生物细胞X射线成像

许多生物细胞非常小，无法用光学显微镜进行研究．而X射线衍射和电子显微镜技术不适于对活细胞的研究．2000年生物物理学家Janos Hajdu提出了一种新的活细胞及微小生物粒子成像方法，这种方法使用极强的超短X射线激光脉冲产生的衍射图案来成像．     

肥皂泡破裂现象及产生小液滴分布研究

肥皂泡破裂产生液滴的大小和数目受破裂过程影响.本文研究了肥皂泡大小和高度对破裂产生液滴的影响,以及所产生液滴的分布规律.实验发现肥皂泡破裂产生的液滴在破裂高度较低时存在放射性线状分布现象;随着高度增加放射性线状分布消失;同时分析了肥皂泡破裂产生液滴的数目及肥皂膜的厚度随肥皂泡体积的变化规律.结果表明,肥皂泡体积和液滴数目之间存在幂函数关系,理想情况下肥皂膜厚度与碎片数目之间也存在幂函数关系.肥皂泡破裂过程中产生的液滴可以按照拟合结果大致分为小碎片,中等碎片和大碎片,它们分别对应于肥皂泡破裂过程的3个变化阶段.     

液滴爆炸中马兰戈尼效应的研究

本文主要研究了当水和乙醇的混合溶液沉积在植物油上时的不稳定性,液滴暂时扩散并自发地分解成数千个微小的液滴形成液滴爆炸现象.从分子结构、表面张力入手验证了这种现象是由液滴的润湿转变和马兰戈尼效应的相互作用导致的,讨论了现象发生的临界浓度与扩散系数的关系.并从液滴爆炸总时间、扩散半径两个维度来衡量碎裂现象,将实验探究与Comsol仿真分析相结合,得到影响液滴爆炸碎裂和最终液滴大小的参数.     

20 μm单微液滴的产生和特性研究

利用阴影成像法对毛细管喷嘴生成单微液滴的特性进行了观测，研究了单微液滴生成的具体过程，以及气体背压，调制频率和调制电压对单微液滴产生的影响，优化了生成大小和空间分布均匀单微液滴的条件.结果表明：调制频率在0.8—1.8MHz之内，调制电压10V，背推压3.5MPa是获得20μm单微液滴的最佳条件.     

液滴撞击不同湿润性固壁面上静止液滴的格子Boltzmann研究

采用单组分多相的伪势格子Boltzmann方法,在大小液滴粒径比为1.5的情况下,对大液滴竖直撞击壁面上静止小液滴的过程进行模拟,研究亲水与超疏水壁面上大液滴竖直碰撞小液滴的过程,得到液滴铺展因子和相对高度随时间的变化。结果表明：增大We数会使液滴的铺展因子增大,铺展直径变大,相对高度减小;并且随着We数的增加,在超疏水表面,液滴在铺展过程中底部会出现空腔,空腔大小随着We数增大而增加;此外,We数增加到107.35时,液滴发生了断裂。     

小液滴游动在燃烧的液面上

文献（1)介绍了打击水面产生水滴，井用水跃回法使这些水滴长期浮动在水面上的奇妙现象．该文中叙述的办法都是从外界产生水珠，溅落在水面上．笔者现在介绍一种液面自动产生液滴，并长期浮动在液面上的有趣现象．取一镍质增锅，倒入音容积的乙醇井点燃．一般乙醇火焰有20cm高，燃烧的火焰与液面之间有3cm高的乙醇蒸气层（图1所示）．燃烧一分钟后，仔细观察液而，就会发现有大员的、极细小的液滴游动在液面上．细小的液滴不断地产生，通过碰担这些小浪滴合并成大的液滴，很快就会有几颗直径达Zmm的大液珠长成．这些大颗的液滴寿命很长，只…     

壁面吸附复合液滴的变形与运动特性

流动作用下壁面吸附复合液滴可呈现不同的动力学状态,了解其动力学状态转变及参数影响规律是操控液滴运移的关键.本文基于Front-tracking Method结合广义Navier边界条件建立了能够模拟移动接触线问题的数值方法。主要考察了层液滴毛细数、内层液滴大小、内层液滴毛细数对接触角滞后壁面吸附复合液滴动力学特性的影响。研究发现:外层液滴毛细数越大、内层液滴毛细数越小且内层液滴体积越大,复合液滴更容易从壁面脱附或被流体剪切发生破碎.     

具有广泛应用前景的液滴束流技术

阐述了液滴束流形成的机理，描述了液滴束流发生器的结构。在适当的扰动作用下，可以得规律的液滴束流，液滴束流技术已应用于计算机的喷墨输出，高速细胞分类器等，并具有广泛的应用前景。各种应用对液滴束流的性能提出了要求，介绍了测量液滴束流性能的方法及目前达到的水平。     

磁场对冷表面上结霜过程影响的实验研究

本文对磁性表面上结霜现象进行了初步的实验研究.实验观察发现,磁性表面上水滴的凝结、霜晶的形成过程和霜晶的形态与非磁性表面上的情况是完全不同的,在磁性表面上凝结形成的液滴较非磁性表面上形成的液滴粒径更小、分布更加均匀,霜层结构更松散,更容易被去除.文章最后从理论上分析了这种现象产生的原因.     

早晚的太阳真特别大吗?

“早晚的太阳特别大”这一问题的准确提法是：当太阳的地平高度（简称高度）小的时候比高度大的时候，显得特别大．实际上，对于月亮以至星座都有相同感觉．而且，这种感觉上的大小差异不是百分之多少而是好几倍，所以很容易察觉．下面我们就来分析一下产生这种感觉的原因．     

小液滴撞击壁面传热特性数值分析

小液滴撞击壁面现象在喷雾冷却等领域都有广泛应用.为研究小液滴(微米)撞击热壁面(非沸腾区)传热过程,建立了二维液滴撞壁瞬态模型,并采用相场方法对小液滴换热过程中对流热通量和导热热通量的大小进行了对比.研究结果表明:液滴撞击壁面初期形成“冷斑”,有利于小液滴与壁面的传热;小液滴撞击壁面过程中热通量峰值存在于三相接触点附近,数量级在105—106 W/m²;小液滴撞击壁面过程中受壁面浸润性和液滴尺寸对传导热通量的影响较为显著,而速度和液滴尺寸对对流热通量的影响较为显著;大多数情况下,小液滴撞击壁面传导热通量数量级在103—105 W/m²,对流热通量数量级在104—106 W/m²,对流热通量大于传导热通量,在整个换热过程中占据主导地位.     

蒸汽爆炸粗混合过程中的蒸发阻力模型

在蒸汽爆炸的粗混合过程中,由于液体的快速蒸发,高温金属液滴的周围会产生一层很薄的蒸汽膜,此时液滴周围的边界层流动与没有液体蒸发时有很大的不同,因此,常温情况下的小球在连续液体中运动时的通用阻力模型在这种情况下是不适用的．本文通过受力分析,考虑了高温小球受力的分布和表面蒸发对小球周围力的影响,从阻力的基本机理上分析了蒸发状态下小球的运动阻力,分别提出了高温颗粒穿过自由表面时与其在液体中运动时的蒸发阻力模型．分析表明,当小球温度高于2500 K,特别是在靠近自由表面的区域,由于小球表面液体蒸发而产生的蒸发阻力作用非常明显．分析指出,小球的入水初速、小球表面的液体蒸发速率以及汽膜厚度都是影响小球运动阻力大小的重要因素．     

自推进的液滴

当液体的温度远远地超过它的沸点（如水在200℃-300℃）时，液体表面与汽相间会形成一薄层，液滴可漂浮于该层并在其中作无规则的滑动．这种现象称为“莱顿弗罗斯特效应”（Leidenfrost effect）．最近美国Oregon大学的H．Linke教授与他的澳大利亚合作者对此现象作了一些新的研究，他们让表面形成为锯齿形，这时漂浮在蒸汽层中的液滴受到锯齿状表面力的作用会产生自推进的运动，     

T型微通道内溶胶液滴形成过程

以制备空心玻璃微球的前体溶胶和硅油为原料,采用实验观测和数值模拟的方法,对T型微通道内溶胶乳液形成过程进行研究。基于液滴的受力分析,建立了液滴形成过程的数学模型,探讨了液滴大小的变化规律。研究结果表明:对于给定的物料体系和T型微通道,通过改变两相流量可以有效地控制液滴尺寸;在相同的分散相流量条件下,增大连续相流量可以减小液滴尺寸,但连续相流量大到一定程度后,这种效果逐渐减弱;在给定的连续相流量条件下,分散相流量越大,液滴直径越大;利用数学模型计算出的液滴直径与实验值偏差在10%左右。根据模拟结果和摄像分析,液滴产生过程经历了静态长大和缩颈剥离两个主要阶段。     

纳米氦液滴-超低温化学研究装置

成功研制了新一代纳米氦液滴实验装置．氦液滴是由高压的高纯氦气通过超低温的脉冲阀绝热膨胀形成的,通过调节连接在超低温氦冷头上的脉冲阀的温度(10～30 K)及脉冲阀内氦气的背景压力(10～40 atm),氦液滴的大小在包含103到105个氦原子间连续可调,和传统的连续氦液滴束源比较起来,脉冲束源的强度提高了一个量级以上,提供了一个和商品化脉冲激光器结合使用,研究超低温条件下超流体氦中的化学反应动力学的机会．通过研究氦液滴中包裹的CH₃I分子的光解动力学来对仪器的性能进行测试,利用离子速度影像技术研究了超低温纳米氦液滴中包裹的CH₃I分子在252 nm下的光解动力学,光解产物甲基通过(2+1)共振增强多光子电离并运用离子影像进行检测,结果表明光解产物的平动能及角分布被氦原子环境有效的弛豫．也证实了运用脉冲氦液滴束源研究衰减光谱的可行性,通过对氦液滴中掺杂苯的衰减光谱的研究,还发现小于3%的衰减信号都可以被检测到,表明所研制的脉冲氦液滴束的稳定性及检测器的灵敏度都是很高的．     

光纤式微液滴光学检测与计数单元仿真分析

为实现微流控芯片上微液滴的检测与计数，设计了光纤式检测与计数单元，使用TracePro软件进行建模仿真以便为检测信号处理提供依据。根据液滴通过检测区域时引起的光强变化来实现计数，分析了照明光束准直性、液滴尺寸、液滴相对溶液折射率以及接收光纤相距芯片距离对光强变化的影响。仿真实验结果表明，照明光束准直性越差，液滴半径越大，相对溶液折射率越低，接收光纤距离越近，相对光强变化越明显，并且液滴大小决定着光强变化曲线中是否会出现双波谷现象，液滴半径小于13 μm时，液滴检测信号为明显的单波谷，半径大于17 μm时，液滴信号为明显双波谷。根据仿真结果提出了检测信号的处理方法，表明该单元可以实现微流控芯片上微液滴的检测与计数功能。     

冷凝器滴状冷凝的超临界系数和BrOWn凝并

在文献[１］的基础上引入了超临界系数以描述液滴冷凝过程；证明了当液滴凝聚相同数量的气相分子时，接触角大于９０°的冷凝器壁面球冠形液滴的化学势减少量将大于冷凝器内部球形液滴的化学势减少量，并且这种化学势减少量均与液滴的曲率半经的４次方成反比，从而将导致冷凝器内部发生Ｂｒｏｗｎ 凝并过程； 探讨了提高冷凝速率的有效途径．     

锗中大的长寿命电子-空穴液滴的分时研究

我们曾报导过适当加压的Ge中,可能产生单个的电子空穴-液滴(drop),其半径Υ(?)200μm,寿命τ(?)300到600μS,并把它们叫做Υ液滴,以区别于通常在未加压的Ge中观察到的小液滴。小液滴的Υ(?)5μm,τ(?)40μS。由于加压时,电子-空穴液的密度n减少,Υ-液滴的寿命较长从发光线宽度的测量中得到n减少三倍。因为密度下降,Υ-液滴的无辐射衰减也减少了。液滴尺寸大的原因是不均匀的应力梯度使激子受力聚合到晶体中应力最大和能量最小的区域。把液滴象放大,扫过单色仪的狭     

图像处理技术用于计算液滴体积

液体的液滴体积大小包含了该液体的许多物理、化学特性,提出用图像处理技术测量液滴体积的方法。通过CCD摄像机实时采集液滴生长过程中的轮廓变化情况,通过图像处理系统存储图像并运用Sobel或Laplacian检测算子进行边缘提取,最后根据液滴的轮廓边缘积分计算出液滴的体积。给出了液滴生成过程的CCD图像记录和液滴体积变化曲线。     

液滴冲击液膜问题的光滑粒子动力学模拟

本文对传统的光滑粒子动力学方法进行了改进．改进的光滑粒子动力学方法对传统粒子方法中的核梯度进行了修正,采用了一种新型的耦合边界条件,添加了表面张力和人工应力的计算程序．应用改进的光滑粒子动力学方法对液滴冲击液膜问题进行了数值模拟．得到了不同时刻液滴内部的压力变化特征,精细地捕捉了不同时刻的自由面,从机理上分析了液滴产生飞溅的条件,探讨了韦伯数,表面张力对液滴冲击液膜问题的影响．计算结果表明,改进光滑粒子动力学方法能够有效地描述液滴冲击液膜的动力学特性和自由表面变化特征,能够得到稳定精度的结果．