电场中气泡在换热表面上的变形及对沸腾换热影响

从电场分布的角度，研究了换热表面上气泡在电场力作用下的变形规律和气泡变形影响EHD(electrohydrodynaInics)强化沸腾换热的机理．电场分布决定了气泡在电场力作用下的变形方式，如果换热表面的电场强度高于周围液体或电极的电场强度，则气泡受拉伸作用：反之，气泡受压制作用．热边界层的存在会减小电场力对气泡的拉伸作用，增强电场力对气泡的压制作用，但不会改变气泡的变形方式，气泡在换热表面上无论是被拉伸还是被压制，都能使沸腾换热得到强化，但两者的强化换热机理不同。     

碳纳米管平板显示器有限差分法模拟

采用有限差分法,根据碳纳米管平板显示器的特点选择合适的边界条件,分析了碳纳米管平板显示器内部的电场分布和场增强因子随碳纳米管直径、长度和碳纳米管之间间隔的变化关系。计算结果表明,当碳纳米管之间间隔大于碳纳米管长度3倍时,碳纳米管之间的屏蔽效应可以忽略不计,电场强度和场增强因子随碳纳米管长度增大而线性地增大,当碳纳米管直径较小时,电场强度和场增强因子随碳纳米管直径减小迅速增大。     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。     

高应变率下混凝土动态拉伸性能的实验研究

采用分离式Hopkinson压杆,利用圆柱体对径受压原理对直径为74 mm的混凝土试件进行了动态劈裂拉伸实验,得到了不同应变率下的混凝土动态劈裂抗拉强度。证实了混凝土动态拉伸性能的应变率敏感性,抗拉强度随着应变率的增加而增加;并发现了相应的临界应变率,大约是2s-1,当应变率超过它时,混凝土的抗拉强度会有一个较大比例的增加。同时对裂纹发生位置与扩展顺序及裂纹扩展速度进行了初步探讨。     

二维、三维模型碳纳米管场发射场强计算的比较研究

在计算碳纳米管场发射显示器中电场强度时,为了提高计算效率,许多资料将三维空间的场发射简化为二维模型进行计算,为了比较分析使用二维模型和三维模型计算结果的差异,建立了二维模型单根碳纳米管、三维模型单根碳纳米管和单碳纳米墙3个模型,应用Ansoft Maxwell有限元数值仿真软件进行了仿真,计算结果表明:二维碳纳米管场发射模型的仿真结果代表的三维空间实际情况为碳纳米墙场发射,而不是真正的三维空间碳纳米管场发射。对于单根碳纳米管,用二维模型计算的碳纳米管尖端电场强度仅为三维空间碳纳米管尖端电场强度的1／4。     

油中水滴静电聚并微观机理研究

利用电场对多相体系进行分离处理广泛应用于石油化工等行业,电场力作用下液滴间的相互运动聚并是聚结的基础和前提条件.本文从液滴间静电力学模型出发,通过动态微观实验对液滴的聚并过程进行了完整的记录和分析,确定不同实验条件下液滴的聚并方式和角度,以及液滴从静止状态到发生相对运动时的临界条件.结果发现当两等大液滴间距与液滴半径之比大于1时,液滴间中心连线与电场力夹角θ<54.7°或θ>125.3°,两液滴间作用力表现为吸引力,当液滴间距较小时,能产生聚结的最大倾角增大为81.3°.液滴间相对距离增大时,移动临界电场强度迅速升高,较大液滴发生相对移动所需的场强低于小颗粒液滴.实验结果验证了相关理论,进一步完善了静电聚结机理.     

羟基化碳纳米管/聚己内酯复合材料的结构和力学性能!

将羟基化多壁碳纳米管在超声波作用下均匀分散于己内酯单体中,通过原位微波辅助开环聚合的方法制备了聚己内酯/羟基化多壁碳纳米管复合材料.羟基化多壁碳纳米管的引入明显提高了聚己内酯材料的强度和模量,但是断裂伸长率却随着羟基化多壁碳纳米管含量的增加而持续降低.羟基化多壁碳纳米管的质量分数为0.5%时,纳米复合材料的拉伸强度和杨氏模量可提高至纯聚己内酯材料的2倍.利用扫描电镜、X线衍射、红外光谱和示差扫描量热分析揭示了纳米复合材料断裂形貌、结晶情况和热性质,进而探讨了羟基化多壁碳纳米管对提高力学性能的作用机制.     

拉伸疲劳对钢筋锈蚀临界氯离子浓度的影响

采用不同应力水平和次数对Q235钢筋进行拉伸疲劳试验,在饱和Ca(OH)2模拟液中,采用自腐蚀电位法和电化学阻抗谱法测定钢筋锈蚀的临界氯离子浓度,同时通过扫描电镜观察拉伸疲劳作用引起的钢筋显微结构变化。结果表明:在拉伸疲劳作用下,钢筋锈蚀的临界氯离子浓度随着拉伸疲劳应力水平的增大和疲劳次数的增加而减小;拉伸疲劳会使钢筋晶粒细化,晶界、相界增多,并且随着拉伸疲劳应力水平的增大和疲劳次数的增加,这种变化就越明显;钢筋晶粒的细化以及晶界的增多会引发短路扩散,降低钢筋锈蚀的临界氯离子浓度。     

碳纳米管／废胶粉复合材料的实验研究

通过机械混合方法将碳纳米管与废胶粉制备复合材料。结果表明：随着搅拌时间的变化,阻尼性能在搅拌10min时,出现一个最大值;复合材料内部出现了碳纳米管的富集区域和碳纳米管较少的区域,搅拌10min时界面结合相对较好;随着碳纳米管质量的增加,废胶粉复合材料的阻尼性能逐渐减小,拉伸强度则呈现和阻尼性能相抵触的规律。     

无针式碟形静电纺丝喷头不同圆周倾角的模拟与试验

设计一种新型无针式碟形静电纺丝喷头用以制备亚微米纤维。建立不同圆周倾角的碟形喷头几何模型,利用ANSYS Maxwell 3D电磁学分析软件模拟无针式碟形喷头的电压及电场强度分布,探究无针式碟形喷头不同圆周倾角对亚微米纤维直径及产量的影响。结果表明:碟形喷头边缘处的电场强度最大,在施加电压一致时,圆周倾角越大则碟形喷头边缘的电场强度越大;纺丝液与水平面夹角随着圆周倾角的增大而增大;利用不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)溶液进行纺丝,随着PAN质量分数的增加,亚微米纤维直径增加;随着碟形喷头圆周倾角的增加,亚微米纤维直径减小,产量增加。     

内部爆炸作用下混凝土靶背面临界震塌条件

为研究内部爆炸作用下混凝土靶背面临界震塌条件,采用量纲分析对内部爆炸作用下有限厚混凝土靶背面震塌破坏进行研究,得到了量纲一的临界震塌厚度的工程计算式. 结果表明,当装药密度一定时,随着装药直径或装药长径比的增加,临界震塌厚度也非线性递增,且存在极限临界震塌厚度;研究表明,临界震塌厚度关于装药直径存在第二类自相似.      

新型圆柱结构的场发射碳纳米管发光管

设计了一种新型结构的场发射碳纳米管发光管，采用热解法直接生长在钨丝上的碳纳米管作为发光管阴极，获得了新的碳纳米管生长工艺．扫描电子显微镜的表面形貌分析表明，钨丝上碳纳米管的顶端有许多分叉．在常温且真空度为10-4Pa的条件下，测试了钨丝上碳纳米管的电流-电压发射特性，测得开启电场强度为1．25V／μm左右．当电场强度为2．0V／μm时，电流密度可迭320A／m^2．测试了发光管的发光特性，当电压为300V时，亮度可达1600cd／m^2．这种低成本、低耗能、高亮度的新结构碳纳米管发光管，有效地提高了场发射效率和发光亮度，可用于交通指示和大屏幕显示器．     

混凝土结构保护层开裂时钢筋的临界锈蚀率模型

基于弹性理论与Bazant理论模型,引入拉伸损伤的概念,对混凝土保护层内环向应力进行修正,建立了混凝土保护层开裂时的临界锈胀力与钢筋临界锈蚀率模型.考虑钢筋混凝土界面间隙及锈蚀产物在裂缝中的填充效应,探讨了完全弹性、Bazant理论模型与拉伸损伤3种不同的环向应力下,钢筋直径、保护层厚度、锈胀系数对临界锈蚀率的影响.结果表明:临界锈蚀率随钢筋直径的增大而减小,随保护层厚度、锈胀系数的增大而增大.弹性下的临界锈蚀率大于Bazant理论模型与拉伸损伤下的临界锈蚀率.最后,与Morinaga的基于试验的临界锈蚀率模型比对,验证了模型的合理性.     

基于非局部弹性理论的碳纳米管振动特性研究

基于非局部弹性理论,建立了碳纳米管壳体模型的应力应变关系.根据基本方程和平衡条件,分别给出了单壁和多壁碳纳米管动力学控制微分方程;通过对动力学方程求解,获得了碳纳米管振动的固有频率.研究结果表明:随着振动模式的增加,碳纳米管的振动基频都会增大;而随着碳纳米管的长度或直径的增大,碳纳米管的振动基频都会降低.     

毛细管静电雾化模式与力学过程分析

采用带有显微变焦镜头的高速摄像技术对无水乙醇在不锈钢单毛细管产生的静电雾化现象进行了可视化研究.基于毛细管末端形成的弯月面、微射流或雾滴分散形态,获得了无水乙醇的静电雾化模式及其转变过程,典型的雾化模式有滴状、微滴、纺锤、摆动射流、旋转射流、锥射流及多股射流等.通过分析不同雾化模式下微射流与雾滴的受力,探讨了微射流和雾滴的运动形态与雾化模式及受力之间的关系.试验结果表明:毛细管静电雾化模式与电压紧密相关,随着电压的增加,雾化模式逐渐从滴状、纺锤模式过渡为射流及多股射流模式,呈现较为有序的过渡;在不同的雾化模式下,微射流或雾滴受到的重力、电场力、阻力、表面张力及介质电泳力和变形力对微射流形态或雾滴运动轨迹有着不同程度的影响;在较低的电场强度下产生静电雾化过程中,电场力作用较小,重力占主导地位,雾滴在表面张力的作用下呈现球形或椭圆形;在较高的电场强度下产生的静电雾化过程,电场力占主导地位,雾化模式在不同性质电场力的作用下呈现出多样性.     

无限长均匀带电直圆柱面面上电场强度分布

分别利用电场力做功和能量的关系以及场强叠加原理等方法，给出了计算无限长均匀带电直圆柱面面上电场强度的几种方法，从而得到了无限长均匀带电直圆柱面面上的电场强度。同时明确指出了无限长均匀带电直圆柱面面上的电场强度具有确定的值。并且指出现在在计算无限长均匀带电直圆柱面电场强度的分布时，忽略了其面上电场强度的讨论。建议今后对其的研究应分别从其面内、面外、带电直圆柱面面上三个方面加以讨论。     

等离子体影响平板附面层流动的机理研究

基于Orlov和Corke提出的电场力模型,将等离子体作用力耦合到流动控制方程中,理论分析了等离子体对附面层流动的作用机理和效果,并通过对平板附面层流动的数值模拟验证了理论分析结果。研究表明,等离子体增加了其作用区内壁面附近的压力,绝缘壁面上的压力最大,沿壁面外法线压力梯度为负值;同时等离子体增大附面层内的速度,并诱导出沿壁面内法线方向的流动以及沿流向的顺压力梯度,这将有利于附面层流动分离的控制。随着来流速度的增加,等离子体的作用效果有所减弱,通过提高电极电压来提高电场强度,可以有效的提高其作用效果。     

利用Matlab软件数值模拟均匀带电椭圆形环在中心轴线上的电势及电场分布

在直角坐标系中分别表示出了均匀带电椭圆形环在中心轴线上任意位置处的电势及电场。并利用数值模拟显示了在中心轴线上的电势分布和电场分布,图象显示在中心位置处电势最大随着离中心点距离的增大电势越来越小且电势是以中心点为对称点,在无穷远处电势为零;电场也是以中心点为对称点并在中心点处电场强度为零,远离中心点时电场强度逐渐增加达到最大值时电场强度随着离中心点距离的增加再逐渐减小,在无穷远处电场强度变为零,电场强度以中心点为对称点且方向相反。     

甲基修饰单壁碳纳米管的几何结构、束缚能和电子结构

采用brenner经验势通过计算甲基吸附在碳纳米管上吸附能的方法找到了甲基修饰单壁碳纳米管最稳定的几何结构，并且发现甲基吸附在单壁碳纳米管上吸附能随着碳纳米管的直径的增加而减少，最后运用从密度泛函紧束缚方法计算了甲基修饰碳纳米管的电子态密度，发现当甲基修饰碳纳米管后，碳纳米管在费米能级附近出现局域态，改变了碳纳米管的光电特性，因此，甲基修饰的单壁碳纳米管有可能成为制造纳米发光元器件重要原材料之一．     

含裂纹碳纳米管轴压性能的分子动力学模拟

基于分子动力学方法,采用AIREBO势函数,研究了含裂纹扶手椅型碳纳米管的轴压性能.分析了裂纹尺寸、管长变化对含裂纹碳纳米管轴压性能的影响,得到了相应的应力-应变曲线、势能变化曲线及轴压过程中的典型变形形态.研究结果表明:随着裂纹尺寸增加,不同裂纹倾角碳纳米管的临界屈曲强度均降低;对于裂纹倾角为90°的碳纳米管,在轴压荷载作用下,裂纹区域内凹,并呈现一定程度的错位现象;对于裂纹倾角为30°的碳纳米管,随着荷载增加,裂纹附近区域出现凹陷,在裂纹的上下边缘出现扭曲;对于含两种不同倾角裂纹的碳纳米管,在整个轴压过程中,裂纹附近区域的凹陷不再会发生回弹;随着管长增加,碳纳米管轴向承载力减小.