摘要：海水淡化是缓解全球淡水资源匮乏的重要途径,但传统的海水淡化技术存在高成本、高能耗、低效率的问题。利用太阳能作为唯一能源输入的界面太阳能光热蒸发技术(interfacial solar steam generation,ISSG)因其低成本、可持续、高效率的优势引起了人们极大的关注,ISSG在气-液界面通过高效光热转化将水分子蒸发冷凝收集得到淡水。本文介绍了近年来利用二维光热材料设计的界面太阳能吸收器结构的演变,重点分析了膜(涂层)-气凝胶-水凝胶(泡沫)的发展历程,指出基于水凝胶(泡沫)的光热蒸发系统具有高效热定位、高效光热转换、高效抗盐沉积、快速输水和水活化的独特优势。在此基础上,对ISSG的发展前景及挑战进行了总结,提出了开发自动调节蒸发速率、蒸汽温度的新型智能蒸发系统,并将其与能源、农业、工业等领域互联的新策略,旨在启发从实验室到实际大规模太阳能驱动清洁水生产的光热蒸发系统的科学设计及工程应用。

摘要：基于性能化设计理念,提出了混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法:以结构达目标位移时实现合理失效模式作为性能目标,基于能量平衡原理确定结构设计基底剪力,并给出符合失效模式的侧向力分布;依据给定目标塑性耦连比分别求解钢连梁和PEC墙肢底部加强区内力需求;采用塑性设计方法设计钢连梁和PEC墙肢底部加强区截面,采用弹性设计方法设计PEC墙肢非加强区截面,保证结构实现预期性能目标。依据提出的基于合理失效模式的性能化设计方法,设计了12层混合联肢PEC墙算例结构,对其进行Pushover分析和弹塑性动力时程分析,验证了该方法的可行性。基于合理失效模式的性能化设计方法设计的混合联肢PEC墙结构抗震性能良好,地震作用下,各层钢连梁首先剪切屈服耗散能量,然后PEC墙肢底部形成弯曲塑性铰,塑性铰分布及发展过程符合预期,实现了“两阶段耗能体系”设计目标。

摘要：提出一种基于升力线理论的对转开式转子(contra-rotating open rotor,CROR)气动设计方法。以推力为设计目标,基于拉格朗日乘子法构建气动设计控制方程组。考虑高飞行马赫数对流动特征的影响,根据激盘模型,采用一道正激波模拟转子的增压过程。完成速度场预测后,利用压气机三维造型方法完成初始设计。初始设计完成后,对翼型折转角进行修正从而满足目标推力。研究表明,整个设计过程中只需2次计算流体力学(CFD)计算与再设计便可满足目标推力,所需翼型折转角修正量为−0.486°,设计结果的推力与目标推力的相对误差为−0.32%,设计方法高效且具有高的设计精度。

摘要：以青海省祁连县某宾馆为案例展开分析,建立以系统最小费用年值为优化目标的高原宾馆建筑电-热-氧联供系统容量配置优化模型,并采用遗传算法求解以得到系统的最优容量配置。结果表明:与常规电-热联供系统相比,电-热-氧联供系统使电网供电比例由76.9%降低至29.8%;电-热-氧联供系统的费用年值比常规电-热联供系统减少1.2%,其中系统投资年值增加4.1%,系统年运行费用减少5.3%;电-热-氧联供系统的费用年值受购氧价格影响最大,当购氧价格为8元/Nm^(3)以上时,电-热-氧联供系统比常规电-热联供系统更具经济优势。

摘要：选用CuAlNi形状记忆合金作为阻尼增强相,设计并制备了新型枣糕状CuAlNi/Al复合材料。制备过程主要由两个步骤组成,首先基于造孔剂颗粒的空间占位和溶除,通过粉末冶金工艺制备了CuAlNi泡沫,随后在此基础上,采用真空负压渗流技术制备了CuAlNi/Al复合材料。详细考察了复合材料的微观结构、阻尼和压缩力学性能。内耗测试表明,CuAlNi/Al复合材料可以实现超高的阻尼能力,远高于相应的Al基体,在室温附近的阻尼值甚至是纯Al的6倍。复合材料优异的阻尼能力不仅来源于CuAlNi合金增强相的高本征阻尼能力,还与CuAlNi和纯Al之间引入的弱结合界面阻尼及复合材料中与残余微孔相关的附加阻尼有关。此外,当CuAlNi/Al复合材料中Al体积分数高于59.5vol%时,具有和纯Al相似的压缩应力-应变曲线和形变机制,但呈现更高的压缩力学强度和能量吸收能力。

摘要：作为生态服务功能得到广泛认同的植被资源,城市自生地被植物群落在绿地建设过程中存在难以利用的问题,需要通过风景园林设计手法赋予其符合生态秩序的结构与美学特征,才能实现其实践运用价值。面对群落组成复杂、植株难以筛选、缺乏稳定性与美学特征等问题,基于以场地自生地被植物群落为基础进行人工改良设计的思路,提出依托CSR理论对自生群落的物种组成、垂直结构、景观特质进行调控,并采取低干扰方式进行建植与维护的设计、管理途径,通过人工干预的方式促进群落的竞争筛选与演替过程,最终形成相对稳定的低维护地被群落景观。研究开展了初步实验,改良设计的实验群落经过3年的生长与演替,物种组成从R型植物优势转向为更加稳定的C型植物为优势,群落植株密度与覆盖度显著提升,形成了包含主景观层、底部空间保护层、点缀性景观层的垂直结构,在不同阶段呈现出了各具特征的植物景观。实验结果验证了自生地被植物群落人工改良设计途径的可行性,为基于城市自生地被植物群落的植物景观生态设计实践提供了参考。

摘要：为了加强高面板堆石坝工程中挤压边墙、高趾墩和高趾墙等特殊结构体的安全监测,基于面板堆石坝安全监测设计资料,总结了特殊结构体在安全监测设计方面存在的不足和缺陷。通过收集整理国内包含高趾墩、高趾墙和挤压边墙等特殊结构体的高面板堆石坝数值分析成果,发掘特殊结构体的变形和应力应变规律,将特殊结构体的变形、应力应变及温度、接缝和渗流明确为安全监测设计重点;结合已有面板堆石坝工程的安全监测设计资料,构建了复杂条件下高面板堆石坝特殊结构体安全监测设计体系。该体系能够为在建和拟建的面板堆石坝特殊结构体安全监测设计提供科学的指导,全面提升面板堆石坝的安全监测水平。

摘要：超表面由于具备独特的电磁响应特性,在微波、太赫兹以及光学领域的应用十分广泛.在电磁超表面中构建连续域束缚态(bound states in the continuum,BIC)模式谐振可以产生尖锐的谐振透射峰,因此BIC被广泛用于设计具有高品质因子谐振的超表面.本文实验研究了一种支持准BIC(quasi-BIC,q-BIC)谐振的新型金属太赫兹超表面,通过设计两组金属开口谐振环(split ring resonators,SRRs)的结构参数来调节各自主导的谐振的工作频率,使不同模式谐振之间产生耦合,形成q-BIC模式谐振.并利用电磁场分布及其散射功率的多极分解的计算结果证明了不同模式的共振机制.在入射电磁波分别沿x,y偏振时,通过Jaynes-Cummings模型计算了两模式之间的归一化耦合强度比,分别为0.54%(x偏振)与4.42%(y偏振),解释了不同谐振模式的工作频率随SRRs器件结构参数改变而变化的规律.

摘要：针对商用低精度惯性测量单元具有高成本、制造工艺复杂、废弃后污染环境、不能生物降解等缺点,提出一种低成本、可生物降解的木制惯性测量单元。该设计包含平衡振子和非平衡振子单元,分别用于测量3轴加速度和3轴角加速度。采用激光诱导石墨烯的工艺在木梁上制备应变传感器阵列,并形成多组惠斯顿电桥测量电路。结果表明:加速度方面,X轴灵敏度为0.006 m V/g,Y轴灵敏度为8.695×10^(-4)m V/g,Z轴灵敏度为0.200 m V/g;角加速度方面,X轴灵敏度为0.285 m V/(rad/s^(2)),绕Y轴旋转的灵敏度为0.305 m V/(rad/s^(2)),绕Z轴旋转的灵敏度为0.765 m V/(rad/s^(2))。与有限单元法仿真结果对比,实验测量误差在10%以内,且具有良好的重复测量精度。该惯性测量单元在木制船舶、木制载具、木制家具等方面具有潜在的应用前景。

摘要：目的探讨不同胫骨柄长度的膝关节翻修胫骨侧骨缺损定制化假体的力学性能。方法建立形态匹配的骨缺损翻修术后有限元模型,按骨缺损程度为三个梯度(缺损深度分别为15、30、45 mm),分别使用80、120、150 mm三种长度的3D打印钽金属填充物重建。常规静态和动态(步行步态)加载,分析胫骨受力及假体界面累积滑移峰值,评估三种不同胫骨柄长度对定制胫骨缺损修复体稳定性及胫骨内应力状态分布。结果动态加载形态匹配的修复体模型累积滑移峰值为17.94~21.31 mm,较静态加载的10.26~11.69 mm增大68.0%~84.3%。动态加载的胫骨应力峰值为170.41~200.14 MPa,大于静态加载的132.94~143.88 MPa,增加28.0%~49.2%。修复体模型整体滑移值从胫骨截骨面开始逐渐变小,静态加载累积峰值滑移值为10.26~11.69 mm、动态加载为17.94~21.31 mm。胫骨前外侧及内后侧的骨组织应力从上到下逐渐升高,各个截面的最大应力值均在胫骨后内侧(最大值为200.14 MPa)。胫骨外侧骨组织应力最高值受胫骨柄的影响导致出现的位置不同,是受到应力遮挡影响最大的区域(最大值为170.65 MPa)。结论对形态匹配的钽金属定制化修复体的稳定性评估,符合生理的步态动态加载研究较静态加载更为可靠;胫骨柄长度选择要综合修复体模型累积滑移量与胫骨应力分布因素而定。