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关键词： 计量学   固定排放源   烟气流量   S型皮托管   速度面积法  

摘要： 为了研究烟气流量实测计量方法,分析了当前主要碳排放核查方法的优劣,根据实测法烟气流量测量原理,提出利用S型皮托管测量烟气流量的方法。通过对皮托管测速原理的研究,根据速度面积法流量测量方法,提出了等面积和等距离两种积分方法,对两种积分方法中皮托管的安装位置、烟道截面测量点及其分布进行比较。为验证两种积分方法的合理性,依托实验室风洞装置对两种积分方法测得的结果进行分析比较,得出两种积分方法在低流速下偏差较大,在高流速下偏差均在0.5%左右,为实测法烟气流量的精确测量提供技术支撑。

关键词： 续贷限制   流动性约束   劳动雇佣   稳就业  

摘要： 为应对外部不确定性对就业市场的冲击,政府部门不断强调银行业金融机构应根据企业延期还本申请,通过贷款展期、续贷等方式,给予企业一定支持。以《贷款风险分类指引》的出台为“准自然实验”,本文考察了银行续贷政策收紧对企业劳动力雇佣决策的影响。研究发现,银行续贷政策收紧显著降低了企业劳动力雇佣规模,且该效应因企业融资约束的不同而呈现差异性。从企业层面来看,该效应在非国有企业、抵押品匮乏及SA指数高的企业更为凸显;从地区层面来看,该效应在财政压力大、金融深化程度低及银行密度低的地区更为凸显。机制检验发现,银行续贷政策收紧降低企业劳动力雇佣规模的核心机制在于流动性约束效应,具体表现为:企业的贷款规模减少和贷款期限缩短。进一步研究发现,银行续贷政策收紧还抑制了企业的投资规模和产出规模,但对企业的资本密集度没有显著影响。本文的研究从另一个视角支持了现阶段银行机构放松续贷标准的举措。

关键词： 力传感器   单片机   上位机   液体表面张力系数  

摘要： 为了解决传统实验中肉眼观察数字电压表的数值存在较大误差且计算过程繁琐的问题,将力敏传感器引入实验的同时,结合单片机和上位机系统,在实验过程时间段内连续采集数据点,绘制出外力变化的曲线图像,更为精确地确定环形液膜拉断瞬间的脱离力,减小误差,从而使得实验结果更加精确.

关键词： 表面张力   智能手机   居家实验   Matlab边缘检测   悬滴法  

摘要： 本文基于智能手机和Matlab软件设计了一种居家环境下可实现的悬滴法水滴表面张力测量实验.借助智能手机拍照功能获得水滴图像,利用Matlab进行边缘检测及计算,从而得出表面张力系数.对于不同清晰度的情况提出了对应的分析和处理方法,实验结果表明该方法稳定可靠.为后疫情时代开展居家大学物理实验教学提供了一个典型案例.

关键词： 压痕   弹性微梁   表面张力   椭圆柱压头   解析解  

摘要： 压痕技术除被用于块体材料的性能测量,也被广泛用于软材料薄膜和微尺度材料的性能测量.随着材料尺度减小,表面效应对压痕接触问题中的力与变形发挥着重要作用.本文从理论上研究了椭圆柱压头作用下弹性微梁的平面压痕问题.针对具有表面张力影响的微尺度梁,通过求解表面压力分布和法向挠度满足的微分控制方程,获得了接触区域内外的表面压力和表面位移的解析解,解中的待定系数由接触区尺寸、压痕深度所决定.结合微梁在均布载荷下的变形解和Betti功互等定理,求解了不同测量力下的接触区尺寸和压痕深度,实现了弹性微梁压痕问题的解析求解.理论分析了表面张力、椭圆压头参数、微梁尺寸参数等对压痕问题中力与变形的作用规律.该研究有助于了解微尺度材料压痕行为中的表面效应,为相关压痕测试技术提供参考.

关键词： 磷脂   表面张力等温线   实验教学  

摘要： 表面活性物质的表面张力等温线测定是大学物理化学实验的重要内容。随着磷脂类表面活性剂的广泛应用,有必要在大学化学中更新经典表面张力等温线测定的实验内容,并使学生掌握先进的测量方法。以二硬脂酰基磷脂酰胆碱(DSPC)和二棕榈酰基磷脂酰胆碱(DPPC)为研究对象,应用界面张力仪测定了两种溶液表面张力等温线,计算了其表面超量和分子横截面积,并设计了拓展性实验内容,对于培养学生分析问题和解决问题的能力具有积极的意义。

关键词： 地层水   水文地球化学   流体系统   巴什基奇克组   克拉苏构造带  

摘要： 地层水化学特征及流体成因的分析对油气成藏的研究具有重要意义,对库车坳陷克拉苏构造带的地层水化学特征及流体成因的研究有助于油气藏的勘探开发。塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带构造特征复杂,地层水化学特征及流体系统缺乏系统研究。为了明确克拉苏构造带地层水化学特征及其流体系统,对地层水的溶解性总固体(TDS)、离子比例系数及压力分布特征进行了分析。研究结果表明:克拉苏构造带地层水以高TDS的卤水为主(平均值为154.92 g/L),按照苏林分类主要为CaCl_(2)型,按照舒卡列夫分类为Cl-Na型和Cl-Na·Ca型,为典型的沉积埋藏水。地层水的脱硫系数较低(平均值小于1.2)、变质系数较高(平均值大于6),表明地层的封闭性较好,地层水经历了较强的水岩反应。参照地层压力场、岩性特征及地层水特征,将库车凹陷克拉苏构造带划分为第四系—新近系、古近系、白垩系、侏罗系及下伏地层四套流体系统。结合研究区岩性组成、构造演化特征及地层水化学特征分析,明确了白垩系巴什基奇克组地层水的成因为白垩系原始沉积水与侏罗系烃源岩生烃时排出的有机物转化流体、沉积水及古近系膏盐层高盐度流体的混合。

关键词： 机器学习   二维共价有机框架   高维神经网络势   晶体群   蛙跳算法  

摘要： 纵观历史,每一次科学技术的革命都离不开新材料的发现,可以说材料推动着人类社会进步。传统的材料研发方式主要依赖于试错法,即通过大量基于经验的实验反复尝试,其局限性使得新材料研发的周期长、成本高,因此如何找到一种高效、节能的新方法是新材料研发中的关键科学问题。随着量子力学的建立以及计算机的出现,人们开始利用计算机来进行材料设计并对其物理、化学性质进行模拟,并且依据模拟结果为实验合成提供思路。 虽然随着计算机硬件技术的发展,计算模拟在材料研发方面的应用越来越广泛,但它仍然存在着不足,那就是快与准不可兼得。经验模型虽然计算速度较快但其计算精度较差,例如经典分子动力学,底层模型虽然计算精度较高但其计算速度较慢,例如第一原理方法。此外,随着材料数据爆炸式增加,人们渴望获得这些已知材料中所感兴趣的物理或化学性质并从中找到符合自己要求的材料。然而,采用传统的计算模拟方法对几千甚至上万种材料进行计算无论是对计算资源还是时间都是巨大的消耗。为了解决这些问题,人们开始采用一种新的方法,这种方法就是机器学习。本文的主要内容就是介绍机器学习如何解决以上的这些问题,并展示其在材料结构与电子性质预测方面的潜力。 第1章中,我们首先介绍了目前机器学习在材料科学领域的应用以及本文所采用的机器学习方法。由于本文中大部分数据是通过基于密度泛函理论的第一性原理计算得到的,因此,本章的第二部分介绍了密度泛函理论以及相关的交换关联泛函。 第2章中,我们构建一个工作流对二维COF的带边能级位置(VBM和CBM)进行预测。首先,基于图神经网络方法,利用组成二维COF的分子基元的轨道能量和二维COF拓扑构型构建描述元,对PBE泛函下二维COF的VBM和CBM进行预测。随后,基于线性回归与岭回归方法得到PBE泛函和HSE06杂化泛函计算结果之间的线性关系。结合上述两个机器学习模型,得到预测二维COF带边能级位置(VBM与CBM)的工作流,并且基于该工作流筛选得到可用于全光解水与深紫外光电探测器的二维COF体系。 第3章中,我们介绍了高维神经网络势的构建。首先介绍了高维神经网络势的基本框架,以及如何采用对称函数描述体系中每个原子周围的化学环境,并将其作为描述元用于高维神经网络势的输入。最后,以包含60个硼原子的体系为例,介绍了高维神经网络势的实现与应用。基于训练集的结果表明,高维神经网络势能够拟合体系的原子结构与第一性原理计算得到的体系能量之间的关系,即与经典分子动力学相比,经过充分的训练,那么利用高维神经网络势就可以获得媲美第一性原理计算的结果。 第4章中,基于深度学习方法,我们建立了通过化学组成来预测其稳定化合物晶体群的模型。本章中,我们建立了两个预测模型,一个模型是从230个晶体群中预测给定的稳定化合物所属的晶体群,另一个模型则是从18个数据集中出现频率最多的晶体群以及剩余晶体群所组成的新标签中预测给定的稳定化合物所属的标签。结果表明,我们可以利用深度学习在化学组成与所形成的稳定化合物所属的晶体群之间搭建一个桥梁,从而可以通过化学组成预测其所形成的稳定化合物最可能属于的晶体群。 第5章中,我们对所有工作进行了总结,同时我们指出了我们工作目前的局限性,并对未来的工作进行了展望。 在附录A中,我们研究了蛙跳算法在晶体结构搜索中的应用,介绍了蛙跳算法的原理以及在晶体结构搜索应用的实现。之后,通过对Si晶体的结构搜索说明了蛙跳算法的有效性。最后,我们指出高维神经网络势、晶体群预测的深度学习模型以及蛙跳算法的结合可以提高晶体结构搜索效率。 在附录B中,我们将采用DFT计算的PBE泛函下二维COF的VBM与CBM以及采用机器学习预测的HSE06泛函下二维COF的VBM与CBM总结成一张图表来进行展示。 在附录C中,我们介绍了为储存我们在第2章的工作中通过DFT计算与机器学习预测所得到的数据而建立的二维COF数据库,并且我们对二维COF数据库未来的发展进行了展望。

关键词： 彩虹折射技术   液滴瞬态蒸发   表面张力   液滴流   声悬浮液滴  

摘要： 液滴蒸发过程广泛存在于工业应用和自然科学研究中。在以液体燃料作为推进剂的发动机中,掌握液滴蒸发过程的物理规律,对发动机的优化设计与高效运行至关重要,而对液滴蒸发过程特性参数的测试表征则是评估喷雾燃烧组织质量的关键手段。本文在彩虹折射法测量液滴粒径、温度和蒸发速率的基础上,进一步提出了液滴表面张力、粘度的测量方法,并结合粒子干涉成像、高速显微阴影成像及粒子测速技术,对不同环境下蒸发液滴多参数进行了原位测量,获得了多因素对液滴蒸发传热传质的影响规律。首先,通过对液滴振荡过程中彩虹信号变化规律的研究,将彩虹折射技术拓展到了液滴表面张力和粘度的高精度原位测量。采用矢量光线追踪模型和复角动量理论对椭球液滴彩虹信号进行模拟,获得液滴变形幅值与彩虹信号偏移和变形之间的定量关系;构建时间分辨的彩虹系统配置,以跟踪周期性振荡液滴的彩虹信号时间演化;分别通过振荡频率及振幅衰减时间对液滴的表面张力和粘度进行表征。将该方法应用于水、乙醇、正庚烷和正癸烷液滴,结果显示表面张力测量的平均误差小于5%,粘度测量平均误差小于9%。相比于直接成像法仅能对较大变形液滴进行观测的局限,该技术可以量化液滴小于1%的变形幅值,并且在不使用高速成像设备的情况下,时间分辨率便可达0.1 ms,能够记录和检测液滴10 k Hz级的振荡。其次,对在高温高压下蒸发的液滴流进行了多参数原位测量,获得了压力、温度、液滴间距等对液滴蒸发的耦合影响规律。设计并搭建了高温高压实验平台,实现了压力高达1.0 MPa、温度700 K的液滴流蒸发环境;基于本研究提出的表面张力测量方法和液体表面张力-温度的定量关系式,获得了不同环境温度下液滴的表面温度;利用相位彩虹折射法测量了10 ms时间范围内,不同环境温度、压力及液滴间距下,乙醇液滴流蒸发过程的温度变化和瞬态蒸发速率。根据实验结果计算液滴蒸发过程的努塞尔数和舍伍德数,并将其分别与单液滴情况下的理论值进行对比,量化归纳了传热和传质的相互作用修正因子和影响规律。实验结果表明,无论在何种情况下,液滴间相互作用都会显著降低液滴的蒸发速率。并且,存在一个环境温度阈值,在本文中约为600 K,当温度低于该值时,环境压力的升高会增强液滴之间的相互作用,使蒸发速率进一步减小;反之,环境压力则会略微减弱液滴的相互作用。最后,综合采用彩虹折射法、阴影法和粒子测速成像技术,对声悬浮液滴蒸发过程中液滴相变与表面气相流场进行表征,分析了液滴初始粒径、饱和蒸气压及声压级对液滴蒸发的影响。对于乙醇液滴,研究发现其表面涡流厚度约为500μm,远大于理论预测的10～20μm,这表明蒸发所产生的初始Stefan流可能会通过扩大内部涡流的尺寸来影响声学边界层的厚度;此外,液滴表面Stefan流与声压阻力间的竞争决定了蒸汽在液滴表面的富集程度,从而影响了液滴的蒸发历程。随后,通过在声谐振腔内两个连续的压力节点同时悬浮液滴的方式,研究液滴间相互作用对其蒸发及外部流场的影响,发现液滴间的相互作用影响与其所处声压场中的位置有关:更靠近波腹的液滴类似于空间运动中处于下游的液滴,其蒸发所产生的尾迹会导致后侧液滴附近蒸汽梯度下降,蒸发速率显著减小,由此阐释了悬浮液滴界面上的流体力学行为与其相变过程的物理相关性。综上所述,本文发展了一种基于彩虹折射法的液滴多参数原位测量技术,获得了高温高压环境和声悬浮作用下液滴蒸发的实验数据,揭示了环境参数、液相参数和液滴表面的流体动力学行为对液滴蒸发的耦合影响规律,研究结果有助于对复杂环境下液滴相变过程的理解,并为优化实际应用中的蒸发过程提供重要依据。

关键词： 连续纤维增强复合材料   拓扑优化   3D打印   流函数   路径规划  

摘要： 随着对超轻、超强结构需求的不断增长,将拓扑结构与纤维方向相结合的连续纤维增强复合材料结构优化设计已成为一个研究热点。过去的研究通常采用离散纤维方向来处理连续纤维增强复合材料的打印问题,但这种方法存在一个明显的缺点,即拓扑结构中的离散纤维无法直接作为纤维打印路径,导致结构难以制造。本论文以此为背景,在连续纤维增强复合材料结构拓扑优化设计中考虑3D打印路径规划问题,使用流函数中的流线表示结构中连续纤维的打印路径,以期在提高结构性能的同时提高可制造性。主要的研究内容如下:针对纤维增强复合材料结构柔度最小化问题,基于浮动映射拓扑优化(Floating Projection Topology Optimization,FPTO)方法,将结构的材料分布和方向作为设计变量,以结构目标体积分数为约束,提出一种纤维增强复合材料结构拓扑和纤维方向并行优化设计方法。通过主应力法确定纤维方向,保证纤维方向始终与受力方向相一致,充分纤维增强复合材料结构性能。针对连续纤维增强复合材料3D打印路径问题,基于势流函数理论,对纤维场进行拟合。将流函数的等值线等效为连续纤维的打印路径,保证连续纤维增强复合材料结构打印路径光滑连续不交叉、不重叠,并与结构承力路径相统一,提升连续纤维增强复合材料的可制造性。针对连续纤维增强复合材料结构拓扑与3D打印路径协同优化问题,在FPTO优化过程中嵌入连续纤维路径规划算法,同时考虑结构拓扑、连续纤维方向和体积对连续纤维增强复合材料结构的影响。以结构目标体积分数和结构目标纤维材料体积分数为约束,通过求解多约束拓扑优化问题,保证纤维方向的连续性和纤维体积的最佳分配,从而大幅提高连续纤维增强复合材料结构的性能和可制造性。