InC_n~+和InC_n~-(n=1～10)团簇的结构和性质比较研究

利用密度泛函理论对碳基混合团簇InC_n~+和InC_n~-(n=1～10)的结构和性质进行了比较研究,结果表明,除了InC_2~+/InC_2~-团簇(最稳定构型为等腰三角形)外,这两类型团簇的最稳定结构都是In原子位于碳链一端的直线型或准直线型。阳离子团簇InC_n~+是n为偶数的团簇基态是三重态,n为奇数的团簇基态是单态,而阴离子团簇InC_n~-是n为偶数的团簇基态是单态,n为奇数的团簇基态是三重态,刚好与阳离子团簇相反。增量结合能和能量二阶差分的比较分析得出:这两种团簇的稳定性都随尺寸的增加展现出强烈的奇偶振荡特性,阳离子团簇的稳定性是奇强偶弱;而阴离子的情况刚好相反。电离能IP_(ad)和亲和势EA_(ad)的计算结果也展示出相同的振荡规律。阳离子团簇的磁矩表现出强烈的奇强偶弱的振荡规律,但阴离子团簇的振荡规律刚好相反。两种团簇基态结构的极化率张量的平均值及各向异性不变量都呈现出增大的趋势。     

碳团簇复合吸波材料的结构设计与性能

通过物理和化学方法制得聚丙烯腈(PAN)基碳团簇复合吸波材料,利用SEM和XRD对其结构及形貌进行了表征,并以碳团簇复合吸波材料和碳团簇材料分别为吸收剂制备的吸波涂层进行了吸波性能测试。结果表明:以碳团簇复合吸波材料为吸收剂制备的吸波涂层带宽要优于以碳团簇材料为吸收剂制备的吸波涂层,该碳团簇复合吸波材料兼具电和磁损耗的能力。     

H_2在Al_nCu_m(n=4-6,m=1-3)团簇上的分子吸附理论研究

采用遗传算法结合密度泛函理论,搜索了Al_nCu_m(n=4-6,m=1-3)团簇的稳定结构,计算了团簇的结合能;采用密度泛函理论的B3LYP/6-31+G(d,p)方法优化了氢分子的吸附结构,计算了氢分子的吸附能。除Al_4Cu_3,Al_5Cu_2和Al_6Cu团簇外,其它Al-Cu团簇与相应的纯Al团簇相比稳定性增强。氢分子倾向于吸附在原子的顶位,在Al原子顶位的吸附强度很弱,在Cu原子顶位的吸附较强,吸附能可达到-0.212 eV,达到了氢分子吸附的理想吸附强度。     

铜团簇 (Cu)(n =2~7)的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G(d)和6-31++G(d)基组水平上对铜团簇(Cu)n(n=2~7)进行了研究,计算得到了铜团簇的各种稳定构型、总能量、团簇束缚能,以及n=4时铜团簇的红外振动光谱。通过能量最小化原理,确定了各尺寸铜团簇的最稳定构型,并利用二阶差分和分裂能理论,讨论了6种最稳定结构的生长规律,结果表明,n=4时的团簇结构最为稳定,具有明显的幻数特征,n=5时的团簇结构出现区域不稳定的特性。     

铜团簇(Cu)_n(n=2～7)的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31G(d)和6-31++G(d)基组水平上对铜团簇(Cu)n(n=2~7)进行了研究,计算得到了铜团簇的各种稳定构型、总能量、团簇束缚能,以及n=4时铜团簇的红外振动光谱。通过能量最小化原理,确定了各尺寸铜团簇的最稳定构型,并利用二阶差分和分裂能理论,讨论了6种最稳定结构的生长规律,结果表明,n=4时的团簇结构最为稳定,具有明显的幻数特征,n=5时的团簇结构出现区域不稳定的特性。     

Nb基合金中氧原子扩散及团簇化的第一性原理

利用第一性原理计算,研究了氧原子在Nb中的扩散现象以及施加应变的影响,并对氧原子在Nb-Ti、Nb-Zr合金中的团簇化进行了计算分析。发现在单向应变下,在平行于应变方向上,氧原子的扩散势垒随着应变的增大不断减小,当应变为10%时,扩散激活能从初始的0.92eV降低至0.5eV左右;在垂直于应变方向上,氧原子更容易扩散至被拉长的八面体间隙中,即单向应变下氧原子会在Nb中沿应变方向聚集排列,这会在实际材料中导致应力的集中。计算研究了氧原子在Nb合金中的团簇化问题,发现在纯Nb中,氧原子倾向于均匀分布而不是形成氧原子对;添加合金元素Ti和Zr后,随着氧原子浓度的升高,氧原子对将在合金元素周围形成,Zr周围氧原子对的形成可使体系的能量降低0.29eV。     

氧浓度对同轴乙烯层流扩散火焰中碳烟形貌及粒径演变的影响研究

为探究氧体积分数对乙烯同轴射流扩散火焰中碳烟颗粒生成及演变过程的影响,采用SiC纤维沉积法和热泳探针采样法,对层流扩散火焰中不同径向和轴向位置处的碳烟生成特性进行了研究。研究表明,氧体积分数增加,使火焰同一位置温度升高。在氧体积分数低于31%、火焰高度低于30mm时,SiC纤维上碳烟沉积物形态由火焰中心位置处的表面光滑的类液态演变为粗糙的凹凸块状,随温度升高及氧化作用加强,渐渐被氧化为疏松的团簇状、絮状,最终过渡为致密的团簇状和纤维网状。相同氧体积分数下,碳烟颗粒平均粒径随火焰高度增加呈现先增大后减小的趋势。在氧体积分数21%、火焰高度30mm处初生粒子直径达到最大值,为41.8nm。在火焰根部,碳烟颗粒平均粒径随氧浓度升高而增大,而火焰较高位置处则呈现了相反趋势。     

碳团簇型吸波材料的结构与性能研究

制备了炭化温度分别为700和1000℃的两种碳团簇材料,利用FT-IR和SEM对其结构及形貌进行了表征。FT-IR光谱表明:700与1000℃制备的材料其微观结构有较大差异,对微波的共振吸收性能也不相同;SEM图则显示碳团簇粉末在微观上成短切纤维状,截面呈圆形,长度在微米量级。在此基础上,通过吸波材料多层匹配设计,采用碳团簇吸收剂制备了具有良好吸波性能的三层材料。结果表明:该材料整体厚度小于2mm,在X波最小反射率可达-36dB,反射率小于-10dB的工作频带达到78%。     

基于数值微分计算的SERF原子自旋惯性测量动态仿真

基于量子调控技术的SERF原子自旋惯性测量仪表与传统惯性测量仪表相比,具有精度高、无活动部件、对加速度不敏感等优点,被公认是下一代高精度惯性测量的发展方向。分析了SERF原子自旋惯性装置Bloch微分方程组模型下磁场、激光、角速度输入对碱金属电子极化率和惰性气体核子极化率的影响。针对实验条件下原子系综Bloch微分方程组难以解析求解的问题,基于可变阶次数值微分计算,建立了相应的Simulink模型对实验条件下的原子系综进行数值求解,并分析了极化率对光场、磁场、角速度输入的瞬态响应与稳态响应。仿真结果与理论计算结果相吻合,验证了Bloch方程数值求解的可行性与准确性。该方法可得到惯性测量系统的动态响应,可用于模拟复杂输入下的SERF原子自旋惯性测量系统的输出响应。     

碳/碳复合材料导热性能的研究

对碳/碳复合材料在不同温度下的导热性能进行了研究。研究发现了碳/碳复合材料的导热机理介于金属材料和非金属材料之间,既有声子导热,又有电子导热。在实验温度范围内,导热系数随温度升高而增大。随碳/碳复合材料石墨化程度的增大,晶体微观结构渐趋完整,石墨片层的有序度增加,材料的导热性能增强。对于高密度的碳/碳复合材料,因为晶粒间联通状态良好,热传导载体运动的路径畅通,所以导热系数高。碳纤维及围绕纤维生长的热解碳是热传导的有效通道,所以沿纤维增强方向的导热系数高。     

SiCp/Al复合材料切削仿真研究

文摘针对SiC_p/Al复合材料的难加工性,建立了二维有限元切削模型,利用ABAQUS完成复合材料正交切削的动态物理仿真。通过仿真与实验结果的比较,验证模型的准确性。同时,利用该切削模型分析颗粒分布形式、直径及刀尖圆弧半径对切削力的影响。结果表明,SiC颗粒的分布形式对切屑形态和切削力具有明显的影响,颗粒形成团簇不利于复合材料加工。切削力随颗粒直径的增大而减小,随刀尖圆弧半径的增大而增大。     

氨质子化团簇红外振动光谱研究

运用Gaussian03W计算程序,在B3LYP／6—31G（d）方法水平上得到了氨质子化团簇（NH3）nH^＋（n=1～8）的最稳定构型,并对其相应红外振动光谱进行了研究。通过对红外振动光谱中谱峰位置与振动模式之间的关系的分析,发现光谱中的最强峰均来自于NH4^＋核中N—H键的反对称伸缩振动（n=2除外）。     

机载火焰抑制器流阻特性研究

通过试验和数值计算方法研究了六边形阻火单元结构火焰抑制器的流阻特性,分析了火焰抑制器结构参数对其流阻特性的影响。研究发现,随着六边形通道边长的减小,火焰抑制器的流阻急剧增大;随着六边形通道壁厚的增加,火焰抑制器的流阻呈增大趋势;阻火单元长度越长,火焰抑制器流阻越大。因此,在火焰抑制器设计过程中,在满足阻火、耐烧及结构强度等设计要求下,应选取较大的六边形通道边长、较小的六边形通道壁厚和阻火单元长度。     

旋转进口畸变频率对跨声速压气机稳定性影响的数值研究

为了研究旋转进口畸变对于压气机失速过程的影响,以及探讨最易诱发压气机失速的扰动频率即特征频率存在性的问题,采用非定常方法计算研究了4种不同频率的进口旋转畸变对跨声压气机Rot or37失速起始过程的影响。结果表明:在同样幅值条件下,当旋转频率与失速扰动频率相近时的畸变会引起失速,反之亦然;进口畸变的低压区引起部分叶片通道内流动结构失稳后,在叶尖泄漏涡破碎的作用下通道内形成严重堵塞,从而导致压气机失速。该方法能够较好地描述转子中失速团的发展过程,同时得出了进口畸变频率对失速过程影响的物理机制。     

刮削作用对涡轮转子机匣通道涡形成的影响

采用数值方法求解耦合剪切应力输运(SST)湍流模型的雷诺平均Navier-Stokes方程组,研究了不同间隙尺寸下GE-E3高压涡轮第一级转子内刮削作用对机匣通道涡形成和发展的影响。通过与轮毂通道涡结构的对比,发现机匣通道涡层次结构与经典二次流理论存在明显的差异,并对该差异形成的原因进行了深入探索。结果表明:叶顶对机匣边界层的刮削作用在机匣通道涡的形成过程中占主导作用,刮削作用使得流向叶片吸力面的来流机匣边界层在交汇点区域从内层向外层卷起,形成层次结构相反的机匣通道涡;叶顶浸入比值是影响转子机匣通道涡形成的重要参数,随着比值的增大,机匣通道涡损失先增大后减小;只有在间隙尺寸较大情况下,叶尖间隙的"抽吸作用"才能抑制机匣通道涡的发展。     

波纹倾角对填充式波纹夹层结构超高速撞击防护性能影响

基于SPH方法模拟了空间碎片撞击波纹倾角分别为30°、45°、56°和60°的填充式波纹夹层结构的过程,对防护特性进行对比分析,研究了波纹倾角对防护性能的影响。结果表明,撞击形成的碎片云膨胀程度随倾角增大而变大,倾角为56°时的结构对空间碎片破坏最大;4种结构所转化的不可逆功相差很小,倾角对结构不可逆功转换的影响较小;不同倾角的航天器舱壁损伤不同,倾角为56°时航天器舱壁损伤程度最小。     

离心力场下多孔介质的不同孔隙率对热驱动换热影响的研究

以涡轮叶片新型超级冷却技术的研究为背景,在具有冷却通道的新型冷却结构中加入多孔介质,采用实验与数值模拟相结合的方法研究了不同孔隙率条件下,新型冷却结构的热驱动换热规律,实验和计算结果基本一致.研究结果表明不同孔隙率条件下,该新型冷却结构具有相同的换热规律:随着旋转速度、热流密度和冷气进口速度的增大,该结构的热驱动换热能力逐渐增强.同时实验研究发现,随着孔隙率的增大,热驱动换热效果降低.     

压力对有序LixTiS2电子性质的影响

采用基于密度泛函理论的局域密度近似（LDA）,计算了压力对LixTiS2（x=0.0．25,0．5,0．75,1）的晶格结构和电子结构的影响。研究发现,对于同一“含量的LixTiS2,随着压力的增大,LixTiS2的晶格参数有规律的减小,插层化合物中Li的含量越高,材料越难被压缩;在压强等于1GPa左右时各体系的总能量达到最小值。各体系的费米能级随着压力的增大而降低;各原子的电子能态密度产生了漂移,压力还导致了S原子和．Ti原子p-d杂化减弱。“原子和S原子的共价相互作用得到了增强     

离心力场下多孔层的不同厚度对热驱动换热的影响

以涡轮叶片新型超级冷却技术的研究为背景,在具有冷却通道的新型冷却结构中加入多孔介质,采用实验与数值模拟相结合的方法研究了不同多孔层厚度条件下,新型冷却结构的热驱动换热规律,实验和计算结果基本一致.研究结果表明不同多孔层厚度条件下,该新型冷却结构具有相同的换热规律:随着旋转速度、热流密度和冷气进口速度的增大,该结构的热驱动换热能力逐渐增强.同时实验研究发现,随着多孔层厚度的增大,热驱动换热效果降低.      

航空发动机组合式弹性片金属密封环结构密封特性研究

为研究航空发动机组合式弹性片金属密封环结构的密封特性,设计和搭建了弹性片结构密封特性实验平台,研究腔室气体压力、弹性片压缩量对弹性片密封结构气体泄漏率和泄漏面积的影响规律。定量描述了气体泄漏量与弹性片压缩量及腔室气体压力的关系,分析了其密封机理。研究结果表明:气体泄漏率随腔室压力增大而线性增大;腔室气体压力使弹性片结构有一定的密封效果,压力越大密封效果越好,同时压力越大弹性片压缩量的增大对密封性的改善效果不显著;在压缩量较小或者腔室压力很低的条件下,接触泄漏和通道泄漏共存;当压缩量增大到0.80mm和腔室压力增大到0.40MPa时,继续增大压缩量或腔室压力对减小泄漏面积作用不大,泄漏面积会稳定在169mm~2,即为通道泄漏面积。