增大,如孔径为3nm时,误差超过63%;(4)由于纳米孔洞多面体特性和材料的各向异性,即使在平衡内压条件下,基体铜材料内仍存在一定的应力分布,该应力体现出显著的局域特征,即随着距孔洞中心距离的增加而快速下降.此外,论文还提出采用时间平均叠加区域平均来减小热涨落对应力场的影响,取得了较好的效果.

关键词：辐照缺陷 FCC铜平衡内压尺度效应时空均化

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多孔介质传热模型在多孔壁湍流中的适用性

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空气动力学学报 2024年第1期42卷 45-54,I0001页

作者：赵泽灏张金龙董宇红上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市能源工程力学重点实验室上海飞行器力学与控制研究院上海200072

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层... 详细信息

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层内,使用修正的Darcy-Brinkman-Forchheimer模型描述高孔隙率多孔介质阻力,以及分别采用局部热平衡(local thermal equilibrium,LTE)模型、局部非热平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型、理想金属(ideal metal foams,IMF)模型计算温度分布。通过对所得热场的统计特性的分析比较,探究了不同Biot数下水和空气两类流体介质的多孔介质传热模型的有效性。研究表明:LTE模型不足以准确预测金属泡沫多孔介质内传热问题,其等效导热系数因仅考虑孔隙率因素而低估了多孔介质层的传热能力;IMF模型在小比热容流体介质的算例中表现良好,可以代替LTNE描述多孔介质层内的传热,而在大比热容流体介质的算例中表现不佳,需要考虑比热容以及流固两相间的传热能力对预估的固体相温度分布进行修正。

关键词：传热多孔介质壁面槽道湍流直接数值模拟局部热平衡模型

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两级离心泵压力脉动与振动的相关特性分析

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水动力学研究与进展（A辑） 2020年第6期35卷 750-758页

作者：田睿祺张书玮张正川陈红勋马峥王岱峰上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海200072 中国船舶科学研究中心上海200011

该文以两级离心泵为研究对象,探究离心泵压力脉动与振动的相关特性。在离心泵泵体布置若干压力脉动测点,同时在泵体和水泵机组的机脚布置相应的振动测点,进行同步数据采集。对采集到的信号通过快速傅里叶变换(FFT)进行频谱特性分析;通... 详细信息

该文以两级离心泵为研究对象,探究离心泵压力脉动与振动的相关特性。在离心泵泵体布置若干压力脉动测点,同时在泵体和水泵机组的机脚布置相应的振动测点,进行同步数据采集。对采集到的信号通过快速傅里叶变换(FFT)进行频谱特性分析;通过计算压力脉动信号与振动信号的相干函数,比较各测点的相干系数,分析压力脉动对振动的影响。结果表明:两级离心泵泵体一级导叶出口处与泵体二级导叶出口处的压力脉动均以叶频为主;泵体导叶处的压力脉动对水泵机组机脚在不同方向的振动影响存在差异,泵体导叶在叶频处压力脉动是垂直于安装面方向的机脚振动和平行于离心泵出口方向的机脚振动在叶频处产生振动分量的主要原因,泵体的一级导叶在轴频处的压力脉动是垂直于离心泵出口方向的机脚振动在轴频处产生振动分量的主要原因。

关键词：两级离心泵压力脉动振动频谱分析相干分析

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低碳钢拉伸的真应力–应变曲线测量

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力学与实践 2019年第6期41卷 703-708页

作者：李凯薛永江上海市应用数学和力学研究所上海200444 上海市能源工程力学重点实验室上海200072 上海大学力学与工程科学学院上海200444

针对低碳钢拉伸的真应力–应变曲线测量问题,开发了基于单相机三维数字图像相关的实验教学系统。该系统可测量低碳钢拉伸过程中的表面三维形貌和表面应变,并由此获得低碳钢拉伸的真应力–应变曲线。该实验有助于学生深入理解塑性金属材... 详细信息

针对低碳钢拉伸的真应力–应变曲线测量问题,开发了基于单相机三维数字图像相关的实验教学系统。该系统可测量低碳钢拉伸过程中的表面三维形貌和表面应变,并由此获得低碳钢拉伸的真应力–应变曲线。该实验有助于学生深入理解塑性金属材料的力学性能,培养其科研兴趣。

关键词：低碳钢应力–应变曲线三维数字图像相关实验教学

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基于视场分割的双远心镜头高精度视频引伸计

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实验力学 2022年第2期37卷 175-182页

作者：薛永江胡静李凯上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学与力学研究所上海市能源工程力学重点实验室

本文设计了一种基于视场分割的双远心镜头视频引伸计。该视频引伸计通过4个平面反射镜将双远心镜头的视场分割为2个空间上分离的视场，并通过视场标定技术确定了测量系统的放大率和两视场间的距离。在此基础上，通过数字图像相关法(DIC... 详细信息

本文设计了一种基于视场分割的双远心镜头视频引伸计。该视频引伸计通过4个平面反射镜将双远心镜头的视场分割为2个空间上分离的视场，并通过视场标定技术确定了测量系统的放大率和两视场间的距离。在此基础上，通过数字图像相关法(DIC)跟踪试件上2个标记点的运动，获得标距段的伸长量，进而计算出应变。本文通过视场分割的方法扩大了双远心镜头的测量标距，提高了应变测量精度，且测量标距可根据实际需要方便地调节。最后，通过拉伸实验验证了所提出方法的有效性。

关键词：视频引伸计双远心镜头视场分割数字图像相关法

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基于精细微观交通流模型的信号交叉口人-车相互干扰研究

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物理学报 2019年第24期68卷 96-108页

作者：陶亦舟韦艳芳高庆飞董力耘上海应用技术大学理学院上海201418 玉林师范学院物理科学与工程技术学院玉林537000 上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

采用微观离散模型研究信号交叉口的人-车相互干扰机理,其中车辆运动描述基于细化NaSch模型并考虑了司机对交通灯信号切换的预期效应;行人运动描述则基于多步格子气模型并考虑了过街绿灯周期内行人过街速度逐渐增加的特征.机动车与行人... 详细信息

采用微观离散模型研究信号交叉口的人-车相互干扰机理,其中车辆运动描述基于细化NaSch模型并考虑了司机对交通灯信号切换的预期效应;行人运动描述则基于多步格子气模型并考虑了过街绿灯周期内行人过街速度逐渐增加的特征.机动车与行人之间相互干扰表现为交通灯信号切换时由于车辆(行人)滞留冲突区而造成行人(车辆)运动的延误.通过数值模拟得到了车辆运动的基本图、行人等待时间以及相应的相图,并给出行人(车辆)滞留冲突区内造成车辆(行人)延迟的定量特征.模拟结果发现存在一个临界绿信比.当绿信比小于临界值时,随着密度的增大,车流出现自由流相、饱和流相和拥堵流相;而当绿信比大于临界值,则出现自由流相、共存相、饱和流相和拥堵流相.由人-车相互干扰所导致的延误与车流和行人流的运行状态密切相关.当行人到达率和绿信比都比较大时,等待区内的行人无法在行人绿灯周期内一次清空.文中详细地讨论了人-车相互干扰的定性和定量特征.发现通过合理设置绿信比,可以在保证车流运行效率的同时,减少行人过街的等待时间.

关键词：元胞自动机格子气模型人-车相互干扰延误

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