玻璃圆环内等离子体鞘层分布

实验利用射频辉光放电产生均匀等离子体,带负电荷的花粉颗粒悬浮在鞘层边界处.通过激光散射法及空间分辨测量得到颗粒的分布,进而得到鞘层分布.实验结果表明,随着玻璃环内径的逐渐增大,颗粒的分布越靠近玻璃环,并且玻璃环中心处等离子体鞘层的凸起越明显.用Matlab可将较大玻璃环内鞘层沿径向分布用四次多项式拟合.实验结果对深入研究尘埃等离子体中带电颗粒的各种复杂运动提供了实验依据.     

等离子体中在极板上运动的介质颗粒的带电量测量

采用直流放电产生均匀等离子体,研究下极板上运动的带电颗粒的带电量问题.通过分析带电的介质颗粒发生碰撞运动时的碰撞轨迹,进而得到颗粒运动的相对速度等参量,最终求得颗粒的带电量Q,Q为10⁶~10⁷ e.实验结果对深入研究尘埃等离子体中带电颗粒的各种复杂运动提供了依据.     

不对称电极上尘埃等离子体颗粒分布

针对不对称电极射频(radio frequency, RF)辉光放电,通过构建二维尘埃等离子体鞘层模型,研究了不对称电极附近鞘层电势和电子密度等参量分布,并对鞘层中的颗粒进行受力分析,研究了尘埃颗粒在鞘层中的分布特征.结果表明：不对称电极鞘层附近电势具有棘轮势特点,颗粒受鞘层电场约束悬浮在鞘层内,其所在平衡位置处的电势呈现不对称周期性变化.通过对比不同大小的颗粒,发现小颗粒悬浮在鞘层较高位置成链状分布,大颗粒的平衡高度靠近极板,被“钉”到不对称电极产生的势阱中.     

非磁化无碰撞热尘埃等离子体中非线性波的自相似解

通过自相似变换,将描述非磁化无碰撞尘埃等离子体集体运动的非线性偏微分方程组化成常微分方程组,在准中性条件下分别得到了绝热和等温过程的解析解。在中性的初始条件下,用自然界2种实际的尘埃等离子体参数,讨论了绝热过程中尘埃颗粒的分布情况和尘埃温度、尘埃带电荷数以及尘埃相对于离子数密度的比率等因素对尘埃颗粒分布的影响,结果显示：尘埃颗粒多分布在时空边缘,时空中心区域稀疏甚至没有尘埃颗粒,且高温、高带电量以及相对于离子数密度比率高的尘埃等离子体中的尘埃颗粒的分布更趋于时空边缘。     

非线性尘埃声波在含有2种不同温度离子的尘埃等离子体中的稳定性问题

在无磁场的尘埃等离子体中 ,由冷的尘埃颗粒和热的电子和离子组成的尘埃等离子体 ,对于有限的小振幅的非线性波的运动可以用KdV方程描述 .对由 2种不同温度离子的尘埃等离子体中的弱二维尘埃声波 ,得到了它所满足的KP方程 .并且发现 ,在横向扰动下 ,弱的非线性孤立波在尘埃等离子体中是稳定的 .在这个系统中既存在压缩孤立波又存在稀疏孤立波     

射频放电尘埃等离子体系统中的斑图现象

在射频放电的尘埃等离子体系统中观察到各种尘埃斑图. 按照尘埃由小到大的生长过程, 将斑图分为两个阶段: 小颗粒阶段(或尘埃云阶段)和大颗粒阶段(或尘埃晶体阶段). 具体研究了气压变化时, 不同斑图之间的演化关系. 小颗粒阶段主要介绍空洞、尘埃声波和强湍流模式. 大颗粒阶段研究了粒子自组织形成的尘埃晶格和尘埃团簇. 通过计算径向分布函数来表征尘埃晶格的静态结构. 还研究了在二维平面上不同粒子数目形成的尘埃团簇, 以及气压变化时尘埃团簇有规律的演化过程. 利用二维径向约束势下的分子动力学模拟验证了二维尘埃团簇的壳层排布规律.     

一类尘埃等离子体中的非线性尘埃声波的研究

研究了由大小相等的冷尘埃颗粒和热等温电子、离子组成的未磁化的尘埃等离子体系统,运用约化摄动法从该系统的运动方程组中得出KP（Kadom tsev-Petviashvili）方程,给出了该方程的一个孤立波解,通过数值计算得到孤立波的波速、振幅和波宽与离子和电子的温度比、尘埃颗粒带电量和离子带电量比的数值关系。     

含有非热力学平衡离子和尘埃颗粒电荷变化的热尘埃等离子体中的尘埃声波

使用约化摄动法得到了描述含有尘埃颗粒电荷变化、非热力学平衡离子和玻尔兹曼分布的电子的热尘埃等离子体中尘埃声波修正的KdV(mKdV)方程.并对孤立波受尘埃流体、离子和电子的温度,非热力学平衡快离子参数,尘埃电荷变化以及尘埃颗粒、离子和电子数密度的影响进行了数值模似.     

微流控芯片上润滑油中微金属颗粒快速分离

润滑油中金属磨粒在线检测是实现船舶机械设备润滑状态监测和故障预判的重要方法之一。为了检测润滑油中不同类型金属磨粒,设计并搭建了微流控芯片上基于离心力作用的金属颗粒分离系统。该系统以微流控芯片为平台,设计了圆弧形流道结构,利用ANSYS CFX软件对微颗粒运动进行仿真模拟。实验操纵金属颗粒在离心力作用下实现分离,并进入不同种类金属颗粒通道。仿真和实验研究结果表明,所设计的金属颗粒分离系统可实现润滑油液中直径为15μm的铜、铝颗粒的有效分离。     

热尘埃等离子体中尘埃声波的调制不稳定性

通过约化摄动法,得到了描述具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中尘埃声波的非线性薛定谔方程,并研究了热尘埃等离子体中低温离子未受扰动的数密度、低温离子温度、高温离子未受扰动的数密度、高温离子温度、尘埃微粒的温度对尘埃声波调制不稳定性的影响.结果表明,具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中尘埃声波是调制稳定的,低温离子未受扰动的数密度是影响尘埃声波调制不稳定性的主要因素.具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中仅存在暗孤子.     

Controlled multiple reversals of a ratchet effect

A single particle confined in an asymmetric potential demonstrates an anticipated ratchet effect by drifting along the 'easy' ratchet direction when subjected to non-equilibrium fluctuations. This well-known effect can, however, be dramatically changed if the potential captures several interacting particles. Here we demonstrate that the inter-particle interactions in a chain of repelling particles captured by a ratchet potential can, in a controllable way, lead to multiple drift reversals, with the drift sign alternating from positive to negative as the number of particles per ratchet period changes from odd to even. To demonstrate experimentally the validity of this very general prediction, we performed transport measurements on a.c.-driven vortices trapped in a superconductor by an array of nanometre-scale asymmetric traps. We found that the direction of the vortex drift does undergo multiple reversals as the vortex density is increased, in excellent agreement with the model predictions. This drastic change in the drift behaviour between single- and multi-particle systems can shed some light on the different behaviour of ratchets and biomembranes in two drift regimes: diluted (single particles) and concentrated (interacting particles).     

爆破粉尘颗粒物运动过程的力学分析

以单孔爆破为例，研究柱装炸药爆破时产生的粉尘颗粒物和爆生气体的相对运动过程，分别在冲击运动阶段、蘑菇云形成阶段和扩散运动阶段对粉尘颗粒物进行受力分析，讨论爆破方式及水平风场对运动过程的影响，并在此基础上分别建立爆破粉尘在铅直方向、水平风向和水平横风向的动量运动方程。     

阵列桥箔电爆炸过程数值模拟

为提高金属桥箔电爆炸的能量利用效率,增加桥箔电爆炸等离子体作用范围,设计了金属阵列桥箔结构,采用有限元流体动力学方法对金属阵列桥箔电爆炸过程进行了数值模拟.利用相变分数和考虑电离度、粒子数目变化及粒子间库仑作用的等离子体状态方程,实现了金属导体在脉冲大电流作用下电爆炸产生等离子体及冲击波的数值模拟计算.对比分析了阵列桥箔在有加速膛通道和无加速膛自由场两种情况下的电爆炸等离子体流场特征及演化规律.计算结果表明,两种情况下等离子体束在叠加汇聚区压力较高,在无加速膛自由场中电爆炸初始冲击波速度和等离子体射流传播速度都较高;在有加速膛情况下,由于气体粘性作用,管壁附近存在一个高压低速边界层,加速膛通道内冲击结构较为复杂.     

输煤巷道煤尘扩散的数值模拟

研究了井下皮带输煤巷道中煤尘的扩散规律。提出煤尘扩散的数学模型,对空气流运动采用雷诺平均数值模拟,再与澳博利恩公式耦合模拟出巷道中煤尘的浓度分布。选取三种不同大小的煤尘分别进行模拟。选定五个观测点,分别绘出浓度在y向的变化曲线,揭示了煤尘的起尘规律以及煤尘的颗粒直径对起尘浓度的影响。研究表明颗粒的起尘浓度与颗粒直径成反比。巷道中的气粒两相流从非均质流向均质流演化,演化的速度与颗粒的直径成正比。呼吸性煤尘起尘浓度大,煤尘颗粒主要集中在输送带到其上方1 m处。     

尘埃等离子体的引力非稳定性与凝聚效应

从尘埃等离子体的基本方程出发，采用非平衡态动力学方法，研究了尘埃粒子的引力（重力）对尘埃等离子体宏观动力学的影响，具体分析了产生凝聚效应的条件及其相关性质。结果表明，尘埃等离子体中存在一种由引力非稳定性产生的凝聚效应，从而导致局域密度增大。这种效应可能与星际介质分子云及原始恒星的形成有关，也同样会影响在实验室中等离子体加工的质量。     

在非绝热记忆棘轮中信号与噪声耦合控制流

建立了一个研究布朗马达输运的非绝热和记忆棘轮模型,即用一个外部非偏压周期力去驱动一个处于记忆阻尼环境和内部简谐噪声作用下的布朗粒子,在非对称周期势中产生定向流.结果表明:随着内噪声频率的变化,粒子流发生反转且负向极大流所对应的外部信号频率也随之不同,则粒子流的方向和大小是由外部信号和内部噪声相互耦合控制的,这是一种动力学共振.     

多功能高效清洁机的研制

为满足人们对清洁器械的更高需求,设计了一种多功能高效清洁机。该清洁机由清扫机构、吸尘机构、拖地机构、收集装置、传动装置以及扶手等组成,集碎屑垃圾清扫,尘埃颗粒吸附,地面污渍擦洗三大功能于一体,工作效率高,效果好。清扫机构位于前部,主要由可更换的滚刷、垃圾导槽组成;吸尘机构位于中部,主要由吸尘器与吸尘管组成;拖地机构位于尾部,主要由可转动拖地带、水箱组成;收集装置采用抽屉式设计,方便垃圾收集与清理;传动装置采用链传动与棘轮机构组合。试验结果表明,该清洁机最大清扫宽度为0.40 m,有效拖地宽度为0.35 m,正常工作速度下每小时清洁地面面积为750㎡,工作效率是人工清扫的5倍。     

垂直管道中锆粉云火焰传播速度特性及锆颗粒群燃烧模型

在粉尘云瞬态火焰实验系统上开展实验研究,揭示了垂直管道中锆金属云的火焰传播速度特性并建立了垂直管道中向上运动的锆颗粒群燃烧模型. 研究结果表明,锆颗粒的燃烧产物二氧化锆颗粒具有单斜和四方两种晶相. 管道中的锆粉云浓度高低可根据火焰锋面形状进行初始判断. 垂直管道中锆粉云的最大火焰传播速度随锆粉云浓度的增加先增大后减小,这是由于管道中富燃料燃烧缺氧和未燃颗粒吸收体系热能而造成. 锆粉云浓度为0.625 kg/m3时,管道中出现最快火焰的传播速度可达39.7 m/s. 在锆颗粒群燃烧模型中将颗粒燃烧过程分为4个阶段. 从宏观现象和微观机理上对锆粉云在垂直管道中的火焰传播过程进行了表征.      

A New Self-assembly Metal CMG Discriminator by Multi-exposure LiGA Like Process and Sacrificial Layer Process

The counter-meshing gears （CMG） discriminator is a mechanically coded lock, which is used to prevent the occurrence of High Consequence Events. This paper advanced a new kind of self-assembly metal CMG discriminator based on multi-exposure LiGA like process and sacrificial layer process. The new CMG discriminator has the following characters except low cost： 1） it has only discrimination teeth sections; 2） the thickness of each gear layer exceeds one hundred micrometers; 3） it is axially driven by a separate dectronic magnetic micromotor directly; 4） its CMG is made of metal and is batch fabricated in the assembled state; 5） it is prevented from rotating in the opposite direction by pawl/ratchet wheel mechanism; 6） it has simpler structure. This device has better strength and reliability in abnormal environment compared to the existing surface micro machining （SMM） discriminator.