The Design and Simulation of Optical System in Solid-state Lighting

半导体照明已经成为世界上新型照明光源的发展趋势，而高亮度、大功率的发光二极管(LED)更是照明光源中的需求热点。本文主要研究半导体照明中光源模型的构建和照明光学系统的设计，并利用光学机构软件对照明光学系统进行设计与仿真，以此简化系统设计的流程，缩短系统设计的周期。 论文分为以下四个部分： 首先，简要地介绍了半导体照明技术的历史与发展、LED的原理和关键技术等问题，并阐明了光学仿真在半导体照明光学系统设计中的意义。 其次，详细介绍了照明光学系统设计的基本知识、计算机辅助光学设计中光线追迹理论、以及光学机构仿真软件(TracePro和LightTools)的光线追迹和LED建模等方法，并对光...Solid-state lighting has become current of new light sources, and high-brightness, high-power LEDs are in hot demand of light sources. This paper is focusing on sources modeling and optical system design of solid-state lighting. Ray-tracing software is applied to the research of design and simulation of optical systems. Through the simulation, the design process of lighting system can be simplifie...学位：理学硕士院系专业：物理与机电工程学院物理学系_光学学号：2005130166

柱状颗粒在矩形微通道内的惯性迁移效应

微纳尺度颗粒(包括细胞、细菌、人工合成微纳颗粒、生物大分子等)的精确操控在生物、医学、材料和环境等领域有着至关重要的应用。惯性效应是近几年出现的能够实现颗粒高通量精确操控的一种新颖微流控方法。众多人工合成颗粒、生物颗粒等具有非球形形状,非球形颗粒的惯性迁移效应研究逐渐开始受到重视。在此,我们研究了柱状颗粒在两种不同宽高比通道下的迁移规律,发现柱状颗粒存在汇聚为矩形环状结构,进而迁移至稳定平衡位置的迁移过程。通过对柱状形颗粒与三种等效直径的球形颗粒的平衡位置进行比较,发现柱状形粒子的特征直径随雷诺数单调增加

钯蜂窝催化剂用于硝基苯气液固三相加氢反应

以Pd/Al2O3/堇青石为催化剂,硝基苯与氢气为原料,系统地考察了氧化铝涂层的上载量、氢气流速、反应温度以及液体空速对硝基苯气液固三相加氢反应的影响规律。结果表明：较高的涂层上载量能产生较大的Pd颗粒,而在较大的Pd颗粒上反应的活性较高;氢气流速对反应并无明显的影响,表明反应器内的流型处于膜状流;反应的表观活化能为6.1 k J/mol,显示外扩散过程对反应的影响很大;硝基苯转化率随着液体空速的增加而不断下降,通过计算不同液相空速时的总传质系数,并与硝基苯的转化率进行关联,发现总传质系数与硝基苯转化率呈良好的线性关系

钯蜂窝催化剂用于硝基苯气液固三相加氢反应

以Pd/Al2O3/堇青石为催化剂,硝基苯与氢气为原料,系统地考察了氧化铝涂层的上载量、氢气流速、反应温度以及液体空速对硝基苯气液固三相加氢反应的影响规律。结果表明：较高的涂层上载量能产生较大的Pd颗粒,而在较大的Pd颗粒上反应的活性较高;氢气流速对反应并无明显的影响,表明反应器内的流型处于膜状流;反应的表观活化能为6.1 k J/mol,显示外扩散过程对反应的影响很大;硝基苯转化率随着液体空速的增加而不断下降,通过计算不同液相空速时的总传质系数,并与硝基苯的转化率进行关联,发现总传质系数与硝基苯转化率呈良好的线性关系

矩形微通道内球形颗粒所受惯性升力计算

惯性微流控技术是近几年出现的能够实现颗粒或细胞高通量精确操控的一种新颖微流控方法,广泛地应用于生物、医学、材料和环境等领域。惯性微流控器件主要依靠微通道内颗粒所受水力学作用实现颗粒操控,颗粒所受周围流场作用力被称为惯性升力。通过计算颗粒所受升力可以精确预测颗粒在微流控通道内的运动轨迹以便设计通道。然而,现有的惯性升力公式在应用方面存在很大的困难,特别是对于非本领域内的研究人员。在此,我们利用三维直接数值模拟系统计算了不同条件下的惯性升力在通道截面的分布并建立了相关数据库以便研究者进行查阅。另外,通过耦合惯性升力与阻力模型实现了复杂通道内颗粒轨迹的预测

用于戊基蒽醌法生产双氧水过程的整体催化剂及制备方法

一种用于戊基蒽醌法生产双氧水过程的整体催化剂及制备方法，该催化剂包括催化剂活性组分、催化剂助剂以及催化剂载体；其中：催化剂活性组分选自铂族贵金属中的一种或几种的组合；催化剂活性组分的含量以贵金属单质计；占催化剂总质量的0.01-5%；在贵金属或其组合中，Pd的含量以单质计，占贵金属总质量的50-100%；此外，本发明提供的整体催化剂制备方法主要采用简单的浸渍法形成，制备方法简单，过程容易控制，制备的整体催化剂在2-戊基蒽醌加氢中具有比较高的活性和选择性。本发明提供的整体结构催化剂兼备了目前传统浆态床和滴流床反应器的优点，摒弃了两者的缺点，因而提高了2-戊基蒽醌选择性加氢的效率

Inertial migrations of cylindrical particles in rectangular microchannels: Variations of equilibrium positions and equivalent diameters

Inertial migration has emerged as an efficient tool for manipulating both biological and engineered particles that commonly exist with non-spherical shapes in microfluidic devices. There have been numerous studies on the inertial migration of spherical particles, whereas the non-spherical particles are still largely unexplored. Here, we conduct three-dimensional direct numerical simulations to study the inertial migration of rigid cylindrical particles in rectangular microchannels with different width/height ratios under the channel Reynolds numbers (Re) varying from 50 to 400. Cylindrical particles with different length/diameter ratios and blockage ratios are also concerned. Distributions of surface force with the change of rotation angle show that surface stresses acting on the particle end near the wall are the major contributors to the particle rotation. We obtain lift forces experienced by cylindrical particles at different lateral positions on cross sections of two types of microchannels at various Re. It is found that there are always four stable equilibrium positions on the cross section of a square channel, while the stable positions are two or four in a rectangular channel, depending on Re. By comparing the equilibrium positions of cylindrical particles and spherical particles, we demonstrate that the equivalent diameter of cylindrical particles monotonously increases with Re. Our work indicates the influence of a non-spherical shape on the inertial migration and can be useful for the precise manipulation of non-spherical particles. Published by AIP Publishing

柱状颗粒在矩形微通道内的惯性迁移行为研究

非球形颗粒普遍存在生物与工程领域,包括盘状红细胞、柱状大肠杆菌、椭球状眼虫藻等。已有研究大多关注球形颗粒的惯性迁移行为,虽然现有的微流控器件可以操控一些非球形颗粒,但是相关方面的机理性研究却较为缺乏。我们利用三维直接数值模拟研究了柱状颗粒和盘状颗粒(短柱状)在矩形微通道内的惯性迁移特性,探讨了柱状颗粒的转动行为以及在不同情况下平衡位置的变化,并与球形颗粒进行了对比。该工作发现颗粒近壁端所受应力主导其转动行为;通过与球形颗粒进行对比,发现用于表征平衡位置的等效直径随雷诺数增大而增大