摘要：微流控技术由于具备操控微通道中微小体积流体的能力,已成为操控粒子和细胞的新平台.基于粒子惯性迁移和微凹槽涡胞捕获的粒子分选方法,是一种重要的微流控粒子操控技术.目前,微凹槽容纳的粒子数量不高,制约了该方法的效率.为了提高微凹槽粒子容量,对圆形微凹槽进行结构设计,并利用高速显微成像技术和数值模拟,研究了不同圆形微凹槽的粒子容纳能力.研究发现,相同入口雷诺数(Re=37~555)下,带底腔的圆形微凹槽相较于普通圆形微凹槽容纳的粒子数量提升了45%,这是因为增加底腔后使得涡流线向下延展,形成更深的“U形”结构,可以容纳更多的粒子;当Re=482时,带底腔的直径500μm的圆凹槽比直径600μm的圆凹槽的粒子容量提高了93.9%,原因是前者凹槽内粒子运动轨道与流线更加吻合,粒子轨道面积与凹槽面积占比达到了97%;随着Re增加,从侧通道收集到的粒子富集浓度整体呈现先缓慢增大后减小的趋势,收集到的20μm粒子的最大富集浓度为初始悬浮液的126.7倍;不同微凹槽内粒子群的轨道运动受到涡流场特性、粒子物性及粒子间相互作用和壁面限制作用等因素的共同影响.研究结果对微凹槽结构设计和提高粒子分选性能有重要指导意义.

摘要：针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃性较差的问题,以[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸(DDP)和明胶基碳点(gCDs)构建复合阻燃体系,采用原位聚合法制备了阻燃DDP-gCDs-PET,借助扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪对其结构进行分析,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)及锥形量热指标研究了不同质量分数的gCDs与DDP复配后对PET阻燃性能的影响,并利用热重-傅里叶变换红外光谱分析探究了阻燃PET在气相中的热分解产物,提出了DDP、gCDs对PET的阻燃机制。结果表明:当添加DDP质量分数为8%、gCDs质量分数为1.0%时,DDP-gCDs-PET的UL-94等级提升至V-0级,LOI值可达到35%;相较于纯PET,DDP-gCDs-PET的热释放速率峰值降低39.77%,总热释放量降低25.00%,引燃时间延长25 s,阻燃效果显著改善;在燃烧过程中DDP促进了PET基体分解并在气相中淬灭自由基,gCDs使热量迅速扩散,提升了PET基体的热稳定性能,且gCDs在凝聚相促进成炭使DDP中的P留存于炭层中,二者共同作用提升了PET的阻燃性能。

摘要：并行计算已成为主流趋势.在并行计算系统中,同步是关键设计之一,对硬件性能的充分利用至关重要.近年来,GPU(graphic processing unit,图形处理器)作为应用最为广加速器得到了快速发展,众多应用也对GPU线程同步提出更高要求.然而,现有GPU系统却难以高效地支持真实应用中复杂的线程同步.研究者虽然提出了很多支持GPU线程同步的方法并取得了较大进展,但GPU独特的体系结构及并行模式导致GPU线程同步的研究仍然面临很多挑战.根据不同的线程同步目的和粒度对GPU并行编程中的线程同步进行分类.在此基础上,围绕GPU线程同步的表达和执行,首先分析总结GPU线程同步存在的难以高效表达、错误频发、执行效率低的关键问题及挑战;而后依据不同的GPU线程同步粒度,从线程同步表达方法和性能优化方法两个方面入手,介绍近年来学术界和产业界对GPU线程竞争同步及合作同步的研究,对现有研究方法进行分析与总结.最后,指出GPU线程同步未来的研究趋势和发展前景,并给出可能的研究思路,从而为该领域的研究人员提供参考.

摘要：因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大不便于携带等问题,为此,提出了一种独特的基于双光栅和柱透镜的微型光谱仪结构,开展了理论和实验研究。相对于传统的微型光谱仪结构,新的设计主要有三个特征:使用光纤代替入射狭缝,以减少光能损失;采用双光栅将光束进行二次衍射;使用柱透镜以改变线阵CCD阵列表面的成像尺寸。首先,利用Zemax软件进行了光学设计和仿真分析,光谱范围为1525~1570 nm,光学系统结构在66 mm×40 mm×24 mm的体积范围内,光谱分辨率理论上达到0.2 nm,比未加柱透镜的结构提升了2.5倍。然后,根据理论分析,选购了合适的光电器件进行了系统封装,与匹配的电路模块结合,实现了微型光谱仪的光谱检测功能。光谱仪的光学系统安装在66 mm×40 mm×30 mm的体积范围内,实际测量的光谱分辨率为0.215 nm,与理论结果较为吻合。进一步地,搭建了一套基于该微型光谱仪的光纤光栅温度传感测量系统,该微型光谱仪作为信号解调仪,选择了四个中心波长分别为1534、1538、1542和1545 nm的光纤光栅作为传感器,温度在0~50℃范围内以1℃为间隔连续变化,最终实现了温度实时测量和信号解调,系统温度灵敏度分别达到9.58、9.68、9.69和9.6 pm·℃^(-1),验证了该微型光谱仪的高分辨率和高可靠性。研制的微型光谱仪的子组件可以固定在外壳上,系统内部无可移动元器件,体积小、分辨率高、稳定性好,可应用于其他诸如物质浓度分析、传感信号测量等需要高分辨光谱分析的场合。

摘要：建筑本体和可再生能源系统的协同作用对于降低建筑碳排放具有重要意义.以北京某办公建筑为例,基于NSGA-Ⅱ的优化算法,以运行阶段碳排放和生命周期成本为目标函数,以热舒适为约束条件,利用EnergyPlus和Jeplus+EA软件进行联合仿真,开展建筑围护结构和光储系统的协同优化研究.结果表明:配置光储系统可较大程度降低建筑电网购电量及运行阶段碳排放,虽然生命周期成本会略有增加,但其减碳效果,大于单纯依靠围护结构性能提升的传统做法;尽可能利用建筑空间配置光伏对减少碳排放及生命周期成本都是有利的;通过软件联合模拟可实现建筑围护结构和光储系统的协同优化,且较于各自独立优化,能取得更好的设计方案.

摘要：为实现硅基微通道流动沸腾换热强化,分别设计并加工了具有并联微通道、稀疏微柱簇和致密微柱簇结构的微通道换热器,以丙酮为工质开展热通量200~650 kW·m^(-2)的流动沸腾实验。结果表明,相较于并联微通道,稀疏微柱簇和致密微柱簇微通道具有更强的两相换热性能;在质量流速43 kg·m^(-2)·s^(-1)的条件下,稀疏微柱簇微通道与致密微柱簇微通道的平均传热系数分别可达到18.6和17.8 kW·m^(-2)·K^(-1),稀疏微柱簇微通道PEC最大可达到1.49。微柱簇阵列随热通量的增加呈现出三种不同流型,可视化研究表明,稀疏微柱簇内产生的汽相更倾向发生微柱簇绕流,而致密微柱簇内产生的汽相更倾向包裹住微柱簇,这使得前者表现出更强的两相换热性能。

摘要：土钉钉头为土钉墙整体结构中的薄弱部位,为研究土钉钉头锚固性能,以一种装配式柔性面层GFRP筋土钉墙为例,通过室内钉头锚固性能试验及三维数值模拟对外径32 mm的中空GFRP筋钉头的极限抗拉强度、钉头变形及破坏规律进行研究。研究结果表明,该GFRP筋钉头极限承载力在240~290 kN之间,当螺母拧紧时螺纹副的应力主要分布在螺纹牙前3环,其中以钉头第1环螺纹牙应力集中现象尤为明显;此外,采用螺纹展开法建立钉头螺纹牙的力学模型,得出了第1环螺纹极限剪切强度与钉头极限荷载之间的关系,并通过计算得出该GFRP筋钉头极限承载力为244.54 kN,与试验结果相符。通过室内钉头锚固性能试验的脆性破坏特点,确定GFRP筋钉头安全系数在1.8~2.0之间,并判定此种GFRP筋安全荷载在125~135 kN之间。

摘要：针对仅通过单轴拉伸试验无法准确表征材料在弯曲过程中力学性能变化的问题,设计了基于模糊比例积分微分(PID)控制的金属板材弯曲测试装置控制系统.首先,给出了控制系统的总体设计;然后,为了确保装置运动过程的稳定性,建立了装置的机电耦合仿真模型,并提出基于模糊PID的自适应控制方法,以实现装置工作过程中PID控制器参数的自适应在线整定;最后,搭建金属板材弯曲测试装置控制平台并对高强钢DP980进行弯曲测试试验.结果表明:采用基于模糊PID自适应控制方法的平台定位误差测试结果为±0.005°,降低了轴向力对板材弯曲过程的干扰;弯曲试验获得的高强钢DP980的力学性能参数与拉伸试验得到的参数存在明显差别,利用弯曲数据进行有限元仿真可以更好地描述板材在弯曲过程中的力学性能变化.

摘要：明朝官员礼服和制服以“四幅制”为结构框架,呈现出“褒衣博袖”的形制特征,这种特征是明人继承传统袖制并创立缯耳制的结果。文章以实物与文献相结合重实物的“二重考据”研究方法,对明官服“褒衣”和“博袖”结构冲突的技术问题进行复原。结果表明,明官服通过“取舍袖耳”的术规完成了褒衣博袖的官服营造,使其既满足礼制纲常的约束又达到了节俭的目的。明官服“整幅寡割”的造物逻辑深谙俭以养德的礼教修持。

摘要：本研究提出一种基于Transformer-GAN的农产品包装版式布局智能设计方法,旨在解决现阶段的农产品包装主要依赖通版包装、缺乏产品特色等问题。首先,设计了内容感知模块,学习包装设计的内容特征;其次,提出一种设计序列模块,对包装布局信息进行序列化处理;最后,融合内容感知和布局信息,使模型学习图像的内容特征和布局特征,输出包装版式布局设计图。与先前的模型相比,本研究模型具有更好的设计性能和可解释性,同时创新性地将布局智能设计方法应用于包装设计领域。实验结果表明,设计序列模块提升了设计的有效性,序列化的布局特征相较于非序列化的特征更能生成优质的布局。该模型具有较强的可解释性,在农产品包装版式设计上具有良好的生成性能。