气液相变的自聚集分析

应用分子自由程概念给出一种判别体相中活化与非活化分子的判据,基于分子自聚集理论,提出活化分子临界聚集浓度的概念,描述核心形成之前的物理图景.浓度较低时活化分子主要以单体形式存在,达到临界聚集浓度时开始聚集,但只有聚集数小于5的聚集体能够在体相中稳定存在,过剩的活化分子只能无限聚集,形成临界核心,继而产生相分离.在无外界扰动时,临界聚集浓度点对应着气-液相变的过热极限点或过冷极限点.通过定量分析聚集体浓度和聚集数的关系,确定体相处于过热(过冷)极限点时体相与新相之间的界面特性,预测体相与微小新相之间的界面张力γ,对经典理论的形核率作出合理修正.     

水汽在细微颗粒表面异质核化数值分析

建立蒸汽在同时含有不溶物质与可溶成分的粗糙颗粒表面核化特性数值实验平台,对水汽异质核化晶核形成自由能、成核速率、成核几率、成核临界饱和度、平衡水汽饱和度进行数值分析.结果表明:可溶性盐含量对成核自由能势垒、成核临界饱和度无影响,但对晶核越过自由能势垒进一步长大过程自由能及平衡水汽饱和度影响显著.用自仿射分形理论描述粗糙颗粒表面,将表面粗糙程度与接触角联系起来,研究发现:颗粒表面粗糙度降低了成核自由能势垒,引起成核速率与成核几率迅速增大,成核临界饱和度降低,而对晶核进一步长大过程中水汽的平衡无明显影响.较高的可溶性盐含量有利于核化液滴的长大;颗粒表面越粗糙,越易于核化.     

基于表面能理论的沥青-集料体系的粘附特性研究

基于表面自由能理论,采用接触角法测定2种沥青与4种集料的表面自由能参数,分别计算出各种沥青-集料体系的粘附功和剥落功,以表征沥青-集料体系的粘附性优劣;并采用冻融劈裂试验进行验证.结果表明:石灰岩集料与SK70改性沥青的粘附功最大,剥落功最小;花岗岩集料与SK基质沥青的粘附功最小,剥落功最大.此外,剥落功表征的沥青-集料体系的粘附性能与冻融劈裂试验表征的粘附性能基本一致;且沥青-集料体系的剥落功更能直观地定量评价沥青-集料体系的粘附性能.     

快滤池进水渠道内堰板的正交试验与优化设计

为了提高快滤池的利用率和生产效率,提出在快滤池进水渠道内添加堰板的方案.以镇江金西自来水厂为例,采用拟水平方法设计L9(34)正交表,选取了堰板距进水渠道前端面的距离、高度和宽度因素,每个因素取3水平,设计了9种堰板.然后采用CFX中的均相流自由表面模型和基于SST模型的k-ω方程的数值模拟方法,对渡槽、过渡段和快滤池进水渠道内的自由表面流动进行了数值模拟.以各虑池流量均布为优化目标,确定最优方案并进行现场改造试验.试验结果证明:1号滤池的流量提高了16.5%,各池流量较均匀分布,最高差异为1.4%.均相流自由表面模型为自来水厂等水利工程提供新型的优化设计方法.     

氩蒸气均匀核化率的分子动力学模拟

从分子动力学方法出发,对氩蒸气均匀核化过程进行了模拟,并分别采用经典均匀成核理论(CNT)预测、Cluster分析以及平均第一次出现时间(MFPT)3种方法进行了成核率计算.模拟结果表明,在相同条件下,Cluster分析法及MFPT方法得到的成核率在同一个数量级,而CNT预测的成核率比Cluster分析法及MFPT方法得到的成核率小3个数量级,其差异可由推导CNT成核率时对Cluster所做的平衡热力学假定进行解释.3者得到的临界Cluster分子数均为20左右.由Cluster分析方法可知,成核率随冷却脉冲强度增大而增大,这与实际均匀核化过程一致.     

高锰钢辙叉在机械冲击下的预硬化特性

采用自制机械冲击实验系统并建立有限元仿真模拟实际生产工况,系统性研究高锰钢辙叉在机械冲击功条件下的加工预硬化能力.结果表明:只有高于临界冲击功的情况下,高锰钢表面才能得到有效的加工硬化,而临界冲击功的大小则会随着材料组织结构的改变而改变;矩形冲击面易于控制冲击功大小,却无法使材料表面硬度均匀分布;以200 J/cm~2的冲击功冲击2次的预硬化工艺能有效提高高锰钢辙叉的表面硬度和硬化层深度,与传统的小能量多次冲击相比,在能达到良好加工硬化效果的同时,更有利于真实反映机械冲击情况下的加工硬化规律.     

德西特时空中RN黑洞的相变动力学

理解黑洞的热力学相变可以深入了解黑洞引力的基本性质,从而建立量子引力。首先通过重构麦克斯韦等面积定律,发现德西特时空存在大/小体积相。然后从吉布斯自由能的角度研究了四维RN-dS时空的相变动力学,德西特时空稳定的大/小体积相对应于吉布斯自由能的两个具有相同深度的势阱,不稳定中间体体积相对应于吉布斯自由能的局部极大值。最后通过求解具有不同反射/吸收边界条件和初始条件的Fokker-Planck方程,探讨了在首次通过时间内共存的大/小体积相之间切换的动力学以及温度对相变动力学的影响。对相变动力学的研究有助于获得黑洞潜在微观相互作用的新见解。     

f(R)-CIM AdS时空的相变及P-v临界性

近年来,f(R)-CIM AdS度规引起了人们的普遍关注.f(R)-CIMAdS度规带有引力修正参数,会对热力学性质产生重要影响,因而,研究在延伸相空间中的f(R)-CIM AdS时空的相变和临界性是一项非常有意义的工作.主要计算了在延伸相空间f(R)-CIM AdS时空的温度、压强、吉布斯自由能及二阶相变的临界值,并...     

煤的表面自由能及应用探讨

分析了煤表面自由能的形成过程和特点,并根据表面化学原理计算了煤的表面自由能。煤的变质程度、瓦斯气体种类和温度对表面自由能都有影响,对难抽放瓦斯煤层,如果采取降低表面自由能的措施,会使抽放效果更好。     

远程氧等离子体改性聚四氟乙烯表面润湿性与表面结构的研究

研究了远程氧等离子体改性聚四氟乙烯(PTFE)的表面润湿性与表面结构的关系.用已知表面张力的液体测定接触角,采用Zisman曲线法求得试样的临界表面张力γ_C,利用扩展的Fowkes公式计算试样表面自由能γ_S及其分量γ_S~d(色散力)、γ_S~p(偶极矩力)和γ_S~h(氢键力)的变化,并与远程氧等离子体中活性物种的分布进行相关性分析.结果表明:氧等离子体处理的PTFE表面润湿性是由表面自由能中极性分量(γ_S~p+γ_~h),尤其是氢键力γ_S~h的大小决定的,而与表面能态没有特定关系;氧等离子体场中活性物种混合存在和较纯的高浓度自由基氛围均有利于极性分量(γ_S~p+γ_S~h)的增加,但表面自由能的变化则主要受电子、离子浓度的影响.X射线光电子能谱分析表明,经氧等离子体处理后,PTFE表面C-F键断裂形成的自由基与空气中的氧反应生成C-O和C-O活性基团,氧含量增大,使表面润湿性提高.     

Determination of the critical nucleation frequency in undercooled metal melt

By studying the effect of thermodynamic and kinetic factors on the nucleation frequency of under cooled metals, the expressions for heterogeneous and homogenous critical nucleation frequencies have been established. The results show that the homogenous critical nucleation frequency per unit volume is directly proportional to the ratio of the cooling rate to the volume of liquid metal. As the value of the equilibrium contact angle function f(θ) of the most effective catalyst is constant, the heterogeneous critical nucleation frequency per unit area of the catalyst surface is di rectly proportional to the ratio of the cooling rate to the sum of the surface area of the most effective catalyst surface ( Rc/ VSv). When Rc/VSv is constant, the heterogeneous critical nucleation frequency per unit area of the catalyst surface is inversely proportional to f(θ)0.53; the critical nucleation frequency per unit continuous mass of the metal melt for both the homogenous and heterogeneous nucleation can be expressed in terms of a general formula. The critical nucleation fre quency is slightly influenced by the nature of the metal. The obtained theoretical result agrees well with the homogenous critical nucleation frequency estimated by Turnbull.     

琥珀酸氢十八酯(OHS)过饱和溶液的成核研究

为了探索培养ＯＨＳ优质单晶的优化条件，本义研究了过饱和ＯＨＳ 溶液的成核，测量了以诱导期表示的成核速率，报告了温度、过饱和度和溶剂对成核速率的影响，并根据经典成核理论计算了晶体的表面张力、成核自由能和临界成核半径。     

马来酸氢十四酯(THM)在过饱和溶液中的成核

研究马来酸氢十四酯(THM)在以苯为溶剂的过饱和溶液中的成核过程,测定了以成核诱导时间表示的成核速率,分析不同温度下过饱和度对其诱导期的影响,并根据经典成核理论计算了固～液表面张力、临界成核自由能和临界成核半径.结果认为,低温度区间范围有利于THM单晶的生长.     

用数学形态学识别核态沸腾中的汽化核心密度

运用数学形态学提出了一种识别核态沸腾中高热流密度下汽化核心密度的算法．分析了在核态沸腾中,当气泡成长时,由于气泡底部的微液层蒸发,使气泡底部壁面处的温度低于其周围的温度,致使在反映加热壁面温度分布的红外图像中,灰度明显低于其周围像素灰度的像素组成的像素团,即对应于沸腾过程中的汽化核心的位置．该方法避免了气泡合并对汽化核心密度识别造成的困难,可以从红外图像中识别出这些像素团,其数量等于汽化核心的数量,对不同热流密度下的汽化核心密度进行了计算．     

基于小润湿角下脉冲磁场的凝固形核模型

基于Ma形核模型,理论分析了异质形核基底小润湿角下脉冲磁场金属凝固的异质形核过程,建立了凝固形核模型.考察脉冲磁场磁感应强度对金属凝固临界形核半径及临界形核过冷度的影响.结果表明:该模型中体系Gibbs自由能与异质形核基底形状系数无关.在低过冷度金属凝固条件下,当脉冲磁场磁压力功与金属熔体固液自由能差在同一数量级时,脉冲磁场可有效减小凝固形核的临界半径;在大过冷度(大于20℃)金属凝固条件下,脉冲磁场对金属凝固临界形核半径的影响可忽略.金属凝固异质形核基底粒径较大时,临界形核过冷度随脉冲磁场磁感应强度增大而有效减小.     

马来酸氢十八酯过饱和溶液的成核研究

研究马来酸氢十八酯（ＯＨＭ）过饱和溶液的成核过程,测量以诱导时间表示的成核速率,讨论温度、过饱和比和溶剂对成核速率的影响,根据经典均匀成核理论计算了晶体的固－液表面张力、成核自由能和临界成核半径．结果表明,ＯＨＭ晶体过饱和溶液的成核速率随着温度和过饱和度的提高而增大,不同的溶剂有不同的数值．     

硝酸酸沉四钼酸铵过饱和溶液的成核研究

测量了不同温度和不同过饱和比下硝酸酸沉四钼酸铵过饱和溶液的成核诱导时间,讨论了温度及过饱和比对成核诱导时间和成核速率的影响.结果表明,四钼酸铵过饱和溶液的成核速率随着温度的升高和过饱和比的增大而增大.在实验温度范围内均匀成核和非均匀成核之间的临界过饱和比为3.0~6.0.根据均匀成核理论,计算了不同温度下的固液界面张力、临界半径和临界成核自由能.讨论了四钼酸铵结晶的条件,认为在成核阶段应采用较高的温度和过饱和比,而在晶核长大阶段应控制较小的过饱和比,以利于获得均匀、完整的晶体.     

深过冷液态金属中的均匀形核

首先讨论了液态金属和非晶金属在结构方面的相似之处，然后讨论了传统形核理论的一些缺陷以及与之相矛盾的一些实验结果，目的是进一步探讨均匀形核的机理。在此基础上，提出了无扩散形核理论及其形核壁垒的公式，并对均匀形核理论的矛盾进行了数学上的论证。无扩散形核理论有效地解释了晶体形核和非晶形核的过程。     

己二酸十八酯(OAO)过饱和溶液成核研究

对已二酸十八酯 (OAO)过饱和溶液的成核过程 ,研究不同温度、过饱和度及不同溶剂对其诱导期的影响 ,并根据经典成核理论计算了晶体的临界成核自由能和临界成核半径