中国科学院大学学报

关于(h,m)-凸函数乘积的Hadamard-型不等式及应用

孙文兵

2018, 35 (2): 145-153. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.001

摘要 ( 257 ) HTML ( ) PDF (494KB) ( 1786 )

建立一些关于（h，m）-凸函数乘积的新Hadamard-型不等式，得到的结果是对通常凸性、第2种意义下的s-凸性、m-凸性、h-凸性意义下的Hadamard-型不等式的推广.

离子-原子混合阱中冷Rb原子对Rb⁺离子的协同冷却

吕双飞, 贾凤东, 李晓康, 刘晋允, 许翔源, 薛平, 钟志萍

2018, 35 (2): 154-159. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.002

摘要 ( 343 ) HTML ( ) PDF (1073KB) ( 750 )

研究在离子-原子混合阱中冷Rb原子对Rb⁺离子的协同冷却效应。通过对与原子相互作用之后离子温度和数目的测量研究离子阱参数q_1，2对协同冷却的影响。发现在0.3≤q_1，2≤0.8时冷原子对离子具有明显的协同冷却效果。选取｜q_1，2｜=0.32，测量到离子可以从初始温度（2 010±380）K冷却至（325±35）K，寿命从7s延长至15s。这对于冷却原子离子或者分子离子，尤其是没有合适光学通道的离子将是非常有意义的。

1957-2012年新疆艾比湖流域极端气温与降水变化趋势

丁之勇, 葛拥晓, 吉力力·阿不都外力, 蒲佳

2018, 35 (2): 160-171. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.003

摘要 ( 428 ) HTML ( ) PDF (4467KB) ( 921 )

根据1957—2012年艾比湖流域7个气象站点的24 h日降水量、逐日最高气温和最低气温资料，选取22个表征极端气候变化指数，利用线性趋势估计和Mann-Kendall突变检验等方法分析该流域极端气温与降水的变化趋势。结果如下：1）近56年，艾比湖流域极端气温暖指数总体呈上升趋势；大部分冷指数呈减小趋势，而极端最低气温和月最高气温极小值分别以0.78和0.33℃/10a速率明显上升；除连续干日以3.63 d/10a的幅度呈显著减小趋势外，其他降水指数均呈增加趋势。2）冷日持续日数和极端最低气温的增温幅度分别明显大于暖日持续日数和极端最高气温，而夜指数（暖夜、冷夜）的变暖幅度也明显大于昼指数（暖昼、冷昼）；与全球其他区域相比，艾比湖流域气温暖指数的变化幅度总体较小，而极端冷指数和降水指数的变化幅度较大。3）3种大气环流指数对艾比湖流域极端气温的影响程度依次为北极涛动指数 > 北大西洋涛动指数 > 厄尔尼诺-南方涛动指数，而对极端冷指数的影响最为明显；对极端降水指数也有一定影响，但影响较极端气温指数小。4）除极端最高气温外，其他暖指数和年平均气温均呈显著正相关关系；除月最高气温极小值和极端最低气温与年平均气温呈显著正相关关系外，其他冷指数和气温日较差与年平均气温呈显著负相关关系；大部分极端降水指数与年降水总量呈显著正相关关系。

黑河流域1995-2014年县域水资源压力评价

罗开盛, 陶福禄

2018, 35 (2): 172-179. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.004

摘要 ( 357 ) HTML ( ) PDF (2347KB) ( 819 )

干旱和半干旱地区的县域水资源压力评价对流域水资源管理有重要意义。基于半分布式的SWAT水文模型和Man-Kendall检测，使用1995—2014年的统计数据，从水资源的用水总量、生态用水、生产用水和生活用水4方面构建县域水资源利用评价体系，分析黑河流域县域水资源压力的时空变化。结果表明，县域水资源压力存在明显的空间差异：甘州区水资源总压力最大，其次是额济纳旗和山丹。甘州和额济纳旗水资源总压力归因于过高的生产用水，而山丹水资源总压力归因于流域内最高的生态用水量。临泽和民乐的水资源压力接近可承载的极限。在变化趋势方面，祁连、肃南、高台、山丹和额济纳的生态用水压力1995—2014年呈现下降趋势，肃南下降速率最大；其他县域呈现上升趋势，甘州上升速率最大。祁连、肃南、甘州、山丹和民乐等生产用水压力呈现下降趋势；临泽、高台、肃州、嘉峪关、金塔和额济纳旗表现上升趋势。生活用水压力除肃南和甘州外，所有县域显著性增加。县域水资源压力的时空差异是县域气候、经济、人口、农业、植被、政策和城市化进程等多种因素综合作用和权衡的结果，水资源管理者和决策者需要根据县情采取不同的水资源管理政策。本研究为评价干旱和半干旱区县域水资源压力提供了方法。

SM4的快速软件实现技术

郎欢, 张蕾, 吴文玲

2018, 35 (2): 180-187. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.005

摘要 ( 903 ) HTML ( ) PDF (1351KB) ( 1730 )

SM4是中国分组密码国家标准，广泛应用于各种信息系统和安全产品。某些应用环境对密码算法的软件实现性能有很高的需求。目前SM4的软件实现方法仅限于查表实现，因此，研究SM4算法的快速软件实现技术很重要。利用SIMD技术，给出SM4的软件优化实现。与目前基于查表的软件实现相比，它有明显优势。在Intel Core i7-6700处理器上，相比于查表方法，利用SIMD技术的软件实现性能提高1.38倍。

低压加热条件下水膜蒸发特性

王超, 陈学, 胥蕊娜, 姜培学

2018, 35 (2): 188-192. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.006

摘要 ( 420 ) HTML ( ) PDF (2225KB) ( 1197 )

针对低压密闭腔体内水膜的加热蒸发现象，利用斐克扩散定律构建一维蒸发模型。基于饱和水温度和压力的对应关系，发展一种确定扩散边界层厚度的方法。搭建水膜低压加热蒸发的实验系统，实验研究不同压力条件下水膜的蒸发质量和温度随时间的变化。通过对比蒸发质量和温度变化的模型预测结果和实验结果，发现二者数据的吻合度较高，表明该模型能够较为准确地预测低压加热条件下的水膜蒸发特性。基于当前的数学模型，进一步研究真空压力、加热热流密度和蒸发容积对水膜蒸发速率、蒸发质量和蒸汽压力的影响。研究发现，压力越低、加热热流密度越高和蒸发容积越大，水膜的蒸发速率越大，达到饱和状态的时间越短。

孔隙分布不均匀性对渗透率影响的MRTLBM法研究

马斌, 史琳, 黄超, 许强辉

2018, 35 (2): 193-199. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.007

摘要 ( 254 ) HTML ( ) PDF (2953KB) ( 911 )

孔隙率与渗透率是多孔介质非常重要的属性参数，采用MRT LBM研究孔隙率损失与渗透率损失相关性以及同孔隙率异构孔隙对渗透率特性的影响。结果表明：当存在使孔隙率均匀变小的沉积、沉降或结焦等因素时，渗透率损失率是孔隙率损失率的2倍左右；同孔隙率异构多孔体中，渗透率有巨大差异；同孔隙率异构多孔体中最大孔喉最小孔喉比越大渗透率越小；同孔隙率多孔体中迂曲度越大渗透率越小。

压水堆燃料棒束新型定位格架的数值分析

梁好玉, 武俊梅

2018, 35 (2): 200-208. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.008

摘要 ( 451 ) HTML ( ) PDF (4077KB) ( 1310 )

定位格架是反应堆燃料组件中较为重要的部分，带搅混叶片的AFA-2G/3G定位格架具有良好的支撑燃料棒束和强化棒束通道换热的性能，但结构复杂，加工难度大。设计一种制造工艺相对简单的带有矩形涡旋发生器（longitudinal vortex generators，LVGs）的新型定位格架，研究当此种定位格架用于5×5的燃料棒束时的热工水力特性。主要采用标准k-ε湍流模型和增强型壁面函数处理方法，分析雷诺数和LVGs攻角对流体换热的影响。结果表明：由LVGs产生的二次流扩散到下游区域并对燃料棒的边界层产生扰动，增强换热；60°和45°攻角的矩形涡旋发生器（RLVGs）的换热效果几乎相同，但60°攻角RLVGs的阻力和压降较大。本研究对这种新型燃料组件的工程设计具有一定的参考价值。

热斗篷结构调控传输过程的绕流偏角特性

许国强, 张昊春, 马超, 许玉婷, 张晨旭

2018, 35 (2): 209-215. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.009

摘要 ( 336 ) HTML ( ) PDF (2497KB) ( 626 )

热斗篷结构具有良好的热防护与热隐身效果，在航空、运输和计算机等领域有着广泛的应用。当前的热斗篷研究，主要是利用变换光学的方法实现热流在被保护体表面的绕流。依据稳态过程导热微分方程具有形式不变性，利用变换光学的方法，推导出二维坐标系下，热隐身系统中任意位置的热流偏角的表达式，并通过FLUENT对二维圆形热斗篷材料层边界处的热流偏角进行验证。结果表明，当材料层厚度增大时，热流绕流的偏角减小；当导热系数比值b>1时，热流偏角随着b的增大而增大；当导热系数比值b<1时，热流偏角随着b的增大而减小。据此，设计控制热流的传递路径，并优化热斗篷的防护性能和热隐身效果。

纳米复合隔热材料高温等效导热系数辨识方法

刘华, 解向前, 金子程, 夏新林, 艾青, 李东辉

2018, 35 (2): 216-221. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.010

摘要 ( 375 ) HTML ( ) PDF (2416KB) ( 751 )

搭建高温瞬态热特性实验装置，测量获取某纳米复合隔热材料在290~1 090 K温度范围内的高温瞬态热特性数据。基于辐射与导热耦合传热模型和群体智能优化的遗传算法，建立随温度变化等效导热系数的辨识模型。通过数值实验验证了辨识模型的可靠性。结合真实实验测量所得高温瞬态热特性数据，辨识获取材料在290~1 090 K温度范围内的等效导热系数，介于0.027~0.043 W/（m ·K），随温度升高呈非线性上升趋势。

等离激元Ag纳米流体光热转换特性

陈梅洁, 唐天琪, 刘子玉, 何玉荣

2018, 35 (2): 222-226. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.011

摘要 ( 297 ) HTML ( ) PDF (2189KB) ( 737 )

采用一种考虑热损失的光热转换计算模型，实验研究Ag纳米流体的光热转换特性。在传统工质水中加入纳米颗粒，使工质对光的吸收和散射特性得到强化，从而获得较好的光热转换特性。颗粒体积分数为2.5×10^-6的Ag纳米流体获得最大的温升67.31℃，是基液水的1.8倍。但是，由于在计算光热转换效率时考虑了热损失，其光热转换效率是基液水的2.9倍。随着颗粒浓度的增大，颗粒的温升和光热转换效率逐渐增大，温升和光热转换效率的变化速率均逐渐较小。

针柱诱导铝表面冷凝液滴聚并的实验研究

张雷刚, 陈振乾

2018, 35 (2): 227-232. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.012

摘要 ( 264 ) HTML ( ) PDF (4138KB) ( 612 )

采用实验研究得到针柱接触铝板表面后冷凝液滴的变化情况，分析不同规格针柱在不同时刻接触铝板表面后诱导生成的液滴半径的大小及清理干净区域的半径的变化规律，并测量温度变化，计算得到热流密度及换热系数随时间的变化规律，分析针柱接触铝板对热流密度和冷凝换热系数的影响。

部分填充泡沫金属对温差发电器性能影响的实验研究

王世学, 梁昭军, 赵玉龙, 李彦哲

2018, 35 (2): 233-239. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.013

摘要 ( 259 ) HTML ( ) PDF (2816KB) ( 766 )

近年来，利用半导体温差发电技术回收与利用高温汽车尾气余热的方式得到广泛关注。搭建一套模拟汽车尾气排气的试验系统。通过在尾气通道核心流区域填充不同孔密度的泡沫金属强化传热，研究温差发电器回收汽车尾气余热并将其转换成电能这种方式对性能的影响。

涡发生器矩形通道内流动换热性能

唐凌虹, 曾敏

2018, 35 (2): 240-247. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.014

摘要 ( 270 ) HTML ( ) PDF (3067KB) ( 804 )

对布置不同结构形式纵向涡发生器的矩形通道内的流动换热性能进行数值研究，并与光通道进行比较。结果表明，涡发生器可强化流体的换热性能。应用场协同理论，对矩形通道内纵向涡发生器强化传热机理进行分析。在相同Re下，全场体积平均协同角较小的矩形通道对应的对流换热系数较大。以JF因子为比较准则，对矩形通道内综合流动换热性能进行比较，发现CFU式三角形翼纵向涡发生器与椭圆支柱组合能够提供最好的综合流动换热性能。

新型纳米复合材料Cu/SiO₂的热特性及相变特性的分子动力学研究

李静, 廖强

2018, 35 (2): 248-253. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.015

摘要 ( 291 ) HTML ( ) PDF (2135KB) ( 745 )

使用相变材料可有效地实现能量的高效和合理利用，从而有助于解决能源与环境问题。提出一种纳米结构复合相变材料，由填充纳米颗粒和纳米孔基材组装而成。主要采用分子动力学模拟，研究纳米金属颗粒、纳米孔基材和复合材料的相变行为及相变热特性，讨论不同尺寸或工况下它们的热特性变化，并进行比较。研究表明，铜纳米颗粒的熔点随尺寸的变大而逐渐升高，且熔点比块材低，比热容比块材高；SiO₂基材不存在固定熔点，而有一个跨度较大的熔化区，各工况下比热容比块料值明显偏小，比热容随其尺寸大小和温度升高而增大。研究表明，Cu/SiO₂复合相变材料的熔点高于Cu颗粒和纳米孔基材，Cu/SiO₂体系增强了结构稳定性。同时，填充Cu纳米颗粒能有效地改善纳米孔基材的储热特性。

锂离子动力电池液体冷却实验研究

安周建, 贾力, 杨成亮, 党超, 许茗宸

2018, 35 (2): 254-260. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.016

摘要 ( 600 ) HTML ( ) PDF (2266KB) ( 966 )

提出采用电子冷却液NOVEC 7000为工质的电池液体冷却实验系统，开展实验研究。研究结果表明，该系统具有良好的电池冷却效果。实验结果表明，产热机理不同，不同倍率放电时，电池呈现出不同的温度变化特性。发现温度对电池性能有着双重影响：尽管采用热管理手段能够降低电池表面温度，提高电池安全性，但是相应的电池电化学性能严重下降。质量流量的增大能够有效地降低电池表面最大温度，但在热管理系统的设计中必须考虑质量流量增大造成的附加功率（如泵功率）的消耗。在持续充放电过程中，NOVEC 7000工质的沸腾将电池的表面最大温度稳定地维持在34~36℃之间。而以乙二醇溶液为工质时，温度则保持持续增大的趋势。基于微细通道内沸腾换热的电池热管理系统，可以在保证电池热安全性的同时，有效提高系统经济性。

旋转磁场下辐射加热温度对空间浮区对流的影响

邹勇, 朱桂平, 李来, 黄护林

2018, 35 (2): 261-269. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.017

摘要 ( 410 ) HTML ( ) PDF (5768KB) ( 707 )

采用全浮区模型数值研究旋转磁场作用下不同辐射加热温度时熔区内热毛细对流流动特性。研究发现，B₀=1 mT的旋转磁场产生的洛伦兹力不足以控制熔区中的热毛细对流，熔体内流场呈现周期性旋转振荡特征，振荡频率随辐射温度的增加而减小，并与Ma数成线性关系。当Ma数较小时，温度场主要由扩散作用决定，呈二维轴对称分布；随着Ma数的增加，熔体中的温度场受对流影响，亦呈周期性振荡，且振荡主频与对流振荡主频相同。保持旋转磁场的频率不变，适当增加磁场强度，熔体内的三维振荡流将转变为准二维的旋转轴对称流，热毛细对流关于中截面镜面对称。对于Ma=21.8、32.9和43.7的熔体，分别施加2、3和5 mT的旋转磁场，熔体中的温度及速度波动被有效抑制。

具有平面超薄膜结构的二维材料太阳能吸收器

王林, 刘东, 李强

2018, 35 (2): 270-274. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.018

摘要 ( 431 ) HTML ( ) PDF (2517KB) ( 674 )

单原子层二维材料是有潜力的太阳能光伏电池材料。研究基于二维材料的具有简单平面结构的太阳能吸收器的吸收率能否达到100%。提出二维材料/透明材料/金属基底结构，引入透明材料厚度和入射角度2个可调参数，因而能满足增强平面薄膜结构吸收率的2个维度的相位匹配条件。以MoS₂和石墨烯为例，研究表明一定存在一对透明材料厚度值和入射角度值，使结构吸收率达到100%。平面结构加工简单，利于推广二维材料在光伏转换中的应用。

含CO₂的蒸汽凝结换热特性

葛明慧, 于冉冉, 赵军, 刘联胜

2018, 35 (2): 275-279. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.019

摘要 ( 288 ) HTML ( ) PDF (2562KB) ( 558 )

基于双边界层理论，建立含CO₂的蒸汽在竖直平板表面凝结换热模型。CO₂的存在极大恶化了凝结换热性能。在CO₂浓度一定时，随着过冷度的增加，热流密度逐渐增大，凝结换热系数逐渐减小，界面温度近乎线性降低；随着CO₂浓度的增大，凝结换热系数迅速降低，界面温度逐渐增大。CO₂的存在使得凝结液膜表面形成一层气膜，随过冷度的增大，液膜厚度逐渐增加，气膜厚度逐渐减小，但气膜厚度要比液膜厚度大一个数量级；随着CO₂浓度的增大，液膜厚度与气膜厚度均在减小，但气膜热阻与液膜热阻的比值逐渐增大，并且在高浓度CO₂情况下，气膜热阻成为主导热阻。

海洋摇摆条件下超临界二氧化碳传热特性的数值研究

赵振兴, 林原胜, 张克龙, 刘洲洋

2018, 35 (2): 280-288. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.02.020

摘要 ( 374 ) HTML ( ) PDF (4663KB) ( 730 )

对海洋摇摆条件和静止条件下超临界流体传热特性进行数值研究。结果表明，摇摆条件对拟临界区流体传热特性的影响远大于对单相流体和远离拟临界区的超临界流体的影响。摇摆条件导致壁面传热系数的周期性振荡，且有助于抑制传热恶化现象。当超临界流体温度远离拟临界温度后，摇摆条件对超临界流体的传热过程的影响显著减小。随着摇摆周期减小或者摇摆振幅增大，传热恶化现象逐渐减弱。

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