分子动力学模拟研究方解石表面油膜脱附机理

本文重点研究油湿型方解石表面的形成过程和方解石表面油膜在SO_4~(2-)作用下脱附的过程,从分子尺度探究油膜形成机理和SO_4~(2-)作用机理.首先,为模拟碳酸盐岩油藏实际而建立油湿型方解石表面.范德华力和静电作用下油分子运动到方解石表面形成双层结构的油膜,方解石表面由水湿变为油湿.结果表明,与第二层相比,第一层排列更有序,结构更稳定,对润湿性影响更大.而后,研究方解石表面油膜在SO_4~(2-)作用下脱附的过程和作用机理.方解石表面油膜的脱附可以分为两步:静电作用下水通道的形成;氢键作用下水膜的形成.最终,方解石表面由油湿变为水湿.研究表明:SO_4~(2-)参与了方解石表面油膜脱附过程中重要的静电力作用和氢键作用,加速了水通道和水膜的形成,加速了方解石表面油膜的脱附,对储层润湿性影响较大.     

纳米颗粒的表面效应和电极颗粒间挤压作用对锂离子电池电压迟滞的影响

硅作为锂离子电池电极材料之一,其应力效应尤为突出,进而将影响电池性能.本文建立了电化学反应-扩散-应力全耦合模型,并研究了恒压充放电条件下扩散诱导应力、表面效应和颗粒间挤压作用对电压迟滞的影响.结果发现,应力及其导致的电压迟滞程度与颗粒尺寸相关.在大颗粒(颗粒半径r 100 nm)中,扩散诱导应力是导致电势迟滞效应的主要因素,这将导致电池能量耗散.对于纳米级小颗粒(r 100 nm)而言,表面效应占据主导,表面效应虽然能缓解电压迟滞,同时却会使驱动电化学反应部分的过电势回线下移,造成锂化容量衰减.本文综合考虑了扩散诱导应力和表面效应,得出:半径为10 nm的颗粒将会使电极具备较好的综合性能.此外,对于硅电极而言,颗粒间挤压作用会使应力回线向压应力状态演化,进而导致锂化容量的衰减.计算结果表明,在电极设计中,对孔隙率设定下限值有助于提升电极性能.     

分子动力学模拟研究方解石表面润湿性反转机理

利用分子动力学模拟技术从分子尺度探究方解石表面润湿性反转机理.首先,研究方解石表面润湿性反转过程;而后,从原油分子-方解石表面与原油分子-原油分子/水分子相互作用两个方面系统揭示方解石表面润湿性反转机理.结果:(1)水分子能够驱离方解石表面弱吸附的非极性分子造成润湿性的改变,但不能驱离强吸附的极性分子使润湿性反转难以实现;(2)原油分子极性越强与方解石表面相互作用越强,极性分子与方解石表面之间主要为静电力,非极性分子与方解石表面之间主要为范德华力;(3)原油分子极性越相近分子之间的相互作用越强,分子极性相差越大分子之间的相互作用越弱.非极性分子之间主要是范德华力,极性分子之间主要是静电力;(4)原油分子在方解石表面和水分子的共同作用下形成乙酸-吡啶-水-甲苯-己烷的稳定吸附序列.本研究为靶向提高采收率技术的设计与应用提供理论基础.     

电子显微镜散斑照相技术

提出了一种新颖的人工亚微米/纳米散斑制作技术.采用超声波分散亚微米/纳米颗粒,然后利用范德华力、静电力和毛细力将其吸附在试件表面.在特定分辨率的扫描电镜下,物体表面的亚微米/纳米颗粒可以看作是亚微米/纳米散斑.此外,发展了一种测量面内亚微米/纳米级变形的电子显微镜散斑照相技术.详细介绍了人工制作亚微米/纳米散斑和电子显微镜散斑照相技术,实验验证了技术的可行性     

硅片表面纳米颗粒剥离及其成分检测方法研究

硅片表面纳米级污染颗粒的检测与去除是集成电路制造(Integrated Circuit, IC)的关键环节.本文主要对纳秒级脉冲激光作用至硅片表面后纳米颗粒的动力学过程及颗粒成分在线检测方法进行了研究.搭建了双脉冲激光测量实验系统,并通过实验对300 nm Cu颗粒进行了双脉冲激光实验观测,通过分析表征颗粒运动轨迹的击穿光谱特征,从实验上观测到了清洗激光作用后颗粒沿垂直硅片表面向上的运动轨迹.在综合考虑空气碰撞阻力、颗粒重力的影响下,建立了激光清洗后颗粒的运动模型,并与实验相结合求解了运动模型参数,计算获得了清洗激光作用后颗粒的初始速度和激光作用时间内颗粒的平均加速度.本文为激光诱导晶圆表面纳米颗粒去吸附以及激光至纳米颗粒动力学过程研究提供了一种模型方法,也为集成电路污染源在线检测提供了一种重要方法.     

银胶溶液pH值对结晶紫的表面增强拉曼光谱增强效果的影响

通过NaBH4还原AgNO3制得银溶胶, 分析了结晶紫溶液表面增强拉曼光谱随银胶溶液pH值减小而逐渐减弱的机理。其原因是当加入酸改变银胶溶液pH值时, 在静电力作用下H+聚集在粗糙且存在偶电层(Ag+─负吸附质)的银胶表面, 使胶体中存在的表面等离子体共振吸附态的光吸收源随着H+浓度的增加逐渐减弱。并且H+与结晶紫的竞争作用又使结晶紫与银颗粒之间的吸附数量减少, 最终使结晶紫SERS强度随着pH值减小而逐渐减弱。我们测得银胶溶液的紫外──可见吸收光谱吸收峰强度随着pH值减小而逐渐减弱, 证明了分析的正确性。     

湿颗粒堆力学特性的离散元法模拟研究

利用基于线性黏聚接触模型的离散元法对不同颗粒系统的堆积过程进行了数值模拟研究,分析了颗粒形状和湿颗粒间液桥力对颗粒堆积形态的影响机理,获得了球形和块状湿颗粒堆基底表面所受的法向力以及堆中颗粒间的法向力和切向力"中心凹陷"式的分布规律,讨论了颗粒形状和黏聚能量密度对基底表面作用力和颗粒间作用力的影响.研究结果表明,颗粒形状和液桥力对颗粒堆的堆积形态具有显著的影响.堆积角随着黏聚能量密度的增加而增大,并且相同条件下的块状颗粒堆积角大于球形颗粒.颗粒形状和黏聚能量密度对基底表面所受作用力和堆中颗粒间的作用力变化及最大幅值均有影响作用.当黏聚能量密度值逐渐增大时,颗粒堆的作用力最大幅值均逐渐增大,并且块状颗粒堆的作用力最大幅值大于球形颗粒堆.当黏聚能量密度值过大时,颗粒堆力学特性更加复杂,液桥力对颗粒堆积特性的影响作用大于颗粒形状的影响.     

考虑Stefan影响的单颗粒硼着火过程研究

针对含硼推进剂固体火箭冲压发动机内单颗粒硼的着火过程展开了系统研究. 考虑硼颗粒周围气相流动以及硼颗粒与周围环境间的传热传质过程, 建立了考虑Stefan流作用的一维硼颗粒着火模型, 研究了硼颗粒实现着火和未能实现着火两种典型情形下硼颗粒及周围气相的参数变化规律, 对两种情形下Stefan流的变化规律及其成因展开了详细分析. 研究表明, 在硼颗粒实现着火的过程中, 液态B₂O₃的蒸发及硼的 氧化均能在硼颗粒的反应自加热作用下急剧加速, 硼颗粒表面附近的氧气和气相B₂O₃分布变化剧烈; 在未能实现着火的过程中, 液态B₂O₃的蒸发和氧气消耗的质量流率相对较小, 并逐渐趋于稳定, 硼颗粒表面附近的氧气和气相B₂O₃分布相对变化很小.在两种典型情形下, 硼颗粒外表面的Stefan流都会经历先由周围空间流向颗粒表面, 而后变为由颗粒表面流向周围空间的过程. 关键词： 固体火箭冲压发动机 硼颗粒 着火过程 Stefan流     

Sn-Pb合金颗粒异质成核及其冷却凝固行为预测

采用均匀颗粒成型法 (UniformDropletSpray ,UDS)在氮气氛下 (氧含量为 1.3 6μmol/L)制备了 15 0和 185μmSn 5 %Pb合金颗粒 .采用光学显微镜观测颗粒的外观形貌 ,结果表明 ,UDS方法制备的微粒是粒度均匀的球状颗粒 ;利用非绝热容量法确定了颗粒的形核点及过冷度 ;计算了以时间和温度为函数的颗粒表面被氧化的比例 ,提出了以颗粒表面氧化为催化媒质的异质成核理论模型 ,合理反映了颗粒的异质成核过程 .在此基础上计算了微粒表面异质形核条件下的连续冷却转变 (ContinuousCoolingTransformation ,CCT)曲线 ,同时以线性冷却条件为例预测了颗粒的冷却凝固行为 .     

银纳米颗粒阵列的表面增强拉曼散射效应研究

利用具有高密度拉曼热点的金属纳米结构作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,可以显著增强吸附分子的拉曼信号.本文通过阳极氧化铝模板辅助电化学法沉积制备了高密度银(Ag)纳米颗粒阵列;利用扫描电子显微镜和反射谱表征了样品的结构形貌和表面等离激元特性;用1, 4-苯二硫醇(1, 4-BDT)为拉曼探针分子,研究了Ag纳米颗粒阵列的SERS效应.通过优化沉积时间,制备出高SERS探测灵敏度的Ag纳米颗粒阵列,检测极限可达10~(-13)mol/L;时域有限差分法模拟结果证实了纳米颗粒间存在强的等离激元耦合作用,且发现纳米颗粒底端的局域场增强更大.研究结果表明Ag纳米颗粒阵列可作为高效的SERS基底.     

Subdiffusion-limited A+A reactions

We consider the coagulation dynamics A+A-->A and A+A <==> A and the annihilation dynamics A+A-->0 for particles moving subdiffusively in one dimension. This scenario combines the "anomalous kinetics" and "anomalous diffusion" problems, each of which leads to interesting dynamics separately and to even more interesting dynamics in combination. Our analysis is based on the fractional diffusion equation.     

色度学实验研究

本文通过实验验证了颜色相加、相减的规律及任意复色光与汞灯的色坐标、色调、色饱和度的测量及三原色滤色片的透过滤测定等各项实验内容。并对复色光的研究分别用精确算法与粗略算法进行了分析研究。     

矩形波导与圆柱波导或圆柱谐振腔间的小孔耦合

本文讨论了三种不同系统的小孔耦合的近似解法:矩形波导与圆柱波导的同轴耦合,矩形波导中的TE₁₀型波与圆柱谐振腔中的TM₁₂₀型波间的耦合和矩形波导中的TE₁₀型波与圆柱波导中的TM_mn型波间的耦合。通过这几个问题的解法,我们希望读者可以看到处理复杂微波元件问题时所需的从物理概念出发的灵活应用已有方法的必要性。这里提供的几个公式有着广泛的应用范围而是在现有文献中探讨得不够的。这里介绍的方法可以应用到其他新的微波网络问题中去。     

煤粒均相着火规律的研究

煤粒均相着火规律的研究张军，傅维标（清华大学工程力学系北京１０００８４）关键词均相着火，简化模型，预报１前言煤粉颗粒既能发生均相着火，又能发生非均相着火山。对非均相着火，许多学者进行了研究，取得了很多有价值的成果。均相着火由于比较复杂，一直发展缓慢。...     

一个自由界面的磁面方程一维的模型解

近来文献[1]证明:对于准均匀的或趋肤的电流分布,自由界面的磁面方程,化为似线性椭圆型方程后,可以用一简单迭代法求出最大解,并且指出,这一方程或者只有平庸解,或者会有三个以上的解(包括平庸解)。但现有的计算方法,对寻找除最大解以外的其他解还不太有效。但是找出第三个解,并且研究这些解的性质,将是十分重要的。因为特别是对有快磁压缩的环形装置,如带状装置上,原则上不能排除等离子体会平衡在不同的位型上。这样就出现下面的问题:不同的平衡位型中,哪一个才是最稳定的?为此目的,在进行数值计算的同时,我们解析地研究了如下的一维模型。     

裂纹与夹杂物的互作用

本文求解了一个圆形夹杂物对裂纹尖端应力场的影响,计算了反平面切变问题经典的应力场和应力强度因数,进而求得了非局域应力场,得到非奇异的裂纹尖端应力的解析表达式,讨论了解的应用。 关键词：     

一个三体问题的解法

应用两次广义坐标变换，将彼此间由弹性力作用的三体问题的拉格朗日函数简化为两个独立的谐振子的拉格朗日函数之和，在理论上提供了解决此三体问题的方法。     

DYNAMIC RESPONSE OF A BEAM WITH A CRACK SUBJECT TO A MOVING MASS

An iterative modal analysis approach is developed to determine the effect of transverse cracks on the dynamic behavior of simply supported undamped Bernoulli-Euler beams subject to a moving mass. The presence of crack results in higher deflections and alters the beam response patterns. In particular, the largest deflection in the beam for a given speed takes longer to build up, and a discontinuity appears in the slope of the beam deflected shape at the crack location. Crack effects become more noticeable as crack depth increases. The effect of the inertia force due to the moving mass is, in general, qualitatively similar and additive to the effect of the crack. The exact effect of crack and mass depends on the speed, time, crack size, crack location, and the moving mass level. Other approximate methods, namely a stationary mass model and a single iteration technique, are also evaluated. The stationary mass approach is useful for light moving masses (<20% of beam mass) and cracks at mid-span. For other cases, the errors can be unacceptably large. The results of the single-iteration approximation are quite close to the iterative modal analysis approach, which indicates that this approximate solution is an excellent tool for the analysis of the moving mass problem.     

LowpT phenomena in A+A and p+A collisions at mid-rapidity

CERN experiment NA44 measures pion and kaon distributions atpT=0–320 MeV/c at midrapidity in p+A and A+A collisions at 450 and 200A GeV/c, respectively. Pion production from p+Pb and A+A is slightly enhanced at lowpT relative to p+Be, but less than observed at target rapidity. The lowpT behavior can be understood in the context of the RQMD model as arising from baryonic resonance decays.