PMMA的失稳断裂与断口形态

用超声波断口图和扫描电镜（SEM）研究了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的失稳断裂与断口形态，发现了两个断裂临界速度。当裂纹速度达到第一临界值时，出现二次曲线记号；裂纹扩展速度超过第二临界速度时，断口表面留下二级微裂纹丛。这两个临界速度都是试件厚度的函数。     

微反应器分形流道中物质利用效率优化研究

自然界广泛存在的分形流道能够实现物质的高效率输运和利用,对分形流道的研究在医学、化学以及社会学等诸多领域具有非常重要的意义.本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,从物质最优化利用角度出发,讨论分形流道中各级流道的作用和末端流道发育极限.研究结果表明,随着流道内Péclet数(Pe)不断增大,流道内物质利用率先增大后减小,可分为3种状态:对流限制状态、过渡状态和扩散限制状态.过渡状态对应的物质利用率最高,而扩散限制状态下物质输运速率最大.不同限制状态下,影响物质利用率的因素不同,物质利用率与Pe数分别呈现不同标度关系.通过优化算法获得分形流道和其流场信息,与局部分析结果对比发现,流道从初级向末端发育过程中,流道逐级收窄, Pe数降低,流体状态从扩散限制状态逐步转变为过渡状态.综合上述分析,分形流道中物质输运和利用分别在初级流道和末级流道中完成,各层级分工协作高效率地完成输运和利用的任务,并且过渡状态是流道发育的最优极限.本文的研究结果有助于对分形流道的深入理解,可为页岩油气缝网设计、高效催化反应器设计以及高灵敏传感器设计等应用领域提供理论指导.     

溶解润湿动力学的物理力学

溶解润湿涉及润湿、扩散及对流多个复杂的物理过程.本文采用物理力学方法研究了溶解润湿的动态过程,分析了溶质粒子进入液体内部对于液滴铺展、溶剂结构以及液滴内部流场造成的影响,结合理论得到了溶解润湿过程中的标度律.研究结果表明在液滴铺展前期界面张力驱动占主导,标度关系满足Tanner律.随着溶解的进行,溶质粒子进入液滴内部一方面造成溶剂分子结构的变化,另一方面浓度梯度的存在加快了液滴的铺展速度并改变了液滴内部的流场,且液滴内部流场中有无对流对于液滴铺展标度律会产生显著的影响.因此,溶解润湿对于液滴的内部结构、流场及铺展过程都会产生重要的影响,其研究对于理解、控制和优化涉及溶解润湿的实际问题具有十分重要的意义.     

PMMA的失稳断裂与断口形态

用超声波断口图和扫描电镜(SEM)研究了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的失稳断裂与断口形态,发现了两个断裂临界速度。当裂纹速度达到第一临界值时,出现二次曲线记号;裂纹扩展速度超过第二临界速度时,断口表面留下二级微裂纹丛。这两个临界速度都是试件厚度的函数。     

微梁谐振器中的空气阻尼

为了研究空气阻尼对谐振器工作性能的影响,基于Euler-Bernoulli假设、梁弯曲振动理论和气体阻尼理论,建立了考虑气体阻尼的梁振动方程,结合边界条件对方程进行了求解,得到了两种不同情况下气体阻尼对微梁谐振器的谐振频率和品质因子的影响.通过两种阻尼对谐振器影响的比较分析,指出在梁形状保持不变(长宽比和高宽比不变)情况下,微梁谐振器存在一个临界压膜厚度,此临界厚度可为器件的设计提供参考.