单向冻融处理中界面与刚性颗粒的相互作用Ⅰ.实验现象

使用Bridgman单向冷冻实验对毫米量级刚性颗粒与界面的相互作用进行可视化研究,观察到低速冷冻、中速冷冻、高速冷冻下三种不同现象.经典润滑理论指出,颗粒与界面之间总是存在极小的间隙.颗粒被推挤时,周围流体会流入到此间隙中,以供应相变过程中的界面成长.低速冷冻时界面首先要克服底面摩擦力才能推动颗粒;中速冷冻时颗粒周围的水有足够的时间补充到颗粒与界面的间隙中,颗粒可被界面持续推挤;高速冷冻时此间隙来不及补充液体,颗粒被界面包陷.低、中速冷冻时,界面呈直线;高速冷冻时,界面出现大量针状冰晶,界面表现出在液体底表和上表面不同步的斜面,差异宽度会随冷冻速度降低而减小.     

应用高速摄影技术研究空化现象

高速摄影技术是研究空化现象的有力工具。文中利用高速摄影技术研究了液体粘性、 含沙量及流速对电火花空泡溃灭过程的影响。主要结论有：液体粘性使空泡溃灭过程变 缓；含沙量的影响类似于液体粘性：流速使空泡膨胀过程变缓但使溃灭过程加速；近固壁 处空泡溃灭时微射应朝向壁画，而当壁面具有高弹性或在自由表面附近溃灭时则微射流将 背离壁面；空泡溃灭时将使泡周围的固体颗粒产生运动。文中附有典型高速摄影照片。     

新疆旅游业发展规划布局的方案选择

用调研判断预测和决策树分析法，拟出新疆旅游业高速、中速和低速发展的 ３ 种方案，并举荐出中速方案     

表面微凸体形态对三体摩擦界面间隙的影响

为了研究颗粒介质三体摩擦界面间隙变化规律,文章利用显式有限单元法建立了具有不同微凸体形态表面的二维平行板剪切模型,利用该模型分析了法向载荷、接触摩擦因数对三体摩擦界面间隙的影响。分析结果表明:随载荷增加,尖锐微凸体模型中界面间隙呈减小趋势,圆滑微凸体模型中界面间隙保持不变;2个模型中界面间隙均随接触摩擦因数增加而变大,但变化幅度并不一致,剪切过程中颗粒体系的稳定性与其分布形态结构和颗粒间摩擦力密切相关。     

微纳米间隙受限液体边界滑移与表面润湿性试验

为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动及输运特性,采用修饰的原子力显微镜针尖,针对微纳米间隙下受限液体的边界滑移现象选用不同润湿特性的固-液界面进行了试验.固体壁面样品采用Si(100)面和OTS自组装膜,试验液体采用去离子水和十六烷.结果表明,当微间隙临界尺度小于6.67×10-3时,边界滑移效应对流体动压力有重要作用;润湿性极好的表面也会产生边界滑移,对试验液体具有10 nm左右的滑移长度;润湿性差的光滑表面的边界滑移长度值明显大于润湿性好的表面.所得结果对于微流体输运与控制有重要的理论意义与实际价值.     

一类改进的一维弹簧-质量系统

为研究一串Ⅱ类胞元在冲击作用下的动力失效模式以及失效模式对冲击速度的敏感性,对GAO和YU提出的一维弹簧-质量系统进行了修正,忽略单个胞元的强化平台,给出了1个新的弹簧-质量模型.采用微分方程的显式积分算法,计算结果显示,系统失效模式只对速度敏感,在不同冲击速度下冲击系统会得到不同的失效模式.低速时,失效模式从冲击端到末端渐进失效;中速时,失效模式将会从两端向中间渐进失效;高速时,系统失效模式则没有规律可循.     

涂层对氧化铝/耐热钢基复合材料磨料磨损性能的影响

通过化学气相沉积方法在氧化铝颗粒表面分别获得了Ni、TiN涂层。用不同涂层的氧化铝颗粒制备了氧化铝颗粒／耐热钢基复合材料，考察了复合材料在900℃下的磨料磨损抗力，结果表明：包Ni氧化铝复合材料的耐磨性是耐热钢的3．27倍，包TiN氧化铝复合材料的耐磨性是耐热钢的2．66倍。进一步的分析表明，包Ni氧化铝与耐热钢的界面结合强度可由无涂层时的0．67MPa提高到4．05MPa，而包TiN氧化铝与耐热钢的界面结合强度只提高到1．80MPa。较低的界面结合强度会导致氧化铝颗粒整体从基体中脱落，而包TiN氧化铝／耐热钢基复合材料的界面抗高温氧化性较差，也导致氧化铝颗粒易从基体中脱落，这两方面的作用是导致包TiN氧化铝复合材料高温磨料磨损抗力低的主要原因。     

气-液界面处疏水碳酸钙纳米颗粒的分布行为及其对传质过程影响的研究

在纳米碳酸钙原位改性、碳酸钙基润滑油清净剂制备等过程中,疏水碳酸钙纳米颗粒易富集在气-液界面处并对气-液传质过程造成影响。为揭示疏水碳酸钙纳米颗粒的分布行为,并量化其对传质过程的影响程度,提出利用探索界面处颗粒层流变行为的方法来确定疏水性碳酸钙纳米颗粒在气-液界面上的吸附量,并预测其对传质过程的影响。一方面,通过对界面处疏水碳酸钙颗粒层进行流变测量,量化不同疏水性颗粒加入条件下界面处的表面压力;另一方面,利用膜分散微反应器进行Ca（OH）₂溶液-CaCO₃疏水颗粒体系吸收CO₂的传质行为研究。研究结果表明,碳酸钙纳米颗粒的疏水性和颗粒表面浓度会直接影响颗粒的分布状态,进而改变界面处的表面压力,最终导致传质效率出现差异。当颗粒达到临界浓度、颗粒层呈现不可压缩的流变状态时,气-液传质系数会降低约一个数量级（从10^-3 m/s到10^-4 m/s）。此外,还进一步提出了气-液界面处表面压力与液相中碳酸钙纳米颗粒疏水性和表面浓度关系的计算式,进而确定了气-液体系原位合成改性碳酸钙纳米颗粒的适宜操作范围。     

带间隙双层套筒多次内碰撞的若干研究

该文应用应力波理论，研究了筒间存在间隙的双层套筒的多次内碰撞问题。通过不同的结构尺寸、不同间隙量下的分析与计算，探讨了多次内碰撞对界面撞击压力、撞击应力和撞击振动响应的影响，初步分析了响应频率与间隙量之间的关系。结果表明，多项内碰撞引发了变化较为剧烈的界面撞击压力，并引起高频振荡的应力；间隙量对套筒的动态响应影响明显，响应主频率可能存在突变的分叉点。     

不均匀液体内部光线的折射现象

温度、浓度不同液体在相互混合时形成各尖界面，发生光线的折射现象。由于这种现象不明显被人们忽略了。本文讨论了这种化学实验中常见的现象。     

纳米硅氧化硅复合薄膜的光吸收蓝移数值计算

采用磁控共溅射法制备了含不同尺寸纳米硅晶粒的氧化硅复合薄膜.用高分辨电子透射显微镜测定了所制备样品中纳米硅粒的粒径,确定了其光学带隙和光吸收边蓝移量.对样品光吸收边蓝移量进行了理论计算,比较了理论蓝移量与实验蓝移量之间的差异,并进行了相应的理论分析.     

水平管道内冰浆流体阻力特性CFD模拟

以水平管道内冰浆流体无相变流动过程为研究对象,运用计算流体力学（CFD）为工具,采用两相流双流体模型,研究了管道内冰浆流体阻力特性.结果表明,沿管道流动方向冰粒子浓度场滞后于其流场的充分发展.当存在湍动时,颗粒动力学理论模型可以很好地描述冰粒子间的剪切作用.当流动为层流时,基于Thomas方程的反推黏度模型的模拟效果优于前者.若浆体输送速度进一步降低,需对冰粒子间的剪切效应进行分段考虑.     

Suppression of the coffee-ring effect by shape-dependent capillary interactions

When a drop of liquid dries on a solid surface, its suspended particulate matter is deposited in ring-like fashion. This phenomenon, known as the coffee-ring effect, is familiar to anyone who has observed a drop of coffee dry. During the drying process, drop edges become pinned to the substrate, and capillary flow outward from the centre of the drop brings suspended particles to the edge as evaporation proceeds. After evaporation, suspended particles are left highly concentrated along the original drop edge. The coffee-ring effect is manifested in systems with diverse constituents, ranging from large colloids to nanoparticles and individual molecules. In fact--despite the many practical applications for uniform coatings in printing, biology and complex assembly-the ubiquitous nature of the effect has made it difficult to avoid. Here we show experimentally that the shape of the suspended particles is important and can be used to eliminate the coffee-ring effect: ellipsoidal particles are deposited uniformly during evaporation. The anisotropic shape of the particles significantly deforms interfaces, producing strong interparticle capillary interactions. Thus, after the ellipsoids are carried to the air-water interface by the same outward flow that causes the coffee-ring effect for spheres, strong long-ranged interparticle attractions between ellipsoids lead to the formation of loosely packed or arrested structures on the air-water interface. These structures prevent the suspended particles from reaching the drop edge and ensure uniform deposition. Interestingly, under appropriate conditions, suspensions of spheres mixed with a small number of ellipsoids also produce uniform deposition. Thus, particle shape provides a convenient parameter to control the deposition of particles, without modification of particle or solvent chemistry.     

基于两相流理论的冰颗粒驰豫过程和升浮初析

液固两相流是液相介质与固相介质的混合物,是固相颗粒悬浮在液相介质中的混合物或混合介质。河流冰塞常导致洪水灾害,河冰运动应属于固液两相流的范畴,依据多相流理论对河冰运动颗粒的驰豫过程和极限浮速等进行了尝试分析,所得结果不仅可作为进一步研究冰塞理论和相关数值模拟的基础,也可供物理模型研究和工程实际参考。     

饱和含水土壤埋地原油管道冬季停输温降

建立了饱和含水土壤埋地原油管道在低于冰点环境温度下的停输流动和传热模型，该模型不仅考虑土壤水分结冰和管内原油凝固相变过程与初始温度场和流场的影响，而且考虑了水分在土壤多孔介质中和管内原油的自然对流。通过数值模拟，获得了停输期间温度场、流场以及土壤水分结冰界面和管道中原油凝固界面的分布情况。结果表明，停输期间越靠近管壁正上方的土壤，其温度梯度越大；受温度分布的影响，土壤水分和管内原油产生沿y轴对称线自下而上的自然对流；土壤水分结冰界面和管道中原油凝固界面随停输时间向埋深方向推进，管道顶部土壤中的结冰界面推进速度较远离管道土壤中的结冰界面缓慢，管内原油凝固界面也向埋深方向偏移。     

Investigation of electron transfer across the ice/liquid interface by scanning electro- chemical microscopy

Charge transfer across a liquid/liquid (L/L) interface is not only related to chemical sensors, drug delivery and phase transfer catalysis, but also significant for mimicking biological membranes[1—3]. The thermodynamics, kinetics and mechanism regarding of this type of heterogeneous transfer process have been intensively investigated in the past three decades. An external potential is usually applied to polarizing the interface in the case of conventional electrochemistry at L/L interfaces.…     

渐缩型气动喷砂喷嘴冲蚀模拟分析

为研究气动喷砂枪喷嘴喷射颗粒对自身造成的冲蚀磨损情况,通过选取渐缩型气动喷砂喷嘴为研究对象,运用CFD软件对其内部流场及颗粒运动特性进行模拟分析;通过改变收缩角度、颗粒粒径及颗粒质量流率进一步分析影响喷嘴冲蚀速率变化的规律。结果表明:喷嘴的冲蚀区域主要集中在收缩段及收缩段与出口段交界面处;以收缩角度为30°、45°、60°的喷嘴为例,随收缩角度的增加,冲蚀区域出现"逆向发展";随颗粒粒径的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈现先下降后上升的"U"形变化趋势,且其最低点所对应的粒径与收缩角度成反比;随颗粒质量流率的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈上升趋势,但并未呈现线性关系。     

Thawing and freezing processes of active layer in Wudaoliang region of Tibetan Plateau

The interaction between permafrost and atmosphere is accomplished through transfer of heat and moisture in the overlay active layer. Thus, the research on the thermal and hydrodynamics of active layer during the thawing and freezing processes was considered a key to revealing the heat and moisture exchanges between permafrost and atmosphere. The monitoring and research on active layer were conducted because permafrost occupies about two thirds of the total area of the Tibetan Plateau. Based on the analysis of the ground temperature data and soil moisture data of monitoring near the Wudaoliang region of the Tibetan Plateau, the thawing and freezing processes of active layer were divided into four stages, i.e. summer thawing stage (ST), autumn freezing stage (AF), winter cooling stage (WC) and spring warming stage (SW). Coupled heat and water flow is much more complicated in ST and AF, and more amount of water is migrating in these two stages. Heat is transferred mainly via conductive heat flow in the other two stages, and less water migrated. Four water migration and coupled heat flow processes were addressed for the thawing and freezing stages, which are water infiltration driven by gravity, moisture advection and distillation driven by temperature and osmotic gradients, water migration driven by capillarity and unfrozen water migration driven by temperature gradient. The water content near the permafrost table tends to increase after one thawing and freezing cycle, which is the main reason for the development of thick ground ice layer near permafrost table.     

无管换热器的稳态换热特性

对无管换热器中颗粒帘换热单元的稳态换热特性进行了研究,为目前空气预热器的研究提供新的指导方向.通过传热数学模型构建、详细数学计算和定量分析,研究了颗粒质量流量对换热单元以及无管换热器出口温度的影响.研究结果发现,在颗粒帘换热单元中,当颗粒质量流量足够时,冷流体加热后的出口平均温度可无限接近热流体初始温度,冷热流体之间实现深度换热,换热效果明显;在满足颗粒帘空隙率大于0.98的条件下,颗粒质量流量越小,气固颗粒在换热通道中越容易达到换热平衡;由于换热单元中间冷热源-气固颗粒之间的温差小,换热单元的换热效率低,使得由换热单元组成的无管换热器冷热气体之间的整体换热效率较低.     

Cryogenic Thermophysical Studies for Clinical Medicine

1　Introduction of Cell Injury DuringFreezing and ThawingAs biological cells and tissues contain much water,they can be analyzed as aqueous systems.Twosub- processes occur during freezing:heat transferand mass transfer.Heat is removed to thesurroundings s…