Strain gradient theory with couple stress for crystalline solids

A new phenomenological strain gradient theory for crystalline solid is proposed. It fits within the framework of general couple stress theory and involves a single material length scale Ics. In the present theory three rotational degrees of freedom omega (i) are introduced, which denote part of the material angular displacement theta (i) and are induced accompanying the plastic deformation. omega (i) has no direct dependence upon u(i) while theta = (1 /2) curl u. The strain energy density omega is assumed to consist of two parts: one is a function of the strain tensor epsilon (ij) and the curvature tensor chi (ij), where chi (ij) = omega (i,j); the other is a function of the relative rotation tensor alpha (ij). alpha (ij) = e(ijk) (omega (k) - theta (k)) plays the role of elastic rotation reason The anti-symmetric part of Cauchy stress tau (ij) is only the function of alpha (ij) and alpha (ij) has no effect on the symmetric part of Cauchy stress sigma (ij) and the couple stress m(ij). A minimum potential principle is developed for the strain gradient deformation theory. In the limit of vanishing l(cs), it reduces to the conventional counterparts: J(2) deformation theory. Equilibrium equations, constitutive relations and boundary conditions are given in detail. For simplicity, the elastic relation between the anti-symmetric part of Cauchy stress tau (ij), and alpha (ij) is established and only one elastic constant exists between the two tensors. Combining the same hardening law as that used in previously by other groups, the present theory is used to investigate two typical examples, i.e., thin metallic wire torsion and ultra-thin metallic beam bend, the analytical results agree well with the experiment results. While considering the, stretching gradient, a new hardening law is presented and used to analyze the two typical problems. The flow theory version of the present theory is also given.

两个垂直圆柱在水波中的水动力相互作用

基于线性势流理论研究了两个垂直圆柱在水波中的水动力相互作用. 讨论了绕射波和幅射波. 运用加法定理建立了波浪速度势的相互作用理论, 给出了每个圆柱表面上速度势的简单的解析表达式. 用级数形式显示表示了圆柱上波浪激励力和力矩及振动圆柱的附加质量和辐射阻尼系数. 给出数值例子说明了各种参数对一阶力、定常二阶力、附加质量和辐射阻尼系数及振动圆柱的响应等的影响.

短时微重力条件下燃料电池性能实验研究

开展了不同重力情况下燃料电池性能的实验研究.利用微重力落塔,对常重力和微重力条件下燃料电池发电时其内部的两相流动开展了可视化现场观测.对重力因素对燃料电池内部传质过程的影响进行了分析和讨论.实验结果表明:当电流密度较大时,在微重力环境中燃料电池性能较常重力环境中的有较明显下降.由于微重力条件下浮升力的消失导致气体不能及时从流道中排出,进而对直接甲醇燃料电池内的传质过程产生负面影响.

堵塞和煤粉浓缩器对旋流两相流动影响的研究

旋流煤粉燃烧器加进口堵塞和煤粉浓缩器可以影响湍流,燃烧温度以及煤粉浓度的分布,从而影响NO的生成与排放。本文用三维相位多普勒颗粒测速仪(PDPA)测量和双流体模型数值模拟研究了堵塞和煤粉浓缩器对旋流煤粉燃烧器内两相流动的影响。实验结果和数值模拟结果基本符合。实验和模拟结果都表明,无论是进口堵塞还是煤粉浓缩器都会增加旋流燃烧器的进口湍流度,同时增加进口轴线附近的颗粒浓度,后者将有利于降低NO排放。

Turbulent collision of inertial particles: point-particle based, hybrid simulations and beyond

Point-particle based direct numerical simulation (PPDNS) has been a productive research tool for studying both single-particle and particle-pair statistics of inertial particles suspended in a turbulent carrier flow. Here we focus on its use in addressing particle-pair statistics relevant to the quantification of turbulent collision rate of inertial particles. PPDNS is particularly useful as the interaction of particles with small-scale (dissipative) turbulent motion of the carrier flow is mostly relevant. Furthermore, since the particle size may be much smaller than the Kolmogorov length of the background fluid turbulence, a large number of particles are needed to accumulate meaningful pair statistics. Starting from the relative simple Lagrangian tracking of so-called ghost particles, PPDNS has significantly advanced our theoretical understanding of the kinematic formulation of the turbulent geometric collision kernel by providing essential data on dynamic collision kernel, radial relative velocity, and radial distribution function. A recent extension of PPDNS is a hybrid direct numerical simulation (HDNS) approach in which the effect of local hydrodynamic interactions of particles is considered, allowing quantitative assessment of the enhancement of collision efficiency by fluid turbulence. Limitations and open issues in PPDNS and HDNS are discussed. Finally, on-going studies of turbulent collision of inertial particles using large-eddy simulations and particle- resolved simulations are briefly discussed.

Stability against crystallization and spectroscopic properties of Tm3+ doped fluorophosphate glasses

Fluorophosphate glasses with various content of Al(PO3)(3) were prepared. With the increment of Al(PO3)(3) content, density decreases while refractive index increases, and transition temperature, crystallization peak temperature and melt temperature increase which were suggested by differential scanning calorimetry. These glasses exhibit the best stability against crystallization with 7-9 mol'Yo Al(PO3)(3) content. Normalized Raman spectra were used to analyze structure and phonon state. The increment of Al(PO3)(3) content does not affect phonon energy but results in the augment of phonon density. Absorption spectra were measured. H-3(6) -> F-3(4) transition exhibits absorption at L band of the third communication window. Compared with the energy of Tm3+ excited states in other glass system, F-3(4) energy of Tm3+ in these glasses is considerable higher and H-3(4) energy is considerable lower, and it can be predicted that emission band of H-3(4) -> F-3(4) transition is close to the amplified band of gain-shift Tm3+ doped fiber amplifier. Analyses of Judd-Ofelt theory suggest when Al(PO3)(3) content is no more than 7 mol%, Judd-Ofelt parameters Omega(t) and the lifetime of H-3(4) energy level of TM3+ vary little with the increment of Al(PO3)(3) content, and when Al(PO3)(3) content is more than 7 mol%, Omega(2) and Omega(6) increase and radiative lifetime of H-3(4) energy level of Tm3+ drops sharply with the increment of Al(PO3)(3) content. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

热带亚热带森林生态系统碳、氮、水耦合研究

本项目在广东省自然科学基金、中国科学院、中国科技部、国家自然科学基金等资助下，通过大量定位观测、室内外控制实验，并采用涡度相关、稳定性同位素、生态系统建模等关键技术，阐明了热带亚热带森林生态系结构特征特征与调节水功能之间关系；分析了热带亚热带不同演替阶段森林土壤中碳氮比值对土壤中硝化作用速率和呼吸速率的影响和作用；揭示了热带亚热带不同演替阶段森林生态系统20多年来其土壤有机碳含量及贮量动态变化规律；模拟了在人为活动和全球变化情景下，热带亚热带不同演替阶段森林生态系统碳氮状态的变化规律和碳氮功能的位移趋势；建立了热带亚热带森林生态系统水文学过程中碳氮的循环过程模式；研究了热带亚热带森林生态系统凋落物在不同气候带的森林生态系统和同一气候带不同海拔高度的森林生态系统的碳氮循环相互相应机理。这些研究成果具有较高的学术水平，展示了我国对热带亚热带森林生态系统研究的最新成果，具有突破性的研究方法和结论相继在国际核心期刊上发表（专著2本，SCI论文32篇，EI论文10篇），并得到国内外同行专家的关注并被广泛引用（被SCI论文引用179篇次，被国内引用达867篇次），充分说明了该项研究成果达到了国际同类研究的先进水平。

光系统II反应中心复合物组成性质与光仰制分子机理研究

由于光系统Ⅱ反应中心Dl/D2/Cyt b559色素蛋白复合物(PSII-RC)的红 区吸收光谱严重重叠，给其组成特性研究及光抑制分子机理研究造成 了困难，因此我们运用多种光谱分析技术配合计算机数据处理技术对 PSII-RC复合物的组成特性进行了研究，并用自己建立的方法对PSII-RC 的色素和多肽的化学计量进行了进一步确定，另外还重点研究了单线 态氧在PSII-RC光破坏中的作用，据此提出新的PSD[-RC光抑制分子机 理。主要结果如下： 1．用反相HPLC外标法测定我们制备的色谱纯PSR-RC样品的色素化 学计量结果为Chl:Pheo:Car= 6:2:2。我们发现，当PSII-RC中存在微量CP47 时，Chl: Pheo的比例与CP47的含量呈正相关关系，说明较高的Chl比例 可能表示样品中有CP47污染。结果还表明PSII-RC中Car: Pheo的比例也与 CP47含量有关，说明CP47可影响Car在PSII-RC上的结合，这暗示CP47可 能结合Car，或者CP47对PSII-RC上Car的结合位点有影响，这一推测对阐 明CP47的功能有一定启发作用。 2．建立了一种估算PSII-RC多肽化学计量的理论计算方法，即利用计 算机统计PSII-RC中各多肽组分的不同氨基酸残基数量，以确定不同多 肽化学计量时的理论氨基酸残基组成，并与PSlI-RC的实测氨基酸残基 组成进行比较，得到所用PSII-RC样品的多肽化学计量值为D1+D2:Cyt b559-o+邮：I=2:1:1. 3．对PSII-RC的红区吸收光谱进行了高斯解析，发现680 nm附近含有 峰高和半高宽明显不同的两个高斯组分，它们对光抑制处理的响应具 有明显差别，分别表现了P680和Pheo的特征。由此可知，在680nm处除了 有P680的信号外，PSII-RC中的Pheo在这个区域也有跃迁组分。这个结果 表明光抑制进程中PSII-RC红区吸收光谱信号的下降除了P680的破坏 外，还与Pheo的破坏有关。 4．用Ste)anov关系式分析了PSII-RC色素激发态分布的平衡状态，发现 经过暗适应的PSII-RC的激发态可达到充分的平衡，光抑制处理可导致 PSIL-RC激发态平衡受到破坏。 5．用荧光发射光谱观察到PSII-RC在光抑制进程中有弱光破坏和强光 破坏两个破坏过程，前者是与色素间能量传递的色素结合状态与 取向的破坏，后者与色素本身化学结构的破坏有关。通过研究不同激发波长下的发射光谱发现Car的弱光破坏过程比Chl快，暗示Car可能的保护作用，而Pheo的破坏程度比Chl小。从发射光谱组分的光破坏时间 进程推断强光破坏过程导致的色素破坏是多步反应，验证我们小组原 先报导的PSII-RC的多步反应特性。 6．首次将磁圆二色光谱( MCD)技术应用于PSII-RC研究，发现MCD明显表现出比吸收光谱要丰富得多的光谱精细结构，同时还具有较高的灵敏度和分辨率，不经过任何解析就可直接观察到680 nm组分及其它色素组分的变化，而且PSⅡ-RC中的Car没有明显MCD信号，使PSII-RC谱 图简化，便于进一步分析。用MCD技术还观察到光抑制初期Chl从PSII- RC复合物上脱离及Pheo的光破坏现象。 7．分别用HPLC法、吸收光谱高斯解析法、荧光发射光谱分析法和MCD法共四种方法证明了PSII-RC中Pheo的光破坏，充分证实我们小组关于Pheo光破坏的报导，同时还证明Pheo的光破坏是单线态氧作用的结果。 8．给出了单线态氧参与PSII-RC色素和蛋白光破坏的直接实验证 据，即发现光抑制过程中色素和蛋白的破坏受到单线态氧的特异性清除剂的保护，用化学方法在暗中产生的单线态氧同样造成与光抑制相 似的PSII-RC各组分的损伤，由此说明单线态氧是PSII-RC光抑制过程中 的直接破坏因子。 9．提出了PSII-RC中Hiis残基光破坏的一种新的分子机理。用组氨酸残基的特异性化学修饰剂证实以前我们实验室发现的PSI[-RC组氨酸残基的光破坏，根据比较蛋白变性前后的测定结果，初步证明PSIl-RC中 受光破坏的His残基位于P680附近。我们还观察到光抑制处理后，PSII- RC表现与组氨酸残基被修饰后的样品相似的紫外吸收特征，由此提出 PSII-RC中His残基光破坏的一种分子机理，即His残基的眯唑环上的两个氮原子与其它多肽上的游离氨基在单线态氧的作用下发生反应形成酰 胺键而导致PsII-RC多肽间的共价交联，推测PSII-RC中His残基的光破坏与其蛋白的光致交联和降解有直接的因果联系。

莱州湾西南岸河口地貌演化及典型环境要素的遥感研究

河口和潮汐海湾是受陆海相互作用共同影响的一个复杂动力系统，是陆海相 互作用研究的理想区域。特别是大河影响下的邻近海域，其海岸带发育、动力地 貌、生态环境必将表现出复杂的特征，开展该区域的陆海相互作用研究是非常必 要的。本文采用遥感定量反演手段和泥沙模拟估算方法，结合多年潮汐数据、河 口段水文水质观测数据、近岸区遥感和历史图件等从研究莱州湾西南近岸物质组 成与输运特征，河口沙坝地貌演化及动力机制，河口拦门沙发育演变，水质状况 监测分析等方面探讨黄河影响下的风暴潮、水质污染灾害严重的莱州湾西南近岸 区域的陆海相互作用特征。 结果表明，近岸为典型粉砂淤泥质的莱州湾西南海岸，其泥沙主要来源于近 岸与外海再悬浮供沙、黄河来沙。海区内泥沙运移格局主要为外海泥沙有由河口 口门外向河道运移的趋势、莱州湾西部近岸海区存在一股黄河南向的沿岸泥沙 流，其主要在淄脉沟口以北区域沉积。在正常天气条件下，河口及附近海区泥沙 含量较低，风暴潮期间本海区的悬浮泥沙含量将增加4-5 倍，最高可达10 倍， 其泥沙运移范围主要在河口与近岸海域。 小清河河口属陆海双相缓混合型，其河口堆积地貌主要包括河口沙嘴、沙坝 和河道拦门沙体。径、潮流携带泥沙分别在河口区和口门以内落淤形成拦门沙体 和堆积沙坎。在NE 向波浪和NE-E 向的涨、落潮流作用下，局地再悬浮的泥沙 和沿岸流携带的部分输沙堆积在河口北侧，形成沿落潮流方向延伸的河口沙嘴； 河口段河道南移过程中存在沙嘴、沙坝相互转化的自调整过程，并认为1979-1982 年和1997-2000 年两个时间段为自调整过程的中期。 根据小清河河口沙坝的发育过程及其发育特征，本文提出了该沙坝地貌发育 演变的概念模式。

高频发射机帘栅开关电源装置

本实用新型涉及一种高频发射机帘栅开关电源装置。以高频发射机为主体，连接直流变换器、反激式逆变器、高频整流滤波电路、高频机帘栅开关电源连接；高频机帘栅开关电源又与取样电路、脉宽调制器、直流变换器连接，形成环路反馈调压系统，从而保证了帘栅电源的输出电压长期稳定在１×１０＃＋［－４］，满足了高频大动率发射机的特殊要求。