Soret扩散对层流火焰的影响

在层流火焰中,各个组分的质量扩散具有十分重要的作用,它能够影响甚至控制火焰传播、点火、熄火等过程.通常由浓度梯度引起的Fick扩散是占主导地位的,而由温度梯度引起的Soret扩散则相对较小.因此,在理论分析和数值模拟中,通常只考虑Fick扩散而忽略Soret扩散.但是,以往的研究结果表明,对于氢气或大分子碳氢燃料的层流燃烧过程,当存在较大温度梯度时,Soret扩散的影响不可忽略.本文回顾了Soret扩散影响层流火焰的相关研究,主要介绍了Soret扩散对(1)无拉伸和有拉伸预混火焰的传播速度、点火与熄火,(2)扩散火焰的结构与熄火,以及(3)喷雾燃烧和碳烟生成的影响.     

新疆膜下滴灌土壤粒径分布及与水盐含量的关系

土壤粒径分布及空间变化是土壤重要的物理特性之一,对土壤水分和溶质运移、土壤侵蚀等有重要意义．研究选用新疆膜下滴灌试验田的563个土壤样品,利用激光衍射粒径分析仪分析土壤粒径分布,采用质地三角分类、分形和多重分形对土壤粒径分布进行研究,探讨土壤粒径特征及与水盐含量的关系．研究区土壤颗粒中粘粒含量偏低,平均值为1．52％,砂粒含量最大,粒径分布呈现复杂的单、双峰分布特征;土壤粒径分布的分形和多重分形与土壤颗粒含量的标准差及最大值有良好的相关性,可以较好地反映土壤粒径分布曲线．膜下滴灌对表层土壤盐分空间分布有较大影响,随着深度增加影响减弱;土壤质地与稳定状态下土壤水盐含量关系密切,特别是对土壤表层盐分聚集和深层土壤水分分布有显著影响．     

碳氢火焰中碳黑检测方法评述

碳氢燃料不完全燃烧所产生的碳黑是一种仅次于二氧化碳的温室物质,开展碳氢火焰中碳黑的检测研究对于充分理解碳黑生成机理、控制碳黑排放有着重要的作用.本文综述了碳氢火焰中碳黑检测的常用方法,包括：热泳探针取样及电镜分析、热电偶颗粒密度法、消光法、激光诱导炽光法、双色法、发射CT法,并详细介绍了各种检测方法的基本原理及应用状况.碳黑检测的发展趋势是要实现对碳氢火焰中温度、碳黑浓度、碳黑尺寸等多参数的多维分布的在线检测;不仅要面向实验室小型燃烧火焰,还要面向工业应用中大尺度火焰;而且对于高压、零重力、微重力等燃烧火焰也要提供合适的检测手段.     

基于自由溶液量的水泥-减水剂系统相容性研究

通过改变水灰比、减水剂掺量,测定不同时间水泥浆体中的自由溶液量、浆体流动度与流动度经时损失,并利用光学显微镜直接观测新拌水泥浆体中水的分布情况以及水泥颗粒的絮凝情况,研究自由溶液量的变化情况及其对浆体流动度和泌水的影响规律.研究结果表明,吸附水对水泥-减水剂系统的初始流动度、流动度经时损失和泌水等相容性表现有重要影响.增加水泥浆体中的吸附水,能够改善水泥-减水剂系统的相容性.掺加减水剂,在打破絮凝结构的同时增加吸附水,从而提高浆体的流动性.聚羧酸减水剂增加吸附水的能力要高于萘系减水剂.过掺减水剂不是导致泌水的主要原因,过大的水灰比和水泥颗粒表面吸附水的能力不足才是导致泌水的根本原因.     

制备血管支架表面涂层超声波喷涂工艺研究

本文从理论推导、流体力学仿真、喷雾粒径检测分析以及支架喷涂试验四个方面研究超声波喷涂技术并成功应用于血管支架喷涂工艺的优化.首先基于超声波雾化物理模型推导建立超声雾化粒径方程,其次利用计算流体动力学模拟超声雾化微观过程,定义超声雾化过程的三种雾化模式：亚雾化模式、理想雾化模式以及射流雾化模式,并建立了超声雾化临界振幅方程以及理想雾化模式下的雾化体积和功率方程.然后设计超声喷雾粒径检测实验,研究功率、气体压力、表面张力等工艺参数对雾化粒径的影响,结果表明超声波喷雾运动过程中少量粒子碰撞合并,但喷雾质量总体稳定,粒径尺寸在10m左右.在粒径尺寸分布方面,利用Rosin-Rammler分布拟合超声喷雾粒径均匀度指数在7.11～11.48之间,相比传统喷雾技术雾化均匀性、可控性大大提高.最后,在上述研究基础上制定血管支架超声喷涂工艺参数并进行了优化,消除了常见的血管支架涂层表面各种缺陷,为制备性能优良的血管支架表面涂层提供了理论和技术支撑.     

钙质砂-石英砂单颗粒破碎-强度-尺寸效应试验研究

南海岛礁岩土工程建设是我国未来南海战略实施的重要支撑,钙质砂作为我国南海岛礁工程建设主要的基础填料和建筑材料,由于特殊的材料来源和形成过程,使其具有多孔性及易破碎性等特点.为揭示钙质砂单颗粒破碎-强度-尺寸效应,对取自南海某岛礁的钙质砂进行不同颗粒粒径的单颗粒破碎试验,并与相同条件下的石英砂单颗粒破碎试验结果进行对比.根据单颗粒破碎试验所得的力-位移关系曲线,分析了钙质砂和石英砂单颗粒破碎模式;利用Weibull分布函数,对钙质砂和石英砂的颗粒破碎强度进行了统计分析;基于尺寸效应,分析了单颗粒破碎强度随颗粒尺寸的变化规律.研究结果表明,钙质砂和石英砂单颗粒破碎模式均可分为三种模式,分别是单峰值点、双峰值点以及多峰值点模式;钙质砂与石英砂单颗粒峰值力随颗粒粒径的增大而增大,破碎强度随颗粒粒径的增大而减小,钙质砂和石英砂单颗粒破碎强度均存在明显的尺寸效应;钙质砂与石英砂单颗粒的破碎能量随颗粒粒径的增大而增大,当颗粒粒径相同时,石英砂单颗粒破碎强度和破碎能量均大于钙质砂单颗粒;Weibull分布函数可用于统计钙质砂和石英砂单颗粒破碎强度,钙质砂和石英砂的Weibull模量分别为2.2和2.9...     

基于激光多普勒技术测量研究二甲醚-柴油混合燃料喷雾速度和粒度分布规律

利用激光多普勒技术,对含15%和30%二甲醚的二甲醚-柴油混合燃料以及纯柴油的稳态喷雾的速度和粒径进行了测试,得到了相应的速度矢量图、轴向和径向速度以及喷雾索特平均直径的轴向和径向分布的比较曲线.试验结果证实了二甲醚-柴油混合燃料射流存在气爆雾化作用,且在喷孔附近,混合燃料喷雾具有较大的径向速度,在喷嘴远端,径向速度值的大小和变化率均较纯柴油的喷雾小,粒径分布范围随着增大,而粒径分布趋于均匀,在射流轴线上,轴向速度的衰减趋势则大致相似.随着燃油内DME含量由15%增加到30%,喷雾锥角和射流出口速度均增加,喷雾粒径则减小.     

非贯通遍布节理类岩材料单轴压缩破碎的分形分析

为了研究非贯通遍布节理模型在节理倾角α以及节理夹角γ两个参数影响下的破碎规律以及分形特征,采用水泥砂浆材料制作不同节理倾角以及不同交叉程度的相似材料试样,并对节理类岩材料进行单轴压缩实验以及筛分试验。将碎屑定量分为粗粒、中粒以及细粒3种类型,分别对应粒径范围d10 mm,0.25≤d≤10 mm,d0.25 mm。计算各粒级碎屑的质量百分比、各粒径范围内碎屑的频数N以及碎屑尺度-质量分布的分形维数D,得出了碎屑频数N、碎屑的质量百分比随节理倾角α以及节理夹角γ的变化趋势及规律,并研究了碎屑尺度-质量分布的分形维数D随节理倾角α的变化规律,结果表明分形维数能直观反映岩石的破碎程度。     

稀相气粒两相流中亚网格尺度涡对颗粒扩散影响的LES／FDF模拟

本文基于颗粒扩散率这一参数,应用LES／FDF模型对稀相气粒两相流中亚网格尺度涡对颗粒湍流扩散的影响进行了数值模拟研究．通过将使用LES／FDF模型得到的模拟结果与不使用LES／FDF模型得出的结果进行对比后,得出：对于小颗粒（小Stokes数颗粒）,大涡结构是影响颗粒空间扩散的主要因素;但是对于中等粒径颗粒和大颗粒,亚网格尺度涡对于颗粒扩散率的影响与大涡处于同一数量级．亚网格尺度涡在大多数情况下会使颗粒扩散率增大,但有时也会降低颗粒扩散率．亚网格尺度下颗粒的扩散率不仅仅取决于亚网格尺度涡的强度和Stokes数,还与流场中的大尺度涡结构有关;对于各向同性湍流中的颗粒,在亚网格尺度涡的作用下,其扩散率随粒径增大而降低．     

用X射线研究由PI膜制备石墨化碳微晶的结构特性

用X射线衍射技术对固相炭化过的PI(聚酰亚胺)膜的石墨化碳微晶的结构特征进行了考察.结果表明,该薄膜的石墨化始于热处理温度2 100℃左右;在2825℃及其以上温度热处理过的薄膜样品的微晶碳层具有很好的取向,并呈现出明显的多相石墨化现象,获得了该试样的镶嵌结构信息;对于3 160℃热处理过的薄膜样品来说,其层间距和镶嵌度分别为0.335 45nm和5.4°. 同时,就其石墨化度稍有不同的两种结晶相的来源进行了一些推理性的讨论,这对更全面地了解该类石墨化产物的结构提供了新的科学知识.     

多孔介质内火焰传播与驻定机理的研究

采用多孔介质内的一维反应流模型和详细的化学反应机理GRI3.0,数值模拟多孔介质内的预混燃烧过程。通过对能量方程中各项大小的考察,以及对火焰传播速度随火焰位置、相间对流换热系数、固体导热系数、消光系数等参数的敏感性分析,深入浅出地阐述了多孔介质中浸没火焰和表面火焰的传播和驻定机理。结果表明,多孔介质中浸没火焰的传播机理与有预热的层流预混自由火焰传播机理相似,表面火焰传播机理与反应区有热损失的层流预混自由火焰传播机理相似。     

相转移法制备γ’-Fe_4N纳米粒子的合成过程及生长机制

采用化学气相法合成了Fe/N多相纳米粒子,揭示了合成参数对产物性质的影响,确定了最佳的合成工艺路线.对生成的粒子进行第2次氮化,实现了纳米粒子的相转移,获得了均匀单相的γ-Fe4N纳米粒子.分析了粒子的成核与生长机制,对相转移过程给出了合理解释.此外,初步表征了相转变前后纳米粒子的形貌、粒径、物相、成分及磁学特性.     

新型弛豫铁电单晶体Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3的形貌与缺陷结构

采用改进的Bridgman法生长出了尺寸达 2 5mm× 2 5mm× 5 0mm的透明的、压电性能十分优异的弛豫铁电单晶体Pb(Mg1/ 3 Nb2 / 3 )O3 PbTiO3 ,其为纯钙钛矿相的三方或四方结构 .这些单晶主要显露 {0 0 1 }面 ,而 [1 1 1 ]方向的生长速度相对较快 .可以利用负离子配位多面体生长基元理论模型解释PMNT单晶的形貌特征与生长习性 .在光学显微镜和SEM下观察到了散射颗粒、气泡及负晶结构等宏观缺陷 .在对结构缺陷形成机制研究的基础上 ,通过调节生长参数 ,可以减少或消除这些缺陷 .用光学显微镜对三方相单晶的 71°或 1 0 9°电畴、四方相单晶的 90°电畴进行了观察 ,发现微畴 宏畴转变可由成分诱导并存在过渡区 ,分析了电畴结构的形成机理及与铁电相变的关系 .     

Fe3O4核桃形球状颗粒和八面体微晶结构的可控合成与磁学性质

通过K4[Fe（CN）6]与K3[Fe（CN）6]在NaOH溶液中180℃水热反应12h得到Fe3O4核桃形球状颗粒和八面体微晶结构,并通过控制乙二醇的加入量可控合成了单一形貌的Fe3O4八面体微晶结构。采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜对产物进行表征,并在室温下测试了它们的磁学性能,结果表明,Fe3O4核桃形球状颗粒和八面体微晶结构为单晶立方相结构,其尺寸分别约为2．2～8．6μm和1．6～12．5μm,矫顽力（Hc）分别为150．57Oe和75．28Oe,饱和磁化强度（Ms）分别为97．634emu／g和101．90emu／g,剩余磁化强度（Mr）分别为12．05emu／g和6．69emu／g。通过改变溶液中碱的浓度可实现不同尺寸核桃形球状颗粒的可控合成．研究了乙二醇在Fe3O4八面体的形成过程中起着关键作用,并提出了其可能的生长机理。     

圆柱形粗糙表面的弹塑性分形接触模型

基于分形理论建立了圆柱形粗糙表面力学模型,采用W-M函数模拟了与分形维数D,形貌尺度参数G有关的圆柱形粗糙表面的等效轮廓.推导了单个微凸体弹性、弹塑性以及塑性变形的存在条件,得到了圆柱形粗糙表面均分份数与微凸体尺度的变化关系.对传统的微凸体面积密度分布函数进行改进,获得各频率指数微凸体的面积密度分布函数,最终得到整个圆柱形粗糙表面的无量纲接触载荷与无量纲真实接触面积之间的关系.研究结果表明:粗糙表面中微凸体的临界接触面积是尺度相关的,微凸体的变形顺序为弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形.圆柱形粗糙表面的力学性能与微凸体的分布范围相关.当前6个频率指数的微凸体小于等于临界弹性频率指数,粗糙表面表现出近似的弹性性质,当前6个频率指数的微凸体处于临界弹性频率指数和临界塑性频率指数之间,粗糙表面表现出先弹性后弹塑性的性质.当前6个频率指数的微凸体大于临界塑性频率指数,粗糙表面呈现非弹性变形性质.     

基于灰度差异与自相关的粒子速度/粒径同场实时测量

曝光时间不同, 粒子的数字图像的灰度也不同. 本文基于双曝光粒子像点各像素灰度总和的差异以及数字图像的自相关处理, 实现了流场粒子速度/粒径的同场实时测量. 介绍了该测量方法的理论基础、流场成像及数字图像处理流程, 并对分别添加有35 和75 μm 标准粒子的低速流场进行了速度/粒径的同场实时测量. 图形化结果显示该方法得到的速度/粒径信息能够反映流场的真实流动情况; 另外, 除分布范围略有不同外, 速度/粒径测量结果整体接近正态分布, 中心峰值与预设数值一致. 表明该测量方法能够满足一定的测量精度, 可进一步用于燃油喷雾场等高速流场的速度/粒径测量.     

非磁性细微颗粒的负磁泳耦合分选规律研究

非磁性细微颗粒的磁泳分离在生物工程、材料工程和环境工程等领域具有广阔的应用前景.为了分选直径非常接近的非磁性微粒,设计了负磁泳耦合的水动力分选器,为了确保分选器具有优异的性能,数值研究了在不同的磁场强度、磁铁个数、微通道参数、入口流速和速度比时, 3, 4, 5μm的3种非磁性颗粒的运动轨迹,计算3种颗粒侧向偏移和颗粒分布带之间的距离(即带间距).结果表明:3种细微颗粒的侧向偏移距离和带间距都随磁场强度和颗粒尺寸的增大而增大;但是颗粒的侧向偏移并不会因为磁铁数量的增加而持续增加;颗粒的分离效果随着入口流速的减小,流速比的增大而提高.此外,当微通道结构参数H_a/H_b越小,不同颗粒分布带之间的距离就越大,不同直径的颗粒就越容易分离;最后,利用微-PIV实验获得了3种颗粒带的分布,并计算颗粒分布带宽和带间距,与数值模拟结果比较发现一致性很好.研究结果对非磁性颗粒分选器的设计具有指导意义.     

粗粒料及粒间微生物胶结的破碎-强度-能量耗散研究进展

粗粒料广泛应用于水利大坝、公路铁路路基及机场高填方边坡等对强度及变形要求较高的基础设施中.粗粒料颗粒粒径及颗粒强度离散性较其他岩土颗粒材料大,且在外荷载作用下易发生破碎;微生物胶结作为一种新型的绿色胶结方式,可以改善粗粒料的力学特性,抑制颗粒破碎.文章首先介绍了粗粒料颗粒强度相关理论分析方法:包括Weibull分布理论、尺寸效应、分形维数、雪崩动力学理论等;随后总结了研究粗粒料颗粒强度及变形特性的室内试验方法与技术:包括单颗粒破碎试验、一维压缩试验、声发射监测系统及微生物胶结技术;最后从粗粒料类别、外部环境因素、颗粒粒径、微生物胶结情况等方面对粗粒料单颗粒破碎试验和一维压缩试验结果进行分析,阐明了相关因素对颗粒强度、Weibull模量、压缩性、破碎量、声发射能量及能量耗散等的影响规律.研究成果有助于加深对粗粒料强度及变形特性的认识,也可推动粗粒料在实际工程中的应用.     

乙醇热解制备C/C复合材料工艺及组织结构研究

以整体碳毡为预制体,无水乙醇为前躯体,N2做为载气和稀释气,在负压条件下,沉积温度为1050~1200°C,采用压力梯度ICVI工艺制备出C/C复合材料制品,采用偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜分析材料的组织结构和断口形貌,利用三点弯曲测定了材料的弯曲强度.结果表明：制备的C/C复合材料基体组织结构在1050°C条件下为中织构与高织构并存的组织,当沉积温度上升为1100~1200°C时,热解碳为均一的高织构组织.制备试样的弯曲破坏应力应变曲线及断口形貌分析表明：断裂特征受热解碳与基体界面结合强弱的影响,弯曲断口以纤维断裂、纤维拔出为主,材料具有假塑性断裂特征,并且随着沉积温度的提高,热解碳基体与纤维的界面结合逐渐增强,断裂方式由假塑性断裂向脆性断裂逐渐转变.     

相转移法制备γ'-Fe4N纳米粒子的合成过程及生长机制

采用化学气相法合成了Fe/N多相纳米粒子, 揭示了合成参数对产物性质的影响，确定了最佳的合成工艺路线. 对生成的粒子进行第2次氮化，实现了纳米粒子的相转移，获得了均匀单相的γ'-Fe₄N纳米粒子. 分析了粒子的成核与生长机制，对相转移过程给出了合理解释. 此外，初步表征了相转变前后纳米粒子的形貌、粒径、物相、成分及磁学特性.