飞秒激光照射金纳米颗粒的分子动力学模拟

在分子动力学的基础上引入了双温度模型,对飞秒激光照射金纳米颗粒的相变传热过程进行了模拟研究。利用序参数法对传热过程中颗粒内部固液相变的发生进行了判别,并获取了纳米颗粒受飞秒激光照射的熔化特性,在此基础上研究了不同大小的激光能量对熔化过程的影响。结果表明,在飞秒激光照射金纳米颗粒的过程中,当颗粒内部相变发生时,金原子的空间分布由面心立方规则排列逐渐变为不规则无序的松散排列,纳米颗粒内部所有区域都发生了熔化现象,不存在一个明显的固液模拟界面。随着激光的不断照射,熔化比例逐渐增加。     

超快激光切割金属材料中快速相变的数值模拟

采用二维双温度模型对多脉冲激光照射金薄板的相变传热情况进行研究，通过等效比热容方法确定固液界面的位置并研究了激光参数对传热过程的影响。结果表明，当激光垂直照射金薄板时，表面整体温度不断上升，而在脉冲间隔时间内略有下降，但温度的峰值相比激光作用的中心有延迟。随着激光的移动，激光照射点处的温度会出现一个峰值，之后会回落。激光作用时间内热影响区的横向变化比纵向大，移动光源向内部的热传递占主要作用，脉冲间隔时间内，热影响区的纵向变化比横向大，金薄板内部导热占主要作用。随着激光的照射，熔化状态横向不断增加的同时，熔化的深度也在不断增加。提高入射脉冲激光能量，会导致熔化的时间提前且熔化深度增加。     

脉冲激光烧蚀氩晶体颗粒的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对氩晶体颗粒在皮秒脉冲激光照射下内部发生的传热过程以及相变现象进行模拟研究.通过记录氩原子速度和原子位置随时间的变化情况分析了颗粒内热量的传递过程,并计算了单位体积内氩原子数目的空间分布情况以及随时间的变化规律,从而分析了颗粒内部的相变过程.研究结果表明:当激光强度较低时,晶体内部仅仅发生传热过程而没有熔化发生,加入的激光能量随时间由外向内传递;当激光强度增加到足够晶体熔化的时候会发生相变,此时固液相态之间并没有明显的界面,而是存在一个纳米级别的过渡区域;当照射的激光强度增加时,过渡区域的移动速度和移动深度都将增加.     

物料与窑壁间歇接触对回转窑传热过程的强化效应

根据回转窑内物料颗粒的运动特点，推导了颗粒团在贴壁运动过程中的非稳态导热系数及界面处的接触传热系数，进而得出了物料与封盖窑壁间的换热系数；结合已有研究成果，建立了回转窑的传热数学模型。计算表明，未考虑物料与窑壁间歇接触对回转窑传热过程的强化效应时，物料温度偏低；温度越高，强化效应对物料温度的影响越大；考虑物料与窑壁间歇接触对回转窑传热过程的强化效应，有利于提高回转窑煅烧熟料的质量和热效率。     

颗粒膜中的巨磁电阻效应

纳米颗粒构成的颗粒膜具有巨磁电阻效应，其中的相元互不固溶，颗粒膜中的巨磁电阻效应与电子自旋相关散射有关，以界面散射的贡献为最大，并受到颗粒尺寸、体积百分数、退火及温度的影响。由于颗粒膜制备工艺简便，巨磁电阻效应在信息储存技术中有巨大应用前景，颗粒膜中的巨磁电阻效应引起了人们极大的兴趣。     

爆炸粉末烧结颗粒沉能和温度分布规律分析

借助于ls-dyna有限元分析程序对爆炸粉末烧结过程中颗粒间的变形和沉能过程进行了数值模拟,将爆炸烧结过程中颗粒间的结合和沉能机制区分为微爆炸焊接、微摩擦焊接、微孔隙闭合等,在考虑摩擦效应和传热的基础上计算了由上述沉能方式引起的热力耦合的颗粒温度分布,给出了爆炸烧结过程中不同沉能机制形成的局部高温区域,计算结果同爆炸烧结实验现象吻合良好。结果表明:温度由颗粒表面向颗粒中心呈较大的梯度分布,在适当的冲击压力下,颗粒表面温度将达到材料熔点。     

循环流化床床层与壁面间传热特性的模拟分析

利用已建立的数学模型，对循环流化床床层与壁面间的传热特性进行了预测．分析了床层密度、床层温度、流化速度、颗粒粒径以及壁面长度等设计和运行参数对传热系数的影响．结果表明，床层密度越大或温度越高，传热系数越大；而颗粒粒径越大或壁面长度越大，传热系数越小；流化速度对传热系数则影响不大．     

氧化钛纳米陶瓷的制备及其结构与力学性能

为探讨在无压烧结过程中TiO2纳米陶瓷的致密化与晶粒长大的关系以及纳米陶瓷的结构对其力学性能的影响,采用溶胶一凝胶技术制备的不同颗粒粒径的TiO2纳米粉体经冷压成型后无压烧结TiO2纳米陶瓷.研究结果表明:利用相变辅助无压烧结方法在800℃烧结获得了晶粒粒径小于60 nm、相对密度超过95%的TiO2纳米块体陶瓷:当800℃以下烧结时,TiO2纳米陶瓷的相对密度随烧结温度的升高而快速增大,而TiO2纳米陶瓷的平均晶粒粒径随烧结温度升高则缓慢长大;当大于800℃的温度烧结时,TiO2纳米陶瓷的致密化加快,但陶瓷的晶粒粒径则快速长大.TiO2纳米陶瓷的显微硬度主要取决于TiO2纳米陶瓷的相对密度和平均晶粒粒径,即纳米氧化钛陶瓷的相对密度越大,晶粒粒径越小,则显微硬度越大.     

脉冲激光表面熔凝熔池演变数值模拟

为了研究脉冲激光作用过程中表面快速熔化与凝固的过程,建立了脉冲激光作用熔池金属熔凝的二维热流耦合模型．考虑重力、材料物性随温度的变化等的影响,利用焓-多孔度方法和用户自定义函数对表面熔化凝固的固液相界面演化进行了分析;采用熔化／凝固模型对熔池内的瞬态温度场、速度场和流场进行了数值模拟,并以实验验证模拟结果．计算结果表明：表面熔化与凝固的固液相界面的移动呈现不同状态;在熔凝过程中,熔池内除存在一对方向相反的主环流外,还存在多个环流;流体的速度随着温度的降低而减小且速度最大的区域位于熔池表面附近．     

循环前后不同颗粒粒径下sandwich形加筋土筋土界面单调直剪特性

采用3种不同颗粒粒径石英砂作为sandwich加筋土中薄砂层,使用大型直剪仪分别对不同薄砂层厚度的sandwich形加筋土进行了单调直剪、循环剪切及循环后直剪试验.试验结果表明:在单调直剪和循环后直剪过程中,不同颗粒粒径下都存在一个最优厚度,使筋土界面内剪应力最大,且颗粒粒径越大,最优薄砂层厚度越大;在循环剪切过程中,随着颗粒粒径增大,界面强度呈先增大后减小的趋势;相比单调直剪结果而言,在循环后的直剪过程中筋土界面的峰值剪应力更大,体积变更小.     

The "Point" and "Volume" Fusion Behaviour of Prefused Type Powder Fluxes''''

The relationship among particle size, properties of heat transfer and melting rate of fluxes as well as the main factors which have effect on the prefused fluxes have been studied. Under the conditions of same components and particle size, the melting temperature of prefused fluxes is lower than that of mixed fluxes. With the decreasing of particle size, the difference of melting temperature between the two type of fluxes decreases also. The larger the particle size, the greater the melting rate of prefused type fluxes.     

微流体反应器制备金纳米粒子的研究

利用全聚合物微流体反应器,在紫外光照射下制备了金纳米粒子。采用紫外-可见吸收光谱、激光粒度分析仪、高分辨透射电镜等对柠檬酸钠-氯金酸微流体光化学反应体系进行了表征,并考察了注射泵的流速、柠檬酸钠与氯金酸的浓度比、紫外辐射强度对金纳米粒子产率和粒径大小的影响。结果表明,得到的金纳米粒子最小粒径约20nm;金纳米粒子的产率随注射泵流速的增大而上升,但是随柠檬酸钠与氯金酸浓度比的增大和紫外辐射强度的增强而减弱;金纳米粒子的粒径随注射泵流速的增大和紫外辐射强度的增强而减小,但是在柠檬酸钠与氯金酸浓度比小于16时,粒径变化不大,当柠檬酸钠与氯金酸浓度比大于16时,粒径迅速增大。     

自然对流对方腔内相变石蜡熔化蓄热的影响

相对于传统材料,基于潜热储能的相变材料具有更高的储热效率。为了研究方腔内相变材料的蓄热机理,基于Boussinesq假设修正满足于相变过程的动量方程,并建立底边加热下相变材料熔化蓄热的流-固-热三场耦合计算模型。采用有机相变石蜡材料,开展底部恒定温度下的石蜡熔化蓄热试验,验证计算模型的正确性。结果表明,整个相变石蜡熔化过程是由热传导和自然对流传热两者共同主导的。在熔化初期,熔化前缘基本与加热面平行,热量传输主要由热传导提供。当液相层厚度大于2mm后,自然对流传热效应逐渐被激活,加速熔化速率,并形成不规则的融化前缘。根据熔化前缘与液相流动特征,可将整个熔化过程分为热传导、稳定增长、过渡及紊流四个阶段。此外,液相自然对流传热对相变石蜡的熔化蓄热效率提升存在显著的尺寸效应,并随方腔尺寸增加而加剧。当方腔尺寸小于2mm时,自然对流的提升效率不足1%,此时可忽略不计。     

相变蓄热水箱蓄热性能数值模拟研究

在封闭静止的蓄热水箱中添加相变材料可以增加水箱热容量、延长水箱升温时间。分别建立了有、无相变单元蓄热水箱的物理模型，利用有限体积分析法对蓄热水箱加热过程进行数值模拟，探讨了封闭水箱加热过程中相变单元的熔化规律和相变单元对水箱温升的影响规律。研究结果表明相对于纯水蓄热水箱，当蓄热水箱中加入占水箱容积9.05%（体积分数）的相变单元、其平均温升29 K时，蓄热水箱的整体热容量提高了25.58%，加热时间延长了1 100 s；蓄热水箱内只在垂直方向上存在热分层，导致含有相变单元的蓄热水箱较高位置处的相变单元先熔化，降低了较高位置处水的温升速率，使得相变蓄热水箱和纯水蓄热水箱的热分层剧烈程度存在差别；以最大温差值作为判断水箱热分层剧烈程度的依据，不同加热功率下相变蓄热水箱的热分层特征变化规律大致相同，但加热功率越大，热分层现象越剧烈。     

蒸汽-兰炭传热及余热回收特性

为了提高兰炭余热回收效率,建立了蒸汽-兰炭三维非稳态传热模型,对单颗粒传热机理进行了分析,并研究了兰炭粒径、料层厚度和蒸汽流量对蒸汽-兰炭传热及余热回收特性的影响。通过搭建蒸汽-兰炭换热实验台对所建传热模型进行验证,计算结果与实验结果具有良好的一致性。结果表明:对于单颗粒传热,中层颗粒和顶层颗粒热流量均是随着换热时间先增加后减小,具有相似的变化规律,而底层颗粒热流量的变化规律不同于中层颗粒和顶层颗粒热流量的变化规律,底层颗粒热流量是随着换热时间逐渐减小最后趋于0。蒸汽-兰炭换热初期热交换剧烈,料床整体平均温度下降较快,热回收量显著增加。热回收量随着兰炭粒径的增大逐渐减小,随着料层厚度的增加几乎呈线性增加,随着蒸汽流量的增大先逐渐增大后趋于稳定,在保证余热回收量最大的情况下蒸汽的最佳流量为9.0 kg/h。     

偶氮苯三嵌段共聚物的合成、自组装及响应性研究

利用原子转移自由基聚合的方法合成了新型三嵌段共聚物聚(氧化乙烯)甲基醚-b-聚丙烯酸-b-聚[6-(4-甲氧基偶氮苯-4′-氧基)己基甲基丙烯酸],通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、激光光散射和紫外-可见光光谱研究了该共聚物在水中的自组装行为及其pH值和光响应性。研究发现该共聚物可自组装形成囊泡。在pH值小于3.4时,胶束粒径随着pH值的减小而急剧增大;pH值大于3.4时,粒径无明显变化。在偏振光的照射下,聚集体会随着照射时间的延长而拉长。     

激光深熔焊接小孔内等离子体的反韧致辐射吸收研究

在假设小孔为圆柱形的基础上，通过跟踪光线在小孔内的多次反射轨迹，对激光深熔焊接过程中小孔内等离子体的反韧致辐射吸收进行了研究，计算了小孔孔壁上吸收的激光功率密度，分析研究了孔壁的多次反射次数、聚焦透镜的焦距以及小孔直径等因素对孔壁上的激光功率密度分布的影响．计算结果表明：小孔孔壁通过等离子体的反韧致辐射吸收的激光功率密度主要取决于等离子体对直射激光的反韧致辐射吸收，小孔孔壁的多次反射光只对小孔下部孔壁的激光功率密度分布有一些影响．随着聚焦透镜焦距的增大，小孔孔壁上吸收的激光功率密度峰值减小，但分布区域向小孔深处推移．最后，对小孔孔壁上吸收的激光功率密度与小孔的尺寸之间的关系进行了讨论．小孔的尺寸取决于孔壁上吸收的激光功率密度大小．激光功率密度越大，小孔直径越大。     

二甲基二氯硅烷改性接枝环氧树脂的合成研究

环氧树脂与甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯以及苯乙烯接枝共聚,合成了接枝环氧树脂水分散体,采用二甲基二氯硅烷（DMS）来改性接枝环氧树脂分散体,通过对乳液的粒径分析以及对聚合产物的结构表征,并考察了乳液及涂膜性能的影响。研究表明,有机硅的引入影响接枝环氧水分散体的粒径分布,提高了固化涂膜的热分解温度,提高了固化涂膜的耐水性、粘结性和机械性能。