电磁流体流动实验与仪器装置设计

阐述以电磁流体和电磁流体力学理论为基础,应用硫酸铜溶液或氯化钠溶液作为可以产生电磁流体流动现象的一种液体,用金属铜板作为可产生匀强电场的极板,用密绕的螺线管可产生匀强磁场的方法,设计出电磁流体在电磁场中的流动实验方法及简单的实验仪器装置。采用同时交换电场和磁场方向的方法防止电极板电解,并测得液体流动的速度。     

磁性液体两相界面演变特性的数值研究

为了克服VOF,Level Set等方法在磁性液体两相流动研究中存在的不足,采用界面追踪法(VOSET,coupled Volume-of-Fluid and Level Set)捕捉相界面,将磁场力作为源项添加到流体运动的动量方程中,建立了磁性液体流场与磁场耦合的数值方法。推导了麦克斯韦方程的二维理论解并用于验证数值解,两者吻合良好,验证了磁场求解的正确性;同时通过模拟磁性液体液滴的平衡形状验证了本数值方法的准确性;进而分别研究了均匀磁场作用下磁性液体液滴振荡及非磁性气泡在磁性液体中上升的问题。研究结果表明,液滴或气泡均会沿磁场方向拉长,增大磁场强度或磁化率将导致更显著的变形;磁感线在相界面出现弯曲,弯曲方向指向磁导率较大的介质。     

基于分子磁化率性质的电磁流量计误差

采用电磁学和结构化学原理剖析了用于石油"三采"聚合物液流的电磁流量计计量误差原因,从分子磁化性质的角度解释了由于不同溶液的磁化率性质不同所造成的电磁流量计计量误差的现象.结合公式和实验说明了不同溶液在电磁流量计励磁磁场的作用下发生磁化而导致电磁流量计原励磁磁场强度发生变化的误差机理.通过论证和实验证明,不同磁化率性质的溶液在通过励磁磁场时将会不同程度的改变原磁场强度,因此不同溶液在同一电磁流量计磁场的作用下其感应电动势的响应值是不同的.     

二元互溶可燃液体闪点的实验与理论预测研究

本文采用MINIFLASH FLPL全自动闪点测试仪对不同组成和配比的288组二元互溶有机混合液体的闪点进行了测定.根据气液平衡理论,计算了各混合液体的正常沸点、标准蒸发焓以及蒸气相中混合气体的化学计量浓度和平均碳原子数,并将它们作为输入参数,闪点实验数据作为输出参数,采用多元线性回归和多元非线性回归方法对二者之间的内在相关性进行研究,建立了二元互溶可燃混合液体闪点的预测模型.两种方法对训练集的预测平均绝对误差分别为1.6377K和1.6458K,对测试集的预测平均绝对误差分别为2.5056K和2.5373K,均在实验允许误差范围之内.2种模型的预测性能基本相同,但考虑到模型的直观性和可解释性,线性模型则具有明显的优势,更适用于二元互溶可燃液体闪点的预测.     

正密度差对水平井偏心环空顶替影响规律研究

在地层压力许可的条件下,固井顶替流体之间的密度差可以提高水平井顶替效率。本文基于计算流体相关理论与方法,建立水平井偏心环空浆体顶替模型,数值模拟正密度差对水平井顶替的影响规律。数值实验结果表明：正密度差顶替条件下,重力作用使宽边高密度流体在顶替界面附近向下方低速的窄边流动,提高了窄边的流量,克服了水平井偏心度的影响,提高了窄边的顶替效率;重力作用超过宽窄边效应的影响,形成分层的顶替界面,顶替界面长度随顶替时间增加而增长,但增长的越来越缓慢,有利于提高水平井的顶替效率;顶替界面长度随密度差增大而增大,适当降低顶替流体与被顶替流体之间的正密度差,有利于减小顶替界面长度提高顶替效率。以上研究结果揭示了正密度差顶替克服水平井偏心度影响提高水平井顶替效率的机理与规律,对提高水平井固井顶替效率具有理论指导意义。     

微型静液试管的制造及应用

利用流体静力学和液体表面张力的有关理论 ,讨论了微型试管的静液原理 ,制成了三种规格的静液试管 ,设计了钠跟水、硫酸铜溶液、乙醇的反应 ;镁跟乙酸、氯化铵溶液反应等七个实验。     

影响密度锁内热-冷流体分界面因素的实验研究

对3种不同管径的实验管段进行实验，研究稳态工况下扰动和热-冷流体温度差对密度锁内热-冷流体分界面位置的影响，结果表明，随着扰动的增大，扰动产生的湍流作用逐渐增强，从而使稳定的分界面向下移动；而温度差的增大，使热流体向冷流体的传热能力增强，导致分界面的位置下降，另外，对不同管径的实验管段的研究表明，在密度锁内布置一个蜂窝结构可有效地抑制扰动作用，使其内部的分界面更稳定。     

梯度密度弹芯材料PELE侵彻行为数值模拟

采用AUTODYN-3D数值模拟方法,研究了梯度密度弹芯材料横向效应增强弹（PELE）侵彻金属靶板的力学行为和横向增强效应. 结果表明,弹芯材料梯度填充方式对PELE侵彻行为有显著影响,在要求获得较大PELE头部横向速度下,采用波阻抗递减弹芯材料填充方式PELE,可产生较理想的横向增强效应. 对于波阻抗递减填充弹芯材料PELE,各段长度按指数递减或均匀分布方式填充,更有利于横向增强效应的发挥.     

碳纳米管为填充物的纳米流体的有效热导率

通过考虑几何各向异性和界面效应,应用我们推广的微分有效媒质理论去研究纳米流体的热导率增强。重点研究了纳米颗粒的纵横比和界面热阻在对体系有效热导率增强的影响。通过和实验数据比较,推广的有效媒质理论可以委好的解释多壁碳纳米管/油米流体的确良异常增强,而且还成功的解释了在低体积分数下随体积分数增加而出现的非线性行为。     

饱和多相流体孔隙介质内部磁场梯度的探测

饱和流体孔隙介质中存在的内部磁场梯度会对孔隙介质的核磁共振产生显著影响,提出了一种基于（T2int,D）二维核磁共振方法计算饱和多相流体孔隙介质内部磁场梯度的方法,可以计算饱和水以及油水多相流体的孔隙介质中内部磁场梯度．数值模拟与实验测量表明,该方法计算的饱和流体孔隙介质内部磁场梯度是有效的．     

固相化学反应研究(Ⅷ)——硫醚酸铜(Ⅱ)配合物的固相合成与表征

本文报道了硫酸铜与一些对称二元硫醚酸在室温下的固—固相配位反应,采用元素分析、XRD、IR、ESR、MS、磁化率、TG—DTA等手段研究了室温下固相合成配合物的组成和性质.     

用纳米磁性液体模拟制造失重和微重力状态的流体

磁力和重力均为非接触的力,当作用于纳米磁性液体上的磁力和重力方向相同时,纳米磁性液体处于超重状态:当作用于纳米磁性液体上的磁力和重力方向相反时,纳米磁性液体处于失重状态;当作用于纳米磁性液体上磁力和重力相互抵消,纳米磁性液体呈饱和磁化状态且处在均匀梯度磁场区域中时,纳米磁性液体被表面张力约束成球体,处于微重力状态.这一发现使我们在地面上能经济的、方便的、长时间的制造流体的小区域微重力状态,为研究微重力状态下的流体科学、生命科学,材料加工和器件开发等提供了新的方法.     

水和水基磁性流体池沸腾传热的对比实验研究

对水和水基磁性流体进行了池沸腾传热的对比实验研究，以此来确定水基磁性流体的沸腾传热效果．实验结果显示，相同热流密度时，水基磁性流体的沸腾换热系数要比水至少增强2倍，且随热流密度的增加，其强化沸腾换热的能力增大．施加磁场后进一步强化磁性流体增强沸腾传热的效果，增强倍数可超过5倍。     

三元可燃性液体水溶液闪点的理论预测

为了预测三元互溶可燃性液体水溶液的闪点,分析确定了影响混合溶液闪点的主要因素,如沸点、相对分子质量、相对密度、饱和蒸汽压、表面张力等。将这些因素作为输入变量,应用支持向量机算法对混合溶液闪点与其对应理化参数之间的内在定量相关性进行了研究,建立了三元互溶可燃性液体水溶液闪点的理论预测模型。对预测模型进行了验证,讨论了模型的有效性和可靠性;解释了模型反映的机制,明确了混合溶液闪点的主要影响因素及其重要程度。     

二元溶液中CH/π作用及费米共振现象的研究

利用变换溶液浓度方法,分别测量苯与二氯甲烷、三氯甲烷不同体积浓度二元溶液的拉曼光谱.随着苯的体积浓度逐渐减小,苯的CH伸缩振动模式向高波数方向移动,二氯甲烷和三氯甲烷的CH对称伸缩振动模式随其体积浓度的减小逐渐向低波数方向移动.利用费米共振理论公式,分别计算了苯在二氯甲烷和三氯甲烷二元溶液中不同体积浓度下的费米共振耦合系数,发现苯的费米共振耦合系数不随二元溶液的CH/π作用强弱而发生改变.结合分子间CH/π作用和费米共振原理,对上述实验现象进行了分析并给出了合理的解释.     

超临界流体传热特性研究综述

 超临界状态下流体状态介于液态和气态之间,其扩散性更接近气体,密度依然为液体量级,这种特殊的性质导致超临界压力下流体流动换热特性与亚临界压力下有很大不同.本文以超临界压力条件下水、二氧化碳和碳氢燃料为研究对象,综合分析了超临界流体在管内的换热规律,系统总结了浮升力、热流密度、质量流速、压力、进口温度、流道形状等因素对流动换热特性的影响.其中,浮升力、热流密度和质量流速影响作用较大,在较高热流密度条件下,浮升力会导致传热恶化发生;在较低热流密度下,流体临界点附近会发生传热强化;质量流速增加能够使管内换热效果显著增强.传热强化和传热恶化现象的发生与临界点附近流体物性的剧烈变化密切相关.     

高能荷电粒子水声效应的激光摸拟实验

我们用激光摸拟实验进一步研究了高能荷电粒子水声效应的热声理论;用聚焦激光研究了高沉积能密度下水声信号的特征。结果表明,在沉积能密度没有引起液体相变的条件下,Q开关激光束的实验结果与质子束的实验结果彼此一致,并都符合热声理论的预期,由实验规律得到近场声压峰值公式;当沉积能密度引起液体相变时,热声理论不再适用,声脉冲幅度有很大增加,符合微气泡形成理论的预期。     

磁场作用下水或油的沸腾换热实验

对水和柴油在不同磁场强度、不同热流密度的条件下池内沸腾现象进行实验.结果表明:在磁场作用下,水和柴油的升温速率都随着磁场强度增强、磁化时间的延长而发生明显增大;同时磁场作用能使水和油的比热容和油的黏度有所降低.还对有、无磁场下的水和油导热特性进行了对比,分析了水和油在磁场作用下的导热规律,最后对在该领域的研究方向及重点提出了建议.     

磁性液体的场致透光特性

研究了磁性液体在平行于激光照射方向具有不同梯度的外磁场作用下,其光透射率随时间的变化情况,并从理论上定性分析导致出现这种现象的内在因素,以及磁性微粒在外加梯度磁场的作用下在磁性液体内部的微观运动情况.     

无重力条件下毛细相变流体回路的稳定性研究

利用Lucas-Washburn方程对毛细管液柱内液体的受力情况进行分析，获得了无重力条件下相变毛细管中流体上升高度与毛细管半径以及热流密度的关系式，并用此关系式分析了相变流体回路中回路压降与毛细芯界面高度位置的关系，同时，利用小扰动理论对影响界面高度的参数进行了分析研究，指出毛细相变回路广泛用于航天电子器件散热的原因是其一般在过阻尼状态下工作，具有极强的抗扰动能力．当工作热流一定时，为了提高系统的稳定性能，应采用毛细半径较小的毛细芯．文中导出的毛细提升系数和影响界面高稳定性的因素，对毛细泵流体回路（CPL）、回路热管（LHP）和毛细芯热管（CHP）系统的设计和工作流体的选择提供了一定的理论依据．