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真空与低温
真空与低温

李得天

季刊

1006-7086

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真空与低温/Journal Vacuum and Cryogenics北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊着重反映真空与低温这两门学科在现代科学技术中的应用和发展。
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    静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计检测电路研究

    王绥辉徐恒通李刚韩晓东...
    105-111页
    查看更多>>摘要：静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计量程宽、稳定性高,具有广阔的应用前景.测量电路是保证静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计性能的关键因素.采用交流激励式检测方法,设计了一种微小电容检测电路,并利用软件仿真和实验测试进行验证.结果表明,该电路能够快速检测微小电容并将其转换为直流电压信号,分辨率为 0.33 V/pF.此外,抗驱动电压干扰测试表明,该电路能够在 1～100 V范围的直流驱动电压下正常工作,电容测量的输出电压最大标准差为0.010249 V,并且具有优异的稳定性.

    静电力平衡式MEMS电容薄膜真空计微小电容检测交流激励式抗驱动电压干扰

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    非平衡磁控溅射W掺杂类金刚石薄膜的制备与性能研究

    林颖聪梁爽代伟林海天...
    112-118页
    查看更多>>摘要：为了研究W掺杂对类金刚石薄膜性能的影响,采用非平衡磁控溅射方法,通过改变WC靶功率,在YG6硬质合金基体上制备了 5组不同W原子百分数(0%～14%)的含氢类金刚石薄膜(a-C:H:W).用扫描电镜分析了薄膜的形貌,用拉曼光谱分析了薄膜的微观结构,分别用纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验仪测试了薄膜的纳米硬度、膜基结合力和摩擦学性能.结果表明,a-C:H:W薄膜表面为丘状颗粒,随着WC靶功率的增加,颗粒尺寸先减小后增加;W掺杂可促进薄膜的石墨化;W原子百分数为 4%的薄膜的临界划痕力Lc2值达到 78.28 N,磨损率为5.8×10-8 mm3/(N·m),摩擦因数为0.09.

    磁控溅射DLC薄膜元素掺杂表面形貌结合力

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    类金刚石结构的分子动力学与人工神经网络耦合研究

    石湛杨陈志立杜广煜
    119-125页
    查看更多>>摘要：掺氮类金刚石薄膜(N-DLC)可以改善零件表面的摩擦学性能,近些年来对N-DLC薄膜摩擦学特性研究的热度居高不下.由于计算资源与计算机运行时间有限,难以获得大量数据对N-DLC薄膜摩擦实验中界面结构演化规律进行微观模拟.为了探究分子动力学和人工神经网络交叉使用的可行性,全面了解N-DLC的摩擦学性质及规律,将BP神经网络、KELM神经网络引用到N-DLC的研究中.通过LAMMPS软件对N-DLC进行建模,将分子动力学模拟的数据作为人工神经网络的数据来源,对两种神经网络进行训练.利用验证样本对训练好的两种模型进行验证,将两种神经网络的预测结果进行对比,选出性能最佳的网络模型.结果表明,采用神经网络可以预测N-DLC内部杂化键的变化趋势,且效率更高,所需计算资源更少,在一定程度上可以代替分子动力学模拟结果,为人们提供进一步的分析判断.研究为促进分子动力学与人工神经网络两种方法的共同发展提供了有益探索.

    类金刚石薄膜分子动力学神经网络计算资源预测模型

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    氩等离子体改性膨润土及其对亚甲基蓝吸附性能的研究

    杨斗豪任家轩见瑞婷胡怡...
    126-133页
    查看更多>>摘要：膨润土是一种硅酸盐黏土矿物,在机械、冶金、化工、环保等行业有重要应用.通过改变放电气体种类,放电时间等参数得到不同性能的改性膨润土样品,通过吸附亚甲基蓝试验确定了最佳改性条件.对改性后的膨润土进行了FTIR、SEM和XRD、TGA、BET等分析表征.结果表明,Ar等离子体改性可以提升膨润土的吸附性能.改性后的样品基本骨架保持不变,但比表面积和孔容增大,电位降低.将 10 mg Ar等离子体改性的膨润土置于 200 mL,20 mg/L的亚甲基蓝溶液中,吸附量可达 183 mg/g,而未改性的膨润土的吸附量只有117 mg/g.

    低温等离子体改性膨润土亚甲基蓝吸附

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    液氢温区材料拉伸测试装置研制及仿真分析

    王干缘夏莉承磊屈莎莎...
    134-142页
    查看更多>>摘要：为了满足当前液氢工程领域对材料力学性能测试的需求,以两台G-M制冷机为冷源、氦气为载冷介质,设计和研制了一台低温材料拉伸测试装置.该装置可实现 14～300 K温区内各类固体材料的拉伸试验.采用液氮预冷的方式,样品降温至 14K用时仅 7h.对试验腔内试件的温度分布进行仿真模拟,结果表明试件的温度梯度主要存在于纵向,而横向没有明显的温差.对 316 L不锈钢试样进行多工况拉伸性能测试,可重复性高于 97.8%.所得 304和 316 L不锈钢材料的屈服强度和抗拉强度测试数据与文献数据相比最大相对偏差仅为 6.3%,该深冷温区拉伸测试装置具有较高的可靠性和准确性.

    低温G-M制冷机温度分布均匀性拉伸测试装置

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    基于遗传算法的绝热去磁制冷机中PID参数整定

    刘萍李珂王亚男赵鹏...
    143-147页
    查看更多>>摘要：在绝热去磁制冷系统中,PID控制器常用来控制等温磁化或等温去磁过程中磁热模块的温度稳定.由于ADR系统的非线性较强,传统的PID参数整定方法往往效果较差,实际ADR系统中PID的参数整定往往十分依赖于人工试错,耗费大量时间精力.而遗传算法在PID参数调试时对系统的依赖性小,非常适合复杂非线性系统的参数寻优.基于MATLAB语言和集总参数方法,实现了基于遗传算法的绝热去磁制冷机中GGG磁热模块的PID参数整定,为实际工程中的PID参数调节提供参考.

    绝热去磁制冷PID参数整定遗传算法

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    基于微通道低温精馏技术的丙烯/丙烷混合物分离CFD模拟

    侯钰王舟巨永林王刚...
    148-156页
    查看更多>>摘要：针对相对挥发度低、难以分离的混合物的低温精馏分离过程,建立了一套基于微通道精馏(MCD)的CFD模型并开展了深入的模拟研究.通过多物理场耦合,实现了对丙烯/丙烷两相流在微通道精馏设备内部相变传热和精馏传质过程的模拟.基于麦克斯韦-史蒂芬扩散模型,对不同温度、摩尔浓度条件下混合物的传质系数进行模拟计算.模拟结果显示经过 3.8 mm的微通道精馏设备,可在 170 kPa条件下对冷端 235 K、热端 239 K的液态丙烯/丙烷混合物进行高效分离,将产品丙烷的浓度由 1%提升至 2.1%.对模拟结果进行了优化分析,得到了结构、流场和温度对精馏传质效率的影响.研究成果对微通道低温精馏系统的精馏效率提高具有指导意义.

    低温精馏微通道精馏流场模拟气液分离传热传质

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    热力耦合作用下薄壁均热板的力学特性分析

    蔡爱峰钱程朱娟聂晓展...
    157-165页
    查看更多>>摘要：随着航天技术的快速发展,高功耗、大尺寸电子元件的散热问题亟待解决.基于被动式两相热输运机理的大面积薄壁均热板提供了一种有前景的高效散热选择,同时大面积、薄壁的结构特点也为其流-热-力耦合设计带来了一系列挑战.基于弹性力学理论与有限元分析方法,分析了承力单元各结构参数的力学构效关系,并研究了在不同压力场、温度场、热-力耦合场下腔体应力的变化规律.仿真结果表明,承力单元最大应力与孔隙率、承力柱直径呈指数关系.当只考虑腔体内部温度场时,腔体热应力与承力柱直径正相关,与孔隙率和板厚负相关.温度场和压力场在承力结构的不同部位会导致不同的拉、压应力效果,腔体的表观最大应力受到温度场与压力场两种作用相互叠加或抵消的影响.

    大面积均热板代表体元法力学特性构效关系

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    4～5K铟片填充下无氧铜材料接触热阻实验研究

    遆元博卫昭夏陈志超蒋珍华...
    166-171页
    查看更多>>摘要：在陆续开展的深空探测任务中,高精度光学探测设备需要长期稳定的深低温工作环境.传热界面由于传热介质的热阻而存在一定的传热温差,为确保设备的工作环境,避免探测效率下降、精度下降和噪声干扰增加等严重后果,对无氧铜和不锈钢两种深低温温区常用的固体导热材料的界面接触热阻进行了实验测试.在真空、4～5.2 K、压力为 3077 N、铟片为填充物的条件下,测量了粗糙度为Ra=3.2的无氧铜接触热阻以及粗糙度为Ra=3.2的不锈钢-无氧铜接触热阻.结果表明:无氧铜界面间接触热阻在 10-5～10-4 m2·K/W量级,且随温度的升高和粗糙度的减小而减小;无氧铜和不锈钢间的接触热阻在10-2 m2·K/W量级.

    接触热阻液氦温区无氧铜铟粗糙度

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    面向适航验证的人工造雪晶核直径实验研究及应用

    加欢周晓庆蔡爱峰李春煜...
    172-179页
    查看更多>>摘要：为了满足国产大飞机的适航试验需求,为扬雪、降雪试验提供规定密度与含水量的雪质,开展结冰风洞造雪实验,对不同工况下的人造雪进行采样和显微观察,利用图像识别算法进行数据分析,探究环境温度、风速、成雪距离、气水比等因素对冰晶生长的影响.结果表明:较大的环境过冷度有利于冰晶的快速生长,导致冰晶平均直径的减小,小于 5℃的过冷度有利于冰晶均匀稳定生长;风速的降低与成雪距离的增加均可促进冰晶的直径增大;相比于气水比为1.1时,在气水比为1.2的工况下,较高的气相比例可以促进液滴的成核,然而过低的液相水比例会限制冰晶直径的增长.

    结冰风洞图像识别显微观测冰晶粒径

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