摘要：针对充放电模式对电极储锂性能的影响开展综合实验研究与机理分析.设计了4种充放电模式,进行不同充放电模式下还原氧化石墨烯电极的储锂性能实验,并从电极动态反应性能和应变两方面开展实验分析充放电模式对储锂时间和容量的影响机理.实验结果显示,不同充放电模式下电极储锂时间越短容量折损越多,综合数据分析指出电荷转移阻抗、扩散系数、过电位和应变均表现出了非线性和阶段性的特点.最后提出“大电流-小电流”模式为可行的充放电优化方案,利用电化学进程的非线性平衡了快充技术中时间和容量之间的矛盾,为快速充电技术的设计和优化提供了一定的指导.

摘要：等动量区是瞬时流场中流体动量接近的局部区域,其生成和分布与相干结构密切相关.对等动量区的研究有助于更深入认识湍流边界层相干结构,但目前对其演化过程还缺乏实验支持和机理分析.设计并使用移动式高时间分辨率粒子图像测速技术(TRPIV)系统对光滑平板湍流边界层进行了跟踪测量,用滤波方式对数据进行降噪,结合对直接数值模拟数据的插值结果,获得脉动速度信号.使用改进方法去掉非湍流的影响,检测边界层内的等动量区,得到其数量的时间序列,结合流向速度概率密度函数分布的变化,分析得出了等动量区的数量在大的时间尺度下从一个稳态到另一个稳态的阶梯状变化特点.分解不同尺度的脉动速度,对大尺度和小尺度脉动信号进行条件平均,发现大尺度脉动对等动量区数量变化起主要作用,表现为不同速度流体通过发生不同猝发事件改变流向速度概率密度函数分布.分析流向大尺度脉动空间分布的变化,发现等动量区内常含有多个大尺度脉动区域,不同区域的扩张、收缩、分裂、合并影响流向速度的集中程度,进而导致等动量区数量的变化.

摘要：本文以镶嵌在平板上沿展向对放的两个压电陶瓷振子为主动控制激励器,自主设计了零质量射流主动控制湍流边界层减阻实验方案.在风洞中开展了双压电振子同步和异步振动主动控制湍流边界层减阻的实验研究,实现了压电振子的周期扰动对湍流边界层多尺度相干结构的干扰和调制,施加控制后减小了壁面摩擦阻力,获得减阻效果.当异步控制100 V,160 Hz工况时得到最大减阻率为18.54%.小波多尺度分析结果表明,施加控制工况中PZT振子的周期性扰动使得小尺度结构的湍流脉动强度增强,改变了近壁区大尺度和小尺度结构的含能分布,且异步控制工况比同步控制工况的减阻效果好.当双振子振动频率为160 Hz时,流向脉动速度的小波系数PDF曲线呈现出波动特征,尾部变宽显著,近壁湍流脉动更加有序和规则,湍流间歇性减弱.对小尺度脉动进行条件相位平均的结果表明,施加PZT周期扰动后使得大尺度结构破碎成为小尺度结构,小尺度脉动强度增强,实现减阻.随着流向位置离PZT振子越来越远,周期性扰动对相干结构的调制作用逐渐减弱.

摘要：客机座舱个性化风口是座舱环控系统中重要的送风单元,其主要作用为快速通风、换热,对乘客的热舒适起到改善作用,但现有个性化送风常引起乘客头部的强烈吹风感。本文通过对现有个性化风口进行边缘加齿的优化设计,调控风口流场中不同尺度的湍涡成分,降低吹风感,从而获得使人体更为舒适的气流流场。实验中使用高时间分辨率热线风速仪,精细测量安装不同尺寸加齿喷嘴的风口流场,采用子波分析的方法对流场多尺度湍涡成分进行分析,对比不同尺寸大小的加齿喷嘴对个性化风口流场多尺度湍涡成分的调控效果,得出齿尖间距离为5mm时,个性化风口的送风使人体更舒适。个性化风口圆环射流经过加齿调控,增强了动量、能量和质量交换,降低了含能尺度的湍流强度,从而降低了吹风感,提高了流场的舒适性。

摘要：显微拉曼光谱法是一种无损非接触的微尺度实验力学技术。本文设计研制了可用于空间任意几何和偏振构型下力学测量的显微拉曼外光路子系统,用以开展复杂载荷环境下应力/应变的原位、在线测量。该外光路子系统采用观察光路与信号光路同轴设计,并基于笼式光机组件搭建光路。为标定、验证系统的性能与可靠性,本文采用所研制的外光路系统开展了Kevlar29纤维的拉伸实验和单晶硅的围压实验。实验结果表明,将外光路子系统用于光谱力学测量能够给出与商用系统性能一致的测量结果、精度及可靠性,并能够用于获取商用系统无法给出的几何与偏振构型下的光谱信息,从而实现复杂环境、载荷、应力状态下的光谱力学精细测量。

摘要：复杂应力状态下应力分量的解耦分析对半导体的设计和制造具有重要意义。本文开展了方法学研究,首先建立了{100}晶面族单晶硅面内应力分量解耦分析模型,基于该模型,通过改变入射光和散射光的几何构型和偏振构型,可得到单晶硅拉曼频移与应力分量的解析关系。在此基础上,提出了一种利用斜向背散射偏振拉曼光谱在不同倾角、偏振方向和样品旋转角度下开展原位拉曼探测实现应力分量解耦分析的实用技术。本文通过实验验证了该方法的可靠性和适用性。

摘要：热障涂层(TBC)对燃气轮机涡轮叶片的保护起着至关重要的作用,但是其内部陶瓷层与黏结层界面易产生热氧化层和局部应力集中而诱发界面分层缺陷,严重危害TBC的服役安全,因此,实现TBC内部尤其是界面缺陷的无损快速检测对于叶片服役寿命评估具有重要工程意义。然而,现有的检测装置均不能满足无损、快速、精准以及便携的测量需求,为此本文开展了基于荧光成像的热障涂层内部界面缺陷的装置研究。本文基于荧光反射增强效应,设计搭建了采用同轴带通光路的检测装置。同时,探索了在荧光子层下方预制内部界面缺陷的实验方法,制备了用于验证方法与标定测量的预制界面缺陷TBC试样。最后,将所研制的检测装置应用于识别所制备样品的内部缺陷,通过对不同横向尺寸、形状与厚度预制缺陷的准确识别检测,验证了装置的有效性与适用性。

摘要：骨受力变形时所引起的压力驱动骨内哈佛氏管或骨小管内的液体流动,是骨内出现流动电位的外部原因。由于人体经常受动态载荷作用,研究骨在动态加载过程中流动电位的变化,更有助于了解骨细胞周围电环境的性质。为此,设计了流动电位测试系统,在骨试样两端施加梯形压力波。实验测量了在不同加载速率下流动电位的变化波形。结果显示,加载速率越高,流动电位有减小的趋势。分析认为这是由于微管中局部产生的湍流引起的。

摘要：“高效率、低噪声”的飞行特点为猫头鹰披上了一层神秘的面纱。本文根据其翅膀覆羽的仿生学构造,设计了新型的柔性锯齿形旋涡发生器,铰接在NACA0018二维翼型各弦长位置处。通过风洞实验,研究了不同面密度柔性材料的流动分离控制效果。实验中,首先利用高时间分辨率的热线风速仪单点扫掠测量尾流区的流场信息,通过小波变换同时在时域、频域对各个尺度涡包的破碎和掺混过程展开分析,确定湍动能较高的特征测点位置后,利用两根热线探针双通道同时测量,得到不同位置的同步流场数据,通过互相关分析,在时域和频域上得到不同空间位置之间扰动的相关性,并结合CCD高速相机的拍摄结果,研究柔性材料的自适应形变规律与扰流涡之间的关系。实验结果表明:中等面密度的柔性材料控制效果较优,安装在尾缘时可以有效吸收附近34%的湍动能用于自适应地振动和变形;剪切层的上边界向下移动0.05倍弦长,尾缘和前缘剪切层的低频段功率谱密度分别下降了70%和50%,前缘剪切层的大尺度结构被破碎为小尺度结构,具有潜在的降噪效果,两剪切层的相关性在频域上得到显著增强。当旋涡发生器的安装位置向前缘移动时,其在逆压梯度下产生的扰动将向低频段转移,大尺度的扰流涡可以诱导分离泡的上边界下移0.1倍弦长。

摘要：为研究海水淡化厂外排浓盐水对周边环境产生的影响,利用数值模拟方法对浓盐水进入水体(循环渠)的盐度进行了模拟预测并提出相应的改善措施。模拟结果显示:现状工况下盐度最大值出现在相对蒸发量较大而循环渠取水量较小的4月份;海水淡化厂开始运营后,若其浓盐水全部排入循环渠,循环渠中的盐度将会显著增加,盐度最大值出现在取水量最小的3月份;提高取水量可以有效降低循环渠内的盐度值,并使之满足排放要求。