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

2019 Vol.20 No.9 P.639-726

<<< CONTENTS >>>

Review

Review: A physical view of computational neurodynamics

Jun Ma, Zhuo-qin Yang, Li-jian Yang, Jun Tang

DOI: 10.1631/jzus.A1900273 Downloaded: 2118 Clicked: 2800 Cited: 0 Commented: 0(p.639-659) <Full Text> <PPT> 1679

Chinese summary <28> 從物(wù)理學角度認知(zhī)計算神經動力學

目的:基于物(wù)理學基本原理解釋神經元電活動過程中(zhōng)存在的物(wù)理效應,解釋突觸生(shēng)物(wù)功能活化過程的物(wù)理機制,以及分(fēn)析神經元建模中(zhōng)的電磁場效應(圖1). 探讨神經元建模、膠質細胞調控、突觸可塑性和神經元群體(tǐ)電活動的網絡效應.
創新點:1. 論證荷控和磁控憶阻器非線性函數在物(wù)理神經元模型構建中(zhōng)的作用. 2. 提出神經元突觸耦合的物(wù)理機制就是電場和磁場耦合(圖3). 3. 研究神經元電路混合突觸耦合的物(wù)理實現(圖2)以及能量存儲與泵浦.
方法:依據物(wù)理學電磁感應定律和赫姆霍茲定理論證神經元電活動過程産生(shēng)的電磁感應效應以及能量輸運過程. 基于憶阻器物(wù)理特性和量綱一(yī)緻原理來構建物(wù)理神經元模型,從物(wù)理角度解釋突觸功能實現過程的物(wù)理機制.
結論:在神經元電活動過程中(zhōng)需考慮電磁感應效應; 場耦合可以調控神經元突觸耦合作用; 在神經元網絡中(zhōng)信号傳遞需考慮物(wù)理場耦合過程.

關鍵詞組：神經元; 神經網絡; 自突觸; 哈密頓能量; 電磁感應

Articles

Grafting of nano-silica onto ramie fiber for enhanced mechanical and interfacial properties of ramie/epoxy composite

Anna Dilfi K. F. , Zi-jin Che, Gui-jun Xian

DOI: 10.1631/jzus.A1900186 Downloaded: 2371 Clicked: 4308 Cited: 0 Commented: 0(p.660-674) <Full Text> <PPT> 1752

Chinese summary <24> 苎麻表面接枝改性及其對苎麻纖維增強環氧複合材料力學性能與界面性能的影響研究

目的:通過在苎麻纖維表面接枝納米二氧化矽顆粒,改善苎麻纖維與環氧樹(shù)脂的界面粘結性能,從而提升苎麻纖維增強環氧樹(shù)脂複合材料的力學性能.
創新點:将納米二氧化矽顆粒接枝到苎麻纖維表面,從而大(dà)幅提升苎麻纖維與環氧樹(shù)脂的界面粘結性能與複合材料的力學性能.
方法:利用十二烷基硫酸鈉均勻分(fēn)散二氧化矽納米粒子,并在矽烷偶聯劑作用下(xià),将二氧化矽納米粒子接枝到苎麻纖維表面.
結論:納米二氧化矽接枝到苎麻纖維表面大(dà)幅提升了纖維表面粗糙度,降低了纖維親水性能,升高了纖維與環氧樹(shù)脂的界面粘度,從而改善了複合材料的力學性能.

關鍵詞組：納米二氧化矽; 十二烷基硫酸; 矽烷偶聯劑; 苎麻纖維; 力學性能; 界面性能

Enhanced compressive performance of concrete via 3D-printing reinforcement

Li-feng Fan, Li-juan Wang, Guo-wei Ma, Peng-fei Li, Ming-jie Xia

DOI: 10.1631/jzus.A1900135 Downloaded: 2113 Clicked: 2931 Cited: 0 Commented: 0(p.675-684) <Full Text> <PPT> 1780

Chinese summary <25> 3D打印仿碳納米管加筋混凝土單軸受壓力學性能研究

目的:研究3D打印仿碳納米管加筋結構對混凝土單軸受壓力學性能的加固機制.
創新點:提出一(yī)種采用仿碳納米管加筋結構對混凝土進行加固的方法.
方法:1. 以韌性樹(shù)脂爲材料,采用光固化3D打印技術分(fēn)别制作疏密度爲每層10個單元、12個單元和14個單元的仿碳納米管加筋結構和傳統縱橫加筋結構. 2. 将配制的M2.5水泥砂漿作爲填充材料,制備直徑爲100 mm、高爲200 mm的圓柱型單軸壓縮試件. 3. 以相同尺寸内部無加筋的素混凝土試件作爲參考進行抗壓試驗.
結論:1. 與素混凝土相比,當試件采用每層10個單元、12個單元和14個單元的仿碳納米管加筋結構時,混凝土試件抗壓強度分(fēn)别提高59.77%、85.94%和108.98%. 2. 當試件采用每層10個單元、12個單元和14個單元的傳統縱橫加筋結構時,混凝土試件抗壓強度分(fēn)别提高24.22%、46.88%和68.75%. 3. 仿碳納米管加筋結構對混凝土的加固效果明顯優于傳統縱橫加筋結構. 4. 仿碳納米管加筋後試件的破壞形式随着加筋密度的增加由整體(tǐ)破壞轉變爲局部破壞.

關鍵詞組：3D打印; 仿碳納米管加筋; 縱橫加筋; 混凝土加固

Parameters of a discrete element ballasted bed model based on a response surface method

Jie-ling Xiao, Gan-zhong Liu, Jian-xing Liu, Jia-cheng Dai, Hao Liu, Ping Wang

DOI: 10.1631/jzus.A1900133 Downloaded: 2293 Clicked: 3907 Cited: 0 Commented: 0(p.685-700) <Full Text> <PPT> 1849

Chinese summary <27> 基于響應面法的碎石道床離(lí)散元模型參數研究

目的:采用響應面方法研究特級道砟休止角的離(lí)散元參數仿真試驗,建立多次回歸模型并對其進行優化,以及對道砟接觸參數進行優選. 通過多參數的響應面法爲碎石道床離(lí)散元參數的快速标定提供有效途徑.
創新點:1. 基于響應面法對離(lí)散元道砟接觸參數進行統計分(fēn)析,提出道砟最優參數的回歸方程及回歸曲面. 2. 以道砟堆積體(tǐ)在多個正交平面的均值爲道砟休止角,構建基于一(yī)緻線性描述方式的道砟休止角實測試驗與離(lí)散元仿真試驗. 3. 提出道砟參數的動态标定思想.
方法:1. 通過道砟休止角的室内試驗,測量出道砟休止角度的有效均值. 2. 以實測結果爲目标,采用響應面法對道砟離(lí)散元仿真參數進行優選. 3. 驗證所提方法的可行性和有效性.
結論:1. 通過采用休止角的4個正交面取均值的方法對中(zhōng)國特級道砟休止角進行實測所得到的平均值爲(39.78±1.27)°. 2. 以實測結果爲目标,采用響應面方法對特級道砟離(lí)散元仿真參數進行優選,由方差分(fēn)析可得2個顯著的一(yī)次項參數(靜摩擦系數和滾動摩擦系數)以及多個顯著的多次項參數組合; 最優參數組合爲:泊松比爲0.24,密度爲2600 kg/m³,楊氏模量爲5.45×10¹⁰ Pa,碰撞恢複系數爲0.72,靜摩擦系數爲0.56,滾動摩擦系數爲0.27. 3. 利用特級道砟離(lí)散元最優參數建立了離(lí)散元軌排模型,并進行了軌枕橫向阻力試驗; 仿真結果與室内試驗實測阻力曲線趨勢基本一(yī)緻,表明響應面法獲得的接觸參數取值可用于碎石道床相關的離(lí)散元仿真.

關鍵詞組：有砟軌道; 道砟; 離(lí)散元; 參數; 标定; 響應面法

Characteristics of mixing enhancement achieved using a pulsed plasma synthetic jet in a supersonic flow

Peng Wang, Chi-bing Shen

DOI: 10.1631/jzus.A1900130 Downloaded: 2389 Clicked: 3585 Cited: 0 Commented: 0(p.701-713) <Full Text> <PPT> 1757

Chinese summary <27> 等離(lí)子體(tǐ)合成射流擾動在超聲速流場中(zhōng)不同位置的截面特性以及渦結構演化

目的:燃料和氧化劑的快速摻混是發展超燃沖壓發動機的關鍵技術. 本文使用等離(lí)子體(tǐ)合成射流對超聲速混合層進行增強混合,采用實驗的方法獲得等離(lí)子體(tǐ)合成射流擾動後超聲速混合層的精細結構,并研究在超聲速混合層中(zhōng)等離(lí)子體(tǐ)合成射流增強混合的特性.
創新點:1. 使用納米平面激光散射技術(NPLS)獲取在超聲速混合層中(zhōng)由等離(lí)子體(tǐ)合成射流誘導的大(dà)尺度渦結構; 2. 分(fēn)析由等離(lí)子體(tǐ)合成射流誘導的大(dà)尺度渦結構的演化過程.
方法:1. 使用信号源發生(shēng)器實現納米平面激光散射/粒子圖像測速(NPLS/PIV)和脈沖電源的時序控制,從而實現NPLS對等離(lí)子體(tǐ)合成射流誘導的大(dà)尺度渦結構的捕捉,以及得到PIV獲取流場的速度分(fēn)布; 2. 獲得不同位置截面和不同延時時刻的流場精細結構,并分(fēn)析等離(lí)子體(tǐ)合成射流增強混合的特性; 3. 對NPLS結果提取湍流邊界,計算湍流的混合層的厚度和分(fēn)形維數.
結論: 1. 等離(lí)子體(tǐ)合成射流可以對超聲速混合層産生(shēng)較大(dà)的擾動,展向方向擾動範圍超過8D; 2. 等離(lí)子體(tǐ)合成射流可以增加混合層的厚度; 3. 等離(lí)子體(tǐ)合成射流的擾動無法進一(yī)步提高充分(fēn)發展的超聲速混合層的分(fēn)形維數.

關鍵詞組：超聲速剪切層; 超聲速混合層; 等離(lí)子體(tǐ)合成射流; 混合增強

Evaluation of the oil/water selective plugging performance of nano-polymer microspheres in fractured carbonate reservoirs

Jie Wang, Fu-jian Zhou, Jun-jian Li, Kai Yang, Lu-feng Zhang, Fan Fan

DOI: 10.1631/jzus.A1900249 Downloaded: 2078 Clicked: 4158 Cited: 0 Commented: 0(p.714-726) <Full Text> <PPT> 1729

Chinese summary <25> 納米聚合物(wù)微球在裂縫型碳酸鹽岩儲層油/水選擇性封堵性能評價

目的:對聚合物(wù)微球(PM)在碳酸鹽岩基質岩心與裂縫型岩心中(zhōng)封堵效果和油/水選擇性進行綜合評價.
創新點:1. 制作裂縫型碳酸鹽岩模型并進行等效縫寬度計算. 2. 顯微評價PM的水化膨脹特性. 3. 進行聚合物(wù)微球深層封堵性能評價. 4. 進行聚合物(wù)微球油/水選擇性封堵評估.
方法:采用納米級聚合物(wù)微球溶液,并以哈薩克斯坦北(běi)特魯瓦裂縫型碳酸鹽岩油藏儲層溫度(54 °C)和碳酸鹽岩天然裂縫尺寸(0.02~0.03 mm)爲實驗條件. 通過碳酸鹽岩裂縫型岩心模型制作、PM基本性能測試、岩心流動實驗以及掃描式電子顯微鏡(SEM)和能譜分(fēn)析儀(EDS)等微觀手段,對PM在碳酸鹽岩基質岩心與裂縫型岩心中(zhōng)封堵效果和油/水選擇性進行綜合評價.
結論:1. PM在水中(zhōng)具有良好的分(fēn)散性和溶脹能力,3 d溶脹率高達300%以上,且對高礦化度鹽水具有較強的耐受性. 2. PM在基質岩心和裂縫型岩心均具有較好的深部封堵效果. 30 cm長岩心模型封堵實驗表明,封堵後的分(fēn)段壓降均勻分(fēn)布,岩心基質和裂縫型岩心封堵後的殘餘阻力系數介于3.29~5.88,封堵率介于69.58%~83.01%,且殘餘阻力系數越大(dà),封堵率越高. PM在岩心中(zhōng)水化膨脹後可形成有效封堵,且平均封堵率高達70%以上. 3. PM封堵的油/水選擇系數R_w/o均小(xiǎo)于1.0且接近于0,說明PM具有較強的油/水選擇性封堵效果. 這主要是因爲油/水與PM作用機理不同. PM遇水後溶脹且表面粘性增加而粘連在碳酸鹽岩壁面,并且不同微球之間相互團聚形成較大(dà)體(tǐ)積的顆粒,因此增加了對注入水的封堵效果. PM在煤油中(zhōng)則性能穩定,不産生(shēng)溶脹和粘連效果,因此對反向注入煤油具有較低的封堵效果. 4. SEM成像結果分(fēn)析認爲,PM在岩心喉道或天然微裂縫中(zhōng)的封堵機理主要包括三個方面:(1)PM單體(tǐ)在岩石顆粒表面吸附,降低喉道的尺寸,同時多個單顆粒小(xiǎo)球增大(dà)了層内比表面積、降低了層内滲透率. (2)PM溶脹後在小(xiǎo)尺寸孔道形成了機械捕集. (3)多個PM單體(tǐ)顆粒團聚成網狀結構堵塞了大(dà)孔道. EDS元素分(fēn)析技術進一(yī)步驗證了其作用機理.

關鍵詞組：納米聚合物(wù)微球. 裂縫型岩心. 封堵率. 油/水選擇性. 封堵機理