微液滴撞击微结构疏水表面的实验研究

液滴撞击固体表面是自然界中最常见的物理现象之一,宏观液滴与微液滴的撞击过程因有较强的传热传质性能而被广泛地应用于工农业等领域。通过微液滴产生装置产生微液滴,利用高速数码摄像系统记录下液滴撞击表面的过程,最后通过程序处理液滴动态过程图,分析了表面微结构对液滴最大铺展系数以及振动过程的影响规律。实验结果表明:最大铺展系数随液滴撞击速度的增大而增大,受表面微结构的形貌特征影响较小;将液滴撞击表面后的振动过程等效为单自由度的阻尼弹簧系统,发现表面微结构对于液滴振动阻尼系数有影响,但是对于弹性常数的影响不大。     

接触角θ>90°时纯气液相变下冷凝壁面的细致平衡方程

根据冷凝壁面液滴分布函数的概念和性质,计算了θ>90°时冷凝壁面球冠形液滴的融并频率;导出纯气→液相变下冷凝壁面的细致平衡方程.     

亚微观粗糙表面润湿各向异性及振动能影响研究

利用表面微观粗糙结构获得超疏水及自清洁表面已引起了学术界及工业界研究者的广泛兴趣.当微观粗糙结构在表面平均而无各向性分布时,液滴沿三相接触线接触角分布将表现一致,如阵列柱状结构排布;当微观粗糙结构的分布有方向依赖性时,表面的疏水或亲水性质将呈现各向异性,如周期性平行沟槽结构.这种润湿各向异性性质对设计符合使用要求的超疏水表面有很重要的作用.本文在对平行沟槽表面润湿各向异性机制研究的基础上,以热力学分析方法来进一步讨论外界振动能大小对液滴润湿行为的影响.通过一些理论简化后,提出一种在实验研究与实际应用中都具有普遍意义的平行沟槽模型,经热力学分析计算后发现随着外界振动能的增加,在平行沟槽各方向上的非复合及复合润湿态的接触角滞后都将减小.进一步分析表明,非复合动态润湿的各向异性随外界振动能增加而减小,而复合动态润湿的各向异性则增加.     

初始形状对石墨烯基底上的铂金属纳米薄膜动力学演化过程影响的研究

金属薄膜在基底上的快速熔解成核,广泛应用于镀膜工艺、涂料、表面吸附以及自清洁材料方面.该文通过分子动力学的研究方法,模拟了不同形状的Pt金属薄膜在石墨烯基底上的分子动力学演化过程.探讨了形貌、厚度、温度等因素对金属Pt薄膜成核过程与液滴脱离基底时速度的影响.这对纳秒激光照射基底薄膜表面热解实验有理论指导意义.     

获得Collapse方程决定方程的方法

利用表面不变条件和初始方程的相容性给出了非古典对称的决定方程.以Collapse方程为例,证明了该结论的可靠性.     

过饱和汽中带电液滴性质的分析

为拓展物理研究,从开尔文公式入手探究带电粒子在过饱和汽中的性质.通过对公式取对数形式的研究和相应图相对比,分析得出当不带电液滴进入过饱和汽中时,虽然也可以凝结成微小液滴,但对于很小的液滴(r_1r),这种蒸气又是未饱和的,所以这些刚凝成的液滴即刻汽化为乌有;带电液滴由于表面张力和静电场力的共同作用,其饱和蒸气压P正好等于不带电液体液平面上的饱和汽压P_0并处于稳定平衡状态.威尔逊云室充满过饱和汽,当带电粒穿越时,产生大量离子凝结成带电液滴,并无限制的发展,成为肉眼可见的飞行带电粒子径迹.     

理论模拟氧化锌纳米棒的表面复合速率

表面复合是严重影响纳米结构半导体发光性质及器件性能的重要因素之一.氧化锌(ZnO)因其具有优异的光电性质和物化稳定性在太阳能电池和发光二极管等光电器件领域展现出巨大的应用前景.本文利用MATLAB程序求解扩散方程,对化学水浴沉积法合成的ZnO纳米棒的表面复合速率进行理论模拟计算.与实验结果相结合,揭示表面复合对ZnO纳米棒发光性质的影响.     

基底波动对流体表面孤立波的影响

本文研究了基底具有线性波动的流体表面波,着重分析了线性波对表面孤波的影响.在基底线性波为长波、小振幅条件下,利用多重尺度摄动方法导出了流体表面波满足的基本方程.结果表明,在二级近似下,流体表面出现与基底波动同频率的简谐波以及传播KdV孤立波,该表面简谐波与传播孤立波互不干扰,各自独立传播。     

半无限大平面导电媒质中空洞定位问题的迭代算法

提出了半无限大平面中空洞定位问题的一种新方法.首先利用边界积分方程建立表面测量电位同目标体及其位置参数的关系.在此基础上,借助于电磁逆散射问题求解中的Newton-Kantorovich方法,推导出目标参数的微小变化对表面电位分布影响的数学表达式.然后,在给定初值的情况下,利用这两组方程进行迭代求解,从而不断地逼近真解.对于求解过程中出现的病态方程组采用阻尼最小二乘法,并通过选择适当的阻尼因子,使得解答稳定.与有限元法结合最小二乘法求解该问题相比较,该方法具有更高的效率.     

冷等离子体中的Fokker-Planck方程

冷等离子体高的活性,可以引起多种化学反应或物理掺杂,对于低温下材料表面的改性有着较大优势.讨论了描写冷等离子体输运过程的Fokker-Planick方程,同时提出了目前FokkerPlanck方程描写存在的困难以及解决的可能途径.     

基于单片机和液滴法的重力加速度测定器

为提高重力加速度测量的准确度、简化加速度测量装置，设计了一种基于单片机和液滴法测量重力加速度测定器．本系统利用电路将液滴的起始和结束位置转化成电脉冲，液滴的导电性不会影响实验结果，并且普通自然水或纯净水等液体都可以进行实验．利用单片机的定时器测量液滴运动的时间，进而自动计算出重力加速度，在显示屏上同时给出了液滴的运动时间、运动距离和加速度值，便于对实验结果的分析．     

对雷电成因的探讨

对雷电的成历有多种理论解释。作者从分析带电液滴在地磁场中的运动出发，提出了一种雷电荷分防的新机制。并由斯托克斯公式建立了带电液滴所受空气动力与静电场力的平衡议程，由此估算了雷电场和雷电压的可能值。并利用此观点解释了一些常见的雷电现象，作为一家之言，以期同行探讨。     

旋喷泵内能量损失及流场数值计算

通过分析旋转液流在旋喷泵转子腔及集流管内流动规律,从理论上证明转子腔内存在一个旋转液体自由表面,采用伯努利方程和流体静力学平衡方程,推导出描述旋喷泵压力的数学模型,并分析了影响旋喷泵压力的主要参数．以时均N—S控制方程和RNGκ-ε模型为基础,应用CFD技术对旋喷泵整机进行了数值计算,结果表明：转子腔内液体环流与转子腔半径和旋转角速度相关,转子腔及集流管是旋喷泵能量转换的主要载体．     

基于力敏传感器的牛奶掺水量的检测研究

利用基于力敏传感器的液体表面张力系数测定仪测定了不同掺水量的牛奶样品的表面张力系数.通过对纯水的重复性试验,利用该方法测得纯水表面张力系数的标准误差和相对标准误差分别是0.09 mN/m和0.2%,证实了该方法的稳定性和可靠性.掺水量在0%～50%的牛奶样品,其表面张力系数a随掺水量c呈线性变化,线性回归方程为α=49.928 57+0.118 86c,其相关系数R²=0.984 14.     

分子热力学前沿基础研究中的新理论13∶论纯质的微观结构与液体表面张力理论计算法

从分析液体表面张力σ的微观机理出发,应用表面层的定性微观图片,阐明液体内部微观粒子与液体表面层的微观粒子同其它微观粒子间的相互作用是不同的。可把液体表面层微观粒子看作介乎于液体性质与气体性质之间的第三相。临界点时,第三相消失,故σ趋近于0,据此预测应能将张克武气体不平衡状态理论方程推广应用于σ的研究,导出液体表面张力理论方程,经用各不同结构类型的极性与非极性纯质268种1482个实验数据检验,平均误差1.40%,且其物理意义明确,仅知Tm,即可精确预测若干结构类型的σ,显著优于前人各式,有较为重要的理论意义和广泛的应用价值。     

钢筋混凝土矩形贮液结构的液固耦合振动

基于剪切悬臂梁理论建立了矩形贮液结构的液固耦合振动方程．通过数值算例,求得满液时结构的耦合振动特性,并与无液时的振动特性进行了对比．结果表明：液动压力对频率的影响不可忽视,对振型的影响不大．为矩形贮液结构的设计计算提供了理论依据．     

上游泵送机械密封液膜刚度的计算与分析

基于N-S方程和连续性方程,并用PH线性化及迭代法,对于上游泵送机械密封两端面间液膜流场的广义雷诺方程进行求解,并利用Maple程序计算在不同转速、压力、螺旋角、槽数、槽深下的液膜刚度。结果表明:随着螺旋角、槽数、槽深(几何参数)的变化,等温不可压缩流体条件下的液膜刚度随之发生变化,并且呈现非线性关系;随着介质压力、转速(工况条件)的增加,液膜刚度也随之增加,且呈线性关系。     

可重复使用运载器上升段飞行控制

上升段是整个可重复使用运载器任务飞行的初始阶段,这个阶段中飞行器重心、大气环境和运动状态变化较快. 为便于分析整个飞行过程的特性,保证可重复使用运载器在整个飞行过程中具有良好的稳定性与操纵性,该文将上升段分为投放分离段、拉起点火段、动力爬升段和无动力爬升段. 通过分析各段的飞行特点并结合轨迹线性化技术,采取不同的控制策略设计了前馈与反馈控制律,前馈控制用于提高控制系统的非线性跟踪能力,反馈控制增强控制系统的鲁棒性. 非线性仿真结果表明,控制方案能满足上升段的飞行控制要求,实现姿态的快速跟踪.     

浅析重度增加法在边坡工程中的应用

借助ADINA这个大型的有限元软件,结合用于边坡稳定性分析的重度增加法,探讨了在实际边坡工程中的应用问题.通过算例说明了重度增加法与条分法得出的稳定性系数相差在3%左右,该法可应用于边坡工程的稳定性分析的.利用重度增加法时边坡的塑性区发展有一个明晰的过程,使寻求真实的滑动面成为可能.     

阳离子型表面活性剂界面性质研究

采用吊环法测定了十六烷基三甲基溴化铵水溶液不同浓度下的界面张力及其临界胶束浓度ＣＭＣ值．运用吉布斯吸附等温方程和动态法分别计算和测定了该溶液系统的界面吸附平衡关系．结论表明：（１）动态法测定结果高度吻合吉布斯方程的理论计算；（２）表面活性剂分子在气－液两相界面是以单分子层形式定向有序排列的．