Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.

JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2018 Vol.19 No.5 P.331-416

<<< CONTENTS >>>

Articles

Rocking of a rigid block freestanding on a flat pedestal

Antonio Gesualdo, Antonino Iannuzzo, Michela Monaco, Francesco Penta

DOI: 10.1631/jzus.A1700061 Downloaded: 2833 Clicked: 4950 Cited: 0 Commented: 0(p.331-345) <Full Text> <PPT> 1643

Chinese summary <29> 水平支座上獨立式剛性塊的擺動模型

目的:本研究集中(zhōng)探讨水平支座上獨立放(fàng)置簡單疊合的雙剛性塊的動力學行爲,旨在通過構建并求解合适的動力學數值模型以助于設計可廣泛适用于博物(wù)館、實驗室和醫院的保護小(xiǎo)型藝術品或裝置的隔振系統.
創新點:1. 研究對象爲兩個疊合在一(yī)起的剛性塊,較以往同類問題中(zhōng)的單一(yī)剛性塊,更具現實意義；2. 同時研究了剛性塊的擺動和滑動兩類運動模式.
方法:1. 基于達朗貝爾原理構建擺動控制方程,分(fēn)析單剛體(tǐ)情形下(xià)的擺動并利用數值手段描述其滑動狀态；2. 在分(fēn)析單剛體(tǐ)的基礎上構建雙剛體(tǐ)控制方程組并對其進行數值求解.
結論:1. 通過研究大(dà)理石雕塑置于蹲式剛性基底上且基底獨立放(fàng)置在移動地面上的情形發現,相比于滑動,雕塑自身的擺動是造成其損壞的主要原因；2. 在某些情況下(xià),剛體(tǐ)表面延遲的存在可以避免細長剛性塊的翻轉,尤其是對于那些細長的搖擺塊體(tǐ)以及上部塊體(tǐ)質量增加的情形；3. 本文提出的數值分(fēn)析可以成爲優化簡易隔振系統的一(yī)個有效工(gōng)具.

關鍵詞組：剛體(tǐ)；隔振；雕塑；摩擦；搖擺動力學

Discrete element analysis of a cross-river tunnel under random vibration levels induced by trains operating during the flood season

Zhi-hua Zhang, Xie-dong Zhang, Yao Tang, Yi-fei Cui

DOI: 10.1631/jzus.A1700002 Downloaded: 3038 Clicked: 6247 Cited: 0 Commented: 0(p.346-366) <Full Text> <PPT> 1856

Chinese summary <23> 汛期地鐵行車(chē)荷載作用下(xià)越江隧道離(lí)散元分(fēn)析

目的:揭示汛期及常水位條件下(xià)地鐵随機振動荷載作用下(xià)越江隧道管片及周邊岩土體(tǐ)的動力響應及變形機制。
創新點:建立越江地鐵隧道二維離(lí)散元模型,并采用随機振動荷載模拟地鐵行車(chē)荷載,揭示汛期和常水位條件下(xià)地鐵行車(chē)荷載對越江隧道穩定性的影響。
方法:采用離(lí)散元方法進行數值仿真。1. 基于室内三軸試驗和離(lí)散元數值拟合得到土層的各細觀參數；2. 采用不同接觸模型對隧道内鋼軌、軌枕、管片以及周邊岩土體(tǐ)進行建模；3. 将地鐵随機振動荷載施加在鋼軌上,對管片及周邊岩土體(tǐ)不同區域内顆粒的受力及變形進行監測并分(fēn)析。
結論:1. 位于隧道上半部分(fēn)的周邊岩土體(tǐ)顆粒振動偏大(dà)；2. 随着距離(lí)的增大(dà),振動波在周邊岩土體(tǐ)内先放(fàng)大(dà)後減小(xiǎo)；3. 汛期水位條件下(xià)地鐵行車(chē)荷載對管片和周邊岩土體(tǐ)的振動影響較小(xiǎo),但是對隧道變形影響較大(dà)。

關鍵詞組：離(lí)散元方法；越江地鐵隧道；水壓力；地鐵行車(chē)荷載

Construction simulation approach of roller-compacted concrete dam based on real-time monitoring

Qian-wei Wang, Deng-hua Zhong, Bin-ping Wu, Jia Yu, Hao-tian Chang

DOI: 10.1631/jzus.A1700042 Downloaded: 2747 Clicked: 4736 Cited: 0 Commented: 0(p.367-383) <Full Text> <PPT> 1758

Chinese summary <25> 基于實時監控的碾壓混凝土壩施工(gōng)仿真

目的:碾壓混凝土壩施工(gōng)過程中(zhōng)施工(gōng)仿真參數會随着施工(gōng)現場環境變化而變化。本文探讨實時監控方法獲取的施工(gōng)信息對施工(gōng)進度仿真的影響,研究碾壓混凝土壩施工(gōng)仿真參數自适應更新方法,提高施工(gōng)仿真的精度。
創新點:1. 通過碾壓混凝土壩施工(gōng)信息實時獲取技術,分(fēn)析計算碾壓混凝土壩施工(gōng)仿真參數；2. 利用貝葉斯更新技術對施工(gōng)仿真參數進行更新；3. 利用模糊均生(shēng)函數對壩區短期降雨量進行預測；4. 建立基于實時監控的碾壓混凝土壩施工(gōng)仿真模型,對碾壓混凝土壩施工(gōng)過程進行仿真并與實際施工(gōng)進度對比。
方法:1. 通過實地采集,獲取碾壓混凝土壩施工(gōng)過程中(zhōng)實時施工(gōng)信息(圖2)；2. 通過理論推導,構建施工(gōng)仿真參數先驗分(fēn)布均值和方差與後驗分(fēn)布均值和方差之間的關系,得到施工(gōng)仿真參數更新方案(公式(16)和(17))；3. 通過理論推導,利用已知(zhī)壩區降雨量數據預測未來短期内的降雨情況 (圖5)；4. 通過仿真模拟,得到施工(gōng)仿真參數更新後的仿真成果并将其與實際施工(gōng)進行對比,驗證本方法的有效性和準确性。
結論:1. 施工(gōng)仿真參數的準确性對碾壓混凝土壩施工(gōng)仿真結果準确性有很大(dà)影響；2. 可以利用貝葉斯更新技術對施工(gōng)仿真中(zhōng)的仿真參數進行更新,利用模糊均生(shēng)函數對壩區短時期内降雨量進行預測；3. 運用基于實時監控的碾壓混凝土壩施工(gōng)仿真方法對碾壓混凝土壩施工(gōng)過程進行仿真,仿真結果與實際施工(gōng)進度之間的偏差明顯減少,仿真準确性明顯提高。

關鍵詞組：碾壓混凝土壩；施工(gōng)仿真；實時監控；貝葉斯更新；模糊均生(shēng)函數

Numerical investigation of flow characteristics around two side-by-side cylinders by immersed boundary-lattice Boltzmann flux solver

Xiao-di Wu, Hua-ping Liu, Fu Chen

DOI: 10.1631/jzus.A1700112 Downloaded: 2625 Clicked: 4651 Cited: 0 Commented: 0(p.384-398) <Full Text> <PPT> 1809

Chinese summary <26> 基于浸入邊界-格子波爾茲曼通量求解法的并列雙圓柱流動特性數值研究

目的:本文旨在應用新型數值求解方法,即浸入邊界-格子波爾茲曼通量求解法,研究并列雙圓柱流動特性,并探索該數值方法在工(gōng)程應用中(zhōng)的可行性。
創新點:1. 将浸入邊界法與格子波爾茲曼求解法相結合,簡單并高效地實現在非均勻直角網格下(xià)求解不可壓流動以及動邊界問題；2. 應用浸入邊界-格子波爾茲曼求解法研究并列雙圓柱流場特性。
方法:1. 通過理論推導,建立狀态變量和通量與格子波爾茲曼方程中(zhōng)粒子密度分(fēn)布函數之間的關系(公式(8)~(10))；2. 采用強制浸入邊界法處理流固界面使固壁表面滿足無滑移邊界條件,實現在笛卡爾網格下(xià)求解運動邊界問題；3. 通過數值模拟,探讨雷諾數和圓柱間距對靜止雙圓柱受力及流場尾流特性的影響以及雷諾數、間距和旋轉速度對旋轉并列雙圓柱受力及尾流特性的影響規律。
結論:1. 浸入邊界-格子波爾茲曼求解法可以簡單實現采用非貼體(tǐ)網格求解不可壓流動及動邊界問題。2. 對于并列靜止雙圓柱,随着間距的增加,雙圓柱尾流場的相互作用逐漸消失,尾迹由無規則性轉變爲規則的同相位流動或反向流動；雷諾數影響圓柱受力系數。3. 對于并列旋轉雙圓柱,雷諾數對旋轉圓柱受力影響較弱；旋轉速度可以抑制單圓柱尾流場的非定常效應；随着圓柱間距的增加,雙圓柱後方形成固定的相位關系以及同一(yī)頻(pín)率的脫落渦。

關鍵詞組：浸入邊界法；格子波爾茲曼通量求解法；運動邊界；并列圓柱

Influence of annealing conditions on the properties of Cu(In,Ga)Se₂ thin films fabricated by electrodeposition

Jing-yu Qu, Zheng-fei Guo, Kun Pan, Wei-wei Zhang, Xue-jin Wang

DOI: 10.1631/jzus.A1700261 Downloaded: 2697 Clicked: 3967 Cited: 0 Commented: 0(p.399-408) <Full Text> <PPT> 1717

Chinese summary <25> 退火(huǒ)條件對電沉積制備銅铟镓硒薄膜品質的影響

目的:退火(huǒ)條件直接影響着電沉積制備的銅铟镓硒薄膜品質,而薄膜品質決定着最終得到器件的轉換效率。本實驗在不同退火(huǒ)條件下(xià)對薄膜進行處理,得出退火(huǒ)條件對薄膜各項表征指标的影響規律,并根據觀察到的規律改善退火(huǒ)工(gōng)藝,以提高銅铟镓硒薄膜品質。
創新點:目前利用水溶液電沉積制備的銅铟镓硒薄膜太陽能電池轉換效率不高,而退火(huǒ)是制作此電池的關鍵步驟之一(yī)。本文研究了退火(huǒ)溫度和升溫速率對薄膜品質的影響,分(fēn)析其可能原因及退火(huǒ)過程發生(shēng)的反應,并制備出了理想的高品質薄膜。
方法:1. 在水溶液中(zhōng)利用電沉積法制備出銅铟镓硒薄膜前驅體(tǐ)。2. 對前驅體(tǐ)進行退火(huǒ)處理,并針對不同的樣品采用不同的退火(huǒ)溫度和升溫速率。3. 利用X射線衍射(XRD)、拉曼光譜(Raman)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線熒光光譜(XRF)對薄膜進行表征,分(fēn)析不同退火(huǒ)條件對結果的影響規律。
結論:1. 退火(huǒ)溫度的影響:退火(huǒ)溫度由450 °C升高到 580 °C時,得到的薄膜結晶性越來越好,晶粒邊界越來越不明顯,Cu/(In+Ga)的比例逐漸升高,說明高溫下(xià)(≥450 °C)金屬铟和镓較易揮發；實驗中(zhōng)還發現Cu-Se化合物(wù)的總含量随退火(huǒ)溫度的升高而降低。2. 升溫速率的影響:退火(huǒ)速率越高,薄膜結晶性越好；快速升溫時薄膜中(zhōng)Cu/(In+Ga)的比例略低于慢(màn)速升溫時的樣品,而Ga/(In+Ga)的比例幾乎不變,說明快速升溫可以減少In和Ga的揮發。

關鍵詞組：銅铟镓硒薄膜；電沉積；退火(huǒ)條件；拉曼光譜

Effect of heat-treatment on LiZn ferrite hollow microspheres prepared by self-reactive quenching technology

Xu-dong Cai, Jian-jiang Wang, Xiao-jun Jiang, Jun Ling, Yi Xu, Zhan-tong Gao

DOI: 10.1631/jzus.A1600768 Downloaded: 2229 Clicked: 3240 Cited: 0 Commented: 0(p.409-416) <Full Text> <PPT> 1639

Chinese summary <27> 熱處理對自反應淬熄法制備低頻(pín)LiZn鐵氧體(tǐ)空心微珠的影響

目的:自反應淬熄法制備的LiZn鐵氧體(tǐ)空心微珠密度小(xiǎo),低頻(pín)吸波性能良好,但微珠表面晶型生(shēng)長不充分(fēn)。對其采用特定熱處理工(gōng)藝不僅可以使晶體(tǐ)充分(fēn)發育,獲得特定晶型,還可以實現對低頻(pín)吸波性能的有效調控。本文旨在研究熱處理工(gōng)藝對LiZn鐵氧體(tǐ)空心微珠表面形貌、相結構和低頻(pín)吸波性能的影響。
創新點:1. 通過熱處理工(gōng)藝,實現對LiZn鐵氧體(tǐ)空心微珠表面形貌、相結構和低頻(pín)吸波性能的有效調控；2. 深入分(fēn)析熱處理工(gōng)藝對LiZn鐵氧體(tǐ)空心微珠低頻(pín)吸波性能的改善機理。
方法:1. 通過工(gōng)藝探索,确定熱處理的詳細工(gōng)藝參數。2. 通過掃描電子顯微鏡檢測和X射線衍射分(fēn)析,獲得熱處理前後LiZn鐵氧體(tǐ)空心微珠的微觀形貌(圖2)和物(wù)相組成(圖3)。3. 通過矢量網絡分(fēn)析儀,獲得熱處理前後材料的電磁參數(圖4)；在此基礎上對比其吸波性能(圖5),并研究吸波影響機理。
結論:1. 采用240 °C/min升溫至1200 °C并保溫4 h的熱處理後,LiZn鐵氧體(tǐ)空心微珠表面晶粒明顯長大(dà)；2. 熱處理後,微珠四個電磁參數均有所增大(dà),低頻(pín)吸波性能明顯提高,吸收峰值向低頻(pín)移動；3. 表面多種形狀微納米晶粒的形成和長大(dà)可能是LiZn鐵氧體(tǐ)空心微珠低頻(pín)吸波性能得以提高的主要原因。

關鍵詞組：LiZn鐵氧體(tǐ)；熱處理；低頻(pín)；吸波性能