煤颗粒燃烧的形状特性和理论

以实验和分数维理论为方法,研究了煤颗粒燃烧中形状变化过程和特性。建立并运用光学显微计算机图象颗粒测量分析系统,测量了3种典型煤种,在不同燃烧方式下的颗粒形状参数,获得了煤燃烧过程中颗粒形状变化过程的基本现象,以此为基础,建立了煤颗粒燃烧形状理论,包含了燃烧颗粒形状维、颗粒形度分布和燃烧SMS方程等。     

煤粉起动速度与粒径及湿度的关系

在煤码头和车站的煤堆积场上,煤粉的扬起是污染环境的主要原因之一.作者根据力学的基本原理,考虑颗粒和液滴重力、煤粉颗粒尺寸和湿度的影响,利用煤粉颗粒起动时的力平衡条件,推导出在风的作用下,具有一定湿度的煤粉颗粒开始扬起的起动风速的理论表达式.最后.根据煤粉起动速度与煤粉颗粒粒径及湿度的关系,将理论公式和风洞实验结果进行了比较,理论和实验结果符合得相当好.     

铁电颗粒中的尺寸效应

利用Landau唯象理论研究了球形铁电颗粒的表面效应和尺寸效应.计算了不同尺寸下二级相变和一级相变铁电体的Curie温度和自发极化强度.给出了铁电颗粒的外推长度与尺寸的关系.理论计算结果与实验符合.     

我国若干煤的热物理性质研究

导温系数、比热容、导热系数是3种基本的热物理性质,是煤的燃烧、气化、液化、综合利用及处理过程研究中必不可少的.本文着重介绍用激光脉冲加热方法测量这3种性质的方法原理和实验技术以及测试我国若干煤样所取得的结果.测试温度范围从室温到700K.     

强迫对流条件下单颗粒水煤浆着火规律的研究

本文对强迫对流条件下单颗粒水煤浆的着火问题进行了实验研究及理论分析。实验表明,在雷诺数较大的情况下,火焰呈轴对称,着火发生于前半球的边界层内。本文建立了二维轴对称层流边界层着火的简化模型,并进行了数值计算。计算结果与实验结果符合较好,可作为在强迫对流条件下水煤浆滴着火温度与着火时间的估算方法。     

关于碳/炭粒表面氧化反应生成物CO/CO2比值及其通用表达式的研究

碳/炭表面氧化反应生成物CO/CO₂比值问题,是当前煤燃烧基础研究的难点之一.本文通过严格的求解一组包括空间反应在内的微分方程组,并辅以准确的碳粒燃烧速率及其温度的实验测定,得到了可供计算碳/炭粒表面氧化反应生成物CO/CO₂比值的通用公式,它较之前人的经验公式更准确并通用,从而为碳/炭粒的温升历程及其着火温度的预报提供了可靠的理论基础。     

论超声速燃烧

论述了超声速燃烧概念 ,提出了对超声速燃烧的两种不同理解 ,论述了超声速燃烧与亚声速燃烧的不同 ,指出了超声速燃烧传播机制的特点和等截面超声速燃烧加热量的限制 .通过超声速流动中的燃烧分析 ,表明定常爆燃产物的熵增和总压损失随燃烧速度的增加而减少 .还论述了在欠驱动弱斜爆轰解条件下 ,波角不受斜劈角控制 ,只决定于燃烧速度 ,因此此解可能变成常波角的自持斜爆轰 .     

在两相粘性跨音速喷管流动中簿层方程的一种隐式求解方法*

本文略去沿流动方向的粘性,将任意曲线坐标系中无量纲化的N-S方程简化为薄层方程.采用隐式近似因子分解法求解气相控制方程,采用特征线法跟踪颗粒,然后获得两相跨音速湍流充分耦合的数值方法.其中,颗粒尺寸是分级的,用参考平面中的拟特征线法处理喷管的粘性亚音速进口边界条件,湍流采用代数模型.该计算方法应用于火箭喷管两相粘流计算,并预估了固体火箭发动机的推力和比冲,计算与试验结果吻合很好.文中还讨论了不同颗粒尺寸、不同颗粒质量百分数和颗粒尺寸分级等对流场的影响,分析了颗粒、二维径向分速和粘性对发动机比冲的影响.本文的方法具有节省机时的优点,尤其是对颗粒尺寸分级的计算,效果更为显着.     

煤中微量元素及其在燃烧过程中的分布特征

本工作利用加拿大多伦多大学SLOWPOKE-2微型核反应堆及仪器中子活化分析方法,对21种燃煤样品中36种元素进行了测定。文中报道了微量元素在煤及相应煤灰中的含量分布和煤中微量元素相对于地壳丰度的富集系数,探讨了微量元素在煤燃烧过程中对环境的可能影响。     

颗粒的有限尺寸对颗粒在均匀各向同性湍流中扩散的影响

本文指出固体颗粒对流体湍流运动的响应有不同的机理,颗粒受大涡的粘性拖动,但受小涡的随机碰撞.基于这种原理,本文计算了有限尺寸的固体颗粒在均匀各向同性湍流中的扩散.结果显示存在着二种相互抵消的效应:颗粒的惯性使颗粒长期扩散系数上升,而颗粒尺寸使颗粒的长期扩散系数下降.     

高温超导体的顺磁Meissner效应——II.局域磁矩唯象模型

在前文中提出的实验设计思想 ,对二十几个不同类型的样品进行了系统的研究 .在此基础上提出了一个局域磁矩唯象模型 .通过对实验数据的拟合 ,首次给出了局域磁矩的大小、浓度及其分布 .进而对局域磁矩大小与样品颗粒尺寸、颗粒间的弱连接的关系 ,局域磁矩之间以及局域磁矩与超导抗磁磁矩之间的相互作用等问题进行了讨论 .实验结果表明 ,由局域磁矩模型得到的结论是普遍适用的     

宏观体缺陷对材料阻尼行为的影响

利用渗流法制备出多孔Al和多孔ZA27合金（孔径和孔体积分数分别为(1.0±0.5) mm及50%～75%）,以及相同基体、相同尺寸的石墨颗粒增强复合材料(石墨颗粒体积分数为19%～94%),对比研究了宏观孔洞和颗粒对材料阻尼（内耗）行为的影响.实验表明,对于本征阻尼较小的工业纯铝,引入一定数量的孔洞或石墨颗粒,由于宏观与微观缺陷的综合效应,内耗显著提高;对于本征阻尼较高的ZA27合金,引入孔洞对其内耗影响很小,而引入宏观尺度的石墨颗粒,其低温内耗变化不大,高温内耗峰明显下降,其原因为石墨颗粒对原有内耗机制的抑制.     

Y-TZP及Y-TZP/Al2O3陶瓷的微波加热及微波烧结特性

用矩形单模TE_10n(n=3,5)微波腔体成功地烧结得到了致密的Y-TZP陶瓷及Y-TZP/Al₂O₃复相陶瓷材料.材料的微波加热特性与其组分有关.Y-TZP含量高有利于提高样品的加热速率并降低加热所需时间.试样加热至600—800℃之后,需随时调整输入功率、短路活塞位置及可调偶合窗开启尺寸,以保持腔体谐振和最佳偶合状态,从而保持一定的升温速度和达到稳定的最终烧结温度.纯Y-TZP及含20Vol％Al₂O₃的Y-TZP/Al₂O₃陶瓷材料均可微波烧结至相对密度98％以上,而晶粒尺寸则分别不大于0.4和1.0μm.实验还发现,温度过高时,试样中心由于达到高于其表面的温度而发生过烧现象.     

热毛细振荡对流的实验研究

本文用实验的方法研究了半浮区液桥中由定常流向振荡流转捩的过程。发展了两种不接触诊断方法,测量了液桥自由面发生振动时的临界Marangoni数的分布。对于上壁加热和下壁加热两种情况,分别得到了实验结果,这些结果与Rayleigh不稳定性的理论预计相符。本文还讨论了液桥胖瘦程度对产生振荡流的敏感关系,从而表明自由面附近压力分布的重要性。本文的实验是在小液桥中进行的,其Bond数远小于1,因此可模拟微重力环境中的实验情况。     

纳米GaSb-SiO2镶嵌复合薄膜的制备及光学性质

用射频磁控溅射技术制备出纳米GaSb颗粒镶嵌在SiO2介质中的复合薄膜.透射电子显微镜观察表明, 纳米GaSb颗粒均匀地镶嵌在SiO2介质中.X射线衍射显示出GaSb (111),GaSb(220) 和GaSb(311)典型的面心立方闪锌矿结构特征.复合薄膜的室温光吸收谱表明,吸收边发生了较大的蓝移,并且,蓝移量随纳米GaSb的颗粒尺寸减小而增大.复合薄膜的室温Raman光谱表明: 薄膜的Raman散射峰较块体材料的有较大的红移和宽化.用量子限域理论和张应力效应对这些现象作了解释.     

风沙两相流中的跃移运动

从单个跃移沙粒在气流中的运动方程出发 ,导出了风沙两相流中沙粒相速度分布函数的Boltzmann方程 ;并以此将单相颗粒流理论中的广义平衡方程推广到气固两相流的情形 .提出用Grad方法将粒子相速度分布函数展成无穷级数 ,并引入Gauss分布取代单相颗粒流理论中传统的Maxwell分布 .在保留到 3次项的情况下 ,建立了气体 颗粒两相湍流边界层三阶矩封闭理论的动力学方程组 .并在风洞频闪摄影实验的基础上 ,对理论进行简化 ,得到便于工程应用的简化方程     

碳纳米管表面沉积铂及其质子交换膜燃料电池的性能

研究了在碳纳米管表面上沉积金属铂的新工艺,并对以Pt/CNTs为催化剂的质子交换膜燃料电池的性能进行了测量.实验结果表明,这种新的沉积方法能够在碳纳米管表面沉积上得到尺寸细小(3nm左右）、分布均匀的铂颗粒.并且得到的Pt/CNTs在质子交换膜燃料电池中表现出良好的催化性能.     

水泥熟料粒径与强度关系的灰色分析

通过实验测定了水泥熟料的粒径分布及强度。用灰色系统理论的方法分析计算了各粒级熟料的颗粒对各龄期强度的关联度。结果表明各粒级的熟料颗粒对各龄期强度的贡献是不同的。其中以１０～４０μｍ的水泥熟料颗粒对各龄期强度贡献最大，小于１０μｍ及大于８０μｍ的熟料颗粒对强度的影响较小。所得结果对生产实践具有一定的指导意义。     

钢绞线丝间变形与感应加热效果数学模型的研究

根据Hertz(赫兹)接触理论结合钢绞线的结构特性推导了丝间变形的计算方法,采用该方法计算钢绞线感应加热过程中丝间接触面宽度的大小,为建立精确的钢绞线感应加热有限元模型提供了一种新方法.利用有限元分析法计算钢绞线感应加热温度值,得到不同电流密度和频率下的温度数据.通过对温度数据进行回归分析,采用平均相对误差来评价多个回归模型拟合程度的优劣,建立了感应加热效果的最优数学模型.该模型为应用经典控制理论实现钢绞线感应加热温度控制提供了理论依据.     

高温超导体的顺磁Meissner效应——I.超导小颗粒内的捕获磁通及顺磁磁矩的典型行为

理论和实验证明 :弱磁场下超导小颗粒内部没有捕获磁通的状态 ,其自由能最小 .对于微米尺度的超导小颗粒而言 ,在低场下冷却至低温后 ,零场升温的磁矩中几乎没有捕获磁通的贡献 ,可以认为它完全由样品的顺磁Meissner效应唯一决定 .对超导小颗粒场冷后零场升温的磁矩进行了系统研究 ,得出了顺磁磁矩随温度、时间和磁场变化的基本特征 .并且找出和研究了顺磁Meissner效应的破坏和恢复的方法及条件