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两栖车辆行进机构挡泥板与喷水推进器流道耦合作用的水动力性能研究
Highlight本研究通过实验与数值模拟揭示了行进机构挡泥板与喷水推进器流道对两栖车辆水动力性能的差异化影响:底部挡泥板优化可减少42.97%总阻力,侧挡泥板通过约束纵向流实现17.54%阻力降低,而流道几何阻力效应使整体阻力增加33.9%。Conclusions1.基于STAR-CCM+建立的两栖车辆数值模型具有高预测精度2.行进机构挡泥板通过改变湍流边界层发展路径影响吸入流均匀性3.喷水推进器流道与车体相互作用会显著改变涡流结构和压力分布CRediT authorship contribution statement张国庆:负责论文撰写、可视化与数值验证;王建城:参与数据分析和模型验证;
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-14
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仿生水母机器人设计与优化:提升水下推进效率的仿生结构与流体动力学研究
Highlight水母的喷射推进机制使其在水中具备高效机动性。通过调整伞盖方向,水母能灵活改变运动轨迹,而触须形态(如伸展增加阻力或弯曲引导水流)进一步优化了运动性能。Structure of the jellyfish robot该仿生机器人采用对称式连杆-杆件结构,伞盖扩张直径728 mm,收缩直径558 mm。其核心模块包括驱动系统(含重心调节装置)和柔性触须阵列,通过铰链简化触须刚性模型,保留关键形变特征。Theoretical calculation基于单触须简化模型,建立流体阻力方程:推进力Fp=ρV2AeCd,其中ρ为流体密度,Ae为有效作用面积。通过ADAMS仿真验证触须摆动相
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-14
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基于观测器的无人水面艇高海况下执行器饱和自适应跟踪控制研究
Highlight本研究的主要贡献如下:1.所提跟踪算法通过实时观测器同时估计USV模型未知动态和外部扰动,适用于系统模型完全未知的场景;2.突破现有研究对模型不确定性必须有界的假设,通过联合李雅普诺夫函数解决观测器与控制输入耦合导致的分离原理失效问题。KVLCC2模型采用经典KVLCC2大型船舶原型作为仿真对象,其基于MMG模型(Mathematical Modeling Group)能精确模拟高海况下波浪、风力和洋流引起的非线性阻力与动态响应,为验证算法在真实海洋环境中的鲁棒性提供基准。Conclusion本文提出的自适应轨迹跟踪算法通过ALOS制导律与STSMC控制器的协同设计,结合实时
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-14
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不排水黏土中循环荷载下桩-土相对刚度对桩基性能的影响机制及工程预测模型
Highlight本研究通过开发能考虑路径依赖的全应变范围非线性土体模型,结合离心机试验和现场测试数据,系统揭示了不排水黏土中桩-土相对刚度KR对循环荷载下桩基性能的影响规律。边界表面建模与数值实现本节提出基于总应力的边界表面模型,采用自适应显式应力积分算法,相比前人研究(Shi, 2016)以更简洁的公式捕捉了土体在全应变范围(10-5~10-1)内的非线性特性。离心机试验与双向循环响应模拟通过T-bar贯入试验标定参数,重点研究相对刚度KR(=EpIp/EsL4)对桩基在单调和双向循环荷载下行为的调控作用,揭示了从柔性桩到刚性桩的连续响应谱。现场试验与单向循环响应验证基于PISA项目现场数
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-14
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多模块浮式系统系泊等待阶段动态响应的实验研究:构型差异与稳定性优化
Highlight并列构型系统在典型波浪周期(T=7s)下表现出显著的纵荡(surge)响应,振幅高达单模块系统的3.2倍,而串联构型在极端海况中始终保持相对稳定的动力学性能。Discussion从频域和时频分析视角发现:多模块系统的屏蔽效应(shielding effect)随波长增加而减弱,长周期高波高条件下,模块间相对位移(relative displacement)急剧放大,可能导致连接器(connector)失效。Conclusion实验表明:波长模块比λ/Lmodule<2.5时,多模块系统因无显著波浪共振(wave-induced resonance)而运动更小;λ/Lmodul
来源:Ocean Engineering
时间:2025-08-14
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聚乙烯亚胺改性介孔硅泡沫的CO2吸附性能研究:甘油基添加剂的影响及其在碳捕集中的应用
Highlight本研究探讨了甘油和甘油碳酸酯作为辅助剂对聚乙烯亚胺(PEI)功能化介孔硅泡沫(MCF)CO2吸附性能的影响,重点关注后燃烧碳捕集应用。材料表征显示PEI-辅助剂混合物成功负载到MCF中,氮气吸附分析证实了显著的孔道填充,红外光谱揭示了化学相互作用迹象。Material characterisations红外光谱显示,MCF/x样品在3450 cm-1处出现宽峰,归因于分子间氢键和胺基-硅羟基相互作用。PEI/甘油复合物(如MCF/x.1200g)在1650 cm-1附近出现氨基甲酸酯特征峰,表明CO2与胺基的化学吸附。甘油碳酸酯修饰的样品则显示出环状碳酸酯基团(1800 cm
来源:Microporous and Mesoporous Materials
时间:2025-08-14
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3D打印晶格梁的振动与阻尼特性研究:多尺度实验-模型-模拟集成分析
亮点本研究首次通过实验-理论-模拟三位一体方法,揭示了3D打印PLA晶格梁的振动能量耗散机制。高帧率成像技术捕捉悬臂梁近共振响应,创新开发的相位敏感算法显著提升了阻尼参数识别精度。数学建模基于Rayleigh梁理论构建动力学模型,引入Kelvin-Voigt黏弹性本构描述PLA材料的应变率依赖性。通过双参数优化策略,从实验数据反演获得弯曲刚度(EI)和阻尼系数(β),其数值与FE仿真结果高度吻合(误差<5%)。有限元仿真在ABAQUS中采用8节点二次壳单元建立简化模型,输入实验标定的(EI,β)参数组。仿真成功复现了蜂窝结构特有的"负泊松比效应"对振动模态的影响,验证了理论模型的普适性。结果讨
来源:Mechanics of Materials
时间:2025-08-14
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热塑性聚合物力学行为的耦合粘塑性-损伤模型构建及其温度效应研究
亮点成果本构模型本节将多模式弹粘塑性本构方程拓展至连续损伤力学(CDM)框架,建立温度依赖的力学预测模型。基于不可逆热力学定律,该模型通过应力相关粘度的流体力学表征(参考[32]),创新性地将温度效应融入EGP模型的能量守恒体系。数值实现通过ABAQUS的UMAT子程序,模型在时间步长tn+1内完成应力状态迭代计算。其中,等效偏应力的求解需通过应力偏移因子的动态校准,这种"套娃式"迭代算法显著提升了复杂载荷下的收敛效率。结果与讨论通过Abaqus仿真验证了模型预测能力:单元素测试成功复现了热塑性聚合物在压缩-循环-蠕变复合载荷下的"记忆效应";穿孔板拉伸模拟(图13)精准捕获了孔洞周边的应力集
来源:Mechanics of Materials
时间:2025-08-14
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正交向列相双层离散图案驱动三维形变机理与调控研究
Highlight理论模型图1展示了由两个厚度相同的LCN单层完美键合组成的自由站立向列相双层结构。通过建立笛卡尔坐标系(x1,x2,x3),其中x3轴垂直于界面,上下层材料相同但指向矢(director)始终保持正交排列。这种布局天然形成反双曲形状,在均匀加热时产生面内各向同性自发收缩,无需引入应变失配即可实现形变导向。数值算法针对双层结构特有的拉弯耦合效应,本研究改进了单层LCN的动力学算法。首先将有限双层嵌入无限大各向同性弹性基板(厚度h,杨氏模量E,泊松比ν),通过等效本征应变实现异质材料的均匀化建模,为非线性变形分析提供高效计算框架。案例与讨论研究重点分析了两种指向矢图案的矩形LCN
来源:Mechanics of Materials
时间:2025-08-14
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布鲁氏菌感染诱导巨噬细胞凋亡抑制的建模与动力学机制研究
Highlight本研究构建了一个三维动力学模型,阐明了布鲁氏菌(Brucella)通过调控巨噬细胞凋亡实现免疫逃逸的机制。数学模型分析表明:Bifurcations系统(1)展现出丰富的分岔动力学行为:1.Hopf分岔:当感染率(β)超过临界值时,系统从稳定态转为周期性振荡,模拟了临床波状热(undulating fever)症状;2.后向分岔(Backward bifurcation):在基本再生数R0<1时仍存在感染稳态,解释了抗生素治疗中布鲁氏菌的顽固性;3.Bogdanov-Takens分岔(codimension 2):通过中心流形定理和规范型理论,证实系统在参数空间存在双稳态区域
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-08-14
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综述:二维材料中氢溢流与反向氢溢流现象的最新研究进展
二维材料在电催化析氢反应中的突破性进展氢能作为清洁能源载体,其高效制备依赖于析氢反应(HER)催化剂的性能。二维材料因其独特的物理化学性质成为研究热点,但本征活性位点不足和电子传输效率低下等问题限制了其应用。氢溢流与反向氢溢流的协同机制氢溢流现象涉及氢原子(H)从强吸附位点(如贵金属)向弱吸附载体(如MoS2)的迁移,而反向过程则通过动态反转氢结合能(HBE)景观实现。研究发现,1T/2H MoS2异质结构中,1T相(ΔGH=5.86 eV)与2H相(ΔGH=2.02 eV)形成的界面梯度使整体ΔGH优化至-0.06 eV,显著提升HER活性。界面工程策略的创新应用通过构建异质界面可诱导内建电
来源:Materials Today Sustainability
时间:2025-08-14
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不锈钢基底上层状组装氧化石墨烯增强聚乙烯醇/聚氨酯复合涂层作为高效氢阻隔材料
Highlight通过层层组装技术制备的GO-PVA/PU复合涂层,各组分发挥协同效应:PVA作为主阻隔基质,GO片层构筑曲折氢扩散路径,PU层则三重功能——阻隔腐蚀物、减少GO团聚、增强基底附着力。材料与方法采用分析纯单层GO(苏州碳丰科技)与PVA(≥93.5%,北京英诺克)溶液共混,与PU乳液(深圳吉田化工)交替涂覆于316L不锈钢基板。通过FT-IR验证了组分间氢键交联网络的形成。结论1.当GO含量为2.0 wt%时,涂层氢渗透率仅0.72 cm3/(m2·d·0.1 MPa),较纯PVA涂层降低33.7%2.PU的引入使涂层韧性提升近1倍,接触角增至42.8°,显著改善湿热环境稳定性
来源:Materials Characterization
时间:2025-08-14
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宽温域固态电池中锂枝晶抑制策略:基于聚多巴胺修饰Li5.5PS4.5Cl1.5电解质的界面工程研究
Highlight受益于超高理论容量和极负电位,锂金属负极(LMAs)被视为全固态锂金属电池(ASSLMB)产业的"圣杯"。然而,循环过程中的剧烈界面反应和锂枝晶生长阻碍了其商业化。本研究通过将聚多巴胺(PDA)引入Li5.5PS4.5Cl1.5(LPSCl)电解质,成功压制了锂晶体的成核与生长。Results and discussion硫化物基固态电解质(SEs)通常对极性有机溶剂稳定性有限(图S1)。为避免该问题,我们开发了保持离子电导率的无溶剂干法制膜工艺。通过将PDA与LPSCl粉末混合压膜(图1a),X射线光电子能谱(XPS)证实两者通过C-S键相互作用。Conclusion本工作
来源:Materials Science and Engineering: B
时间:2025-08-14
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高浓度Er3+掺杂碲酸盐玻璃的红外荧光增效机制及其在NIR/MIR激光器件中的应用研究
Highlight亮点本研究开发的超高浓度Er3+掺杂碲酸盐玻璃在1.5µm和2.7µm波段展现出创纪录的发射截面,为突破当前近红外/中红外激光器的效率瓶颈提供了革命性材料解决方案。Experimental实验方法采用高纯度TeO2、Ba2CO3和Er2O3粉末(纯度99.99%)制备了摩尔百分比为80TeO2-(20-x)BaO-xEr2O3(x=3-9)的玻璃系列,命名为TBE3-TBE9。原料经精确称量混合后,在铂金坩埚中1000°C熔融20分钟,通过精密控制退火工艺获得光学级玻璃样品。Thermal characterization热学特性图1显示TBE3样品的差示扫描量热(DSC)曲
来源:Journal of Non-Crystalline Solids
时间:2025-08-14
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亲水性纳米颗粒(二氧化硅、氧化铝和二氧化钛)在碳酸盐岩储层中的高效润湿性调控及提高采收率机制研究
亮点与以往聚焦单一纳米颗粒或砂岩储层的研究不同,本研究通过整合长期稳定性数据和机理分析,针对三种常用亲水性纳米颗粒(二氧化硅、氧化铝、二氧化钛)在碳酸盐岩储层中的挑战提出了创新解决方案,填补了该领域的关键空白。结果与讨论研究揭示了纳米流体性能的差异化表现:•去离子水基纳米流体效能排序为:二氧化钛(TiO2 二氧化硅(SiO2 氧化铝(Al2O3)•地层盐水基纳米流体中,二氧化硅(SiO2)展现出最佳稳定性,其润湿性调控能力超越二氧化钛(TiO2)23.7%•岩心驱替实验显示,二氧化钛纳米流体可提高20.8%的采收率,而二氧化硅在盐水环境中仍实现13.6%的增幅结论通过液滴接触角测量法证实:1.
来源:Journal of Molecular Liquids
时间:2025-08-14
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氟啶脲与六氟脲和人血清白蛋白的相互作用机制:实验与计算视角揭示其生物安全性与毒性调控
Highlight当在280 nm激发时,人血清白蛋白(HSA)在336 nm处显示出强烈的荧光发射峰,这主要源于其色氨酸(Trp)和酪氨酸(Tyr)残基的固有荧光。如图1所示,随着氟啶脲(FFX)和六氟脲(HFM)浓度的增加,HSA的荧光强度逐渐降低,表明这些杀虫剂与HSA发生了相互作用。此外,在FFX和HFM存在下,最大发射波长出现红移(从336 nm移至342 nm),提示HSA的Trp214微环境极性增强,可能是由于化合物结合导致蛋白质部分解折叠所致。Conclusion本综合研究采用多学科方法系统研究了苯甲酰脲类杀虫剂(FFX/HFM)与HSA的分子相互作用。光谱分析表明,两种化合物
来源:Journal of Molecular Liquids
时间:2025-08-14
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综述:低共熔溶剂在摩擦学中的研究进展:润滑性能、机理见解与未来展望
润滑性能低共熔溶剂(DESs)凭借氢键受体(HBA)与供体(HBD)的定向组装,展现出远优于矿物油的摩擦学性能。典型胆碱氯化物-尿素体系在12 °C仍保持液态,其连续润滑膜可使摩擦系数(COF)降低超60%。2014年Abbott团队首次证实DESs的润滑优势,而2023年Li等开发的聚乙二醇(PEG200)基三元DESs更将磨损率控制在10-7 mm3/Nm量级。值得注意的是,含羧酸DESs对铝合金的腐蚀抑制率高达90%,而天然DESs(NADESs)与氧化石墨烯复合后磨损体积可下降76%。润滑机制DESs的核心润滑机制源于界面膜的双重作用:物理吸附膜通过氢键网络隔离摩擦副,而摩擦化学反应膜
来源:Journal of Molecular Liquids
时间:2025-08-14
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微塑料作为钙-藻酸盐系统中膜污染的“促进剂”:多尺度热力学视角解析
Highlight微塑料(MPs)作为不可忽视的污染物,因其与有机物及多价离子的复杂相互作用展现出独特的膜污染行为。本研究通过多尺度视角揭示了聚苯乙烯(PS)-藻酸钠(SA)体系中钙离子(Ca2+)浓度对膜污染的差异化影响:低Ca2+(0.2-0.4 mM)下,PS作为“结构支架”被SA-Ca2+链包裹,通过提升化学势(Flory-Huggins理论)使污染层持水能力增强,导致比过滤阻力(SFR)上升12.07%-14.79%;而高Ca2+(0.6-1.0 mM)下,凝胶-絮体转变引发界面排斥力增强,形成疏松污染层,SFR最大降低74.70%。Filtration behavior in SA
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-08-14
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羟基化勃姆石掺杂聚砜-聚乙烯醇复合隔膜在碱性水电解中的性能优化与应用
Highlight本研究通过调控聚乙烯醇(PVA)与聚砜(PSU)比例,结合富含羟基的勃姆石(γ-AlOOH),开发出高性能n%-PVA/PSU-AlOOH复合隔膜。其中5%-PVA/PSU-AlOOH展现出独特的海绵状孔隙结构,兼具高强度(7.8 MPa)与高气密性(6.54 bar泡点压力),其亲水性(62.76%碱吸收率)和导电性(0.12 Ω cm2面电阻)显著优于传统材料。Materials实验采用麦克林试剂:PSU、γ-AlOOH、PVA为基材,N-甲基吡咯烷酮(NMP)与二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂(1:1 v/v)作为分散介质。Synthesis of cast diaphr
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-08-14
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"笼式"限域复合膜:基于天然芦苇多层生物膜构建的高性能质子交换膜助力燃料电池发展
亮点本研究开发了一种基于天然芦苇多层膜(RM)的"三明治"结构复合质子交换膜(PEM),通过创新性的"笼式"限域设计,实现了高性能与低成本的完美平衡。结论本研究成功开发了基于多层天然芦苇膜(RM)的复合质子交换膜(RM/CeO2/DPHP/Nafion)。通过二氧化铈(CeO2)纳米颗粒的原位负载策略和二苯基磷酸酯(DPHP)的氢键介导功能化方法,实现了性能与成本的协同优化。二氧化铈纳米颗粒通过羟基的静电吸附均匀固定在纤维素表面,而DPHP则通过"笼式"层状结构被有效限域,确保其不被溶解。这种独特设计使得质子传输过程中"载体机制"和"Grotthuss机制"能够和谐共存。此外,通过超声喷涂Na
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-08-14