CO_2/正己烷体系质扩散系数和黏度的分子动力学模拟研究

在CO_2驱油提高采收率技术(CO_2-EOR)中,质扩散系数和黏度参数决定了液相混合体系的扩散行为和流动特性。本文基于分子动力学模拟方法,对CO_2/正己烷体系的质扩散系数和黏度进行了研究。CO_2采用改进的EPM2模型,正己烷采用L-OPLS模型,模拟得到的纯质密度分布和自扩散系数与文献数据吻合良好。模拟计算了CO_2/正己烷体系在温度为303.15 K、383.15 K、压力为1～5 MPa范围条件下的质扩散系数和黏度。结果表明:在相同温度下,随压力增大,扩散系数模拟值与实验值相对偏差增大,偏差基本在20%以内。黏度模拟值与实验值相对偏差不超过15%.采用本文所用力场模型与数据处理方法可以用来预测CO_2/正己烷体系的质扩散系数和黏度。     

光散射法同时测量气液二元体系的黏度、界面张力和热、质扩散系数的研究

当气液二元体系处于宏观热力学平衡状态时,表面与体相的波动弛豫时间具有不同量级,通过调节散射体积和改变采样时间,利用表面光散射实验系统可以同时探测到来自界面处表面波及体相中温度和浓度的波动信息。本文在已有的表面光散射实验系统上,以正庚烷与二氧化碳二元系统为例,同时实现了该体系黏度、界面张力和热、质扩散系数的测量,其扩展不确定度分布为3.0%,3.7%,20%,4.3%(k=2)。实验所得到的数据与文献进行了对比,其偏差在不确定度范围内,证明了本文提出的测量方法可以实现气液二元体系四种性质的同时测量,且测量精度可以满足一般工程应用。     

R32/PAG润滑油体系的黏度和质扩散系数实验研究

本文采用光散射法对R32/PAG润滑油混合体系的动力黏度和质扩散系数进行了实验研究,温度范围从293.15~353.15 K,压力范围从0.09~1.26 MPa,共计获得16个数据点。R32/PAG体系的表面波散射特性属于过阻尼区,当温度一定时,R32/PAG混合物的黏度随着R32所占比例的升高而减小。本文黏度、质扩散系数实验数据与所获得模型的平均绝对偏差分别为1.17%、0.15%,可用于R32/PAG制冷系统的优化设计。     

基于入射角扫描方式的大量程绝对折射率传感方法

针对石墨烯基的折射率传感系统中存在的大量程和高测量灵敏度无法兼得且仅能实现相对折射率测量的问题,提出了一种基于全内反射式的大量程绝对折射率测量方法。该方法仅通过一维线性运动,实现了大范围角度的精确调控。利用光学4f系统,保证了采样点位置不随入射角的变化而变化。不同入射角下的扫描测量方法的折射率测量范围理论上可以达到1～1.5168,通过对不同质量分数的氯化钙溶液的折射率进行测量,从实验上获得7.203×10^-4 RIU的测量灵敏度。     

动态光散射法生物柴油黏度实验研究

本文基于动态光散射法,对体积分数为0.01%的SiO_2/H_2O颗粒分散体系,测量了SiO_2平均粒径为237.57nm,测量结果的相对不确定度为2.28%。进而测量了30、40°℃生物柴油/SiO_2颗粒分散体系,在30℃时黏度测量结果与毛细管法结果一致,测量的黏度平均值为4.86 mPa·s,测量结果的相对不确定度为4.64%。在40℃时,衰减时间随测量时间增加而增加,表明纳米颗粒出现团聚,分散稳定性变差。     

近临界区表面光散射法乙醇界面性质的实验研究

针对高温及近临界区流体界面性质测量难题,本文研究了表面光散射法在该温度区间流体表面张力和黏度的高精度测量方法。获取了饱和状态下乙醇在温度范围为303 K~T_c内的表面张力和黏度,并利用实验数据分别拟合了对应的van der Waals方程和含临界项的温度倒数多项式方程,在全温度范围内实验值与方程的偏差均在1.5%之内。同时分析了表面光散射法测量流体表面张力和黏度的测量扩展不确定度,当对比温度T_r=T/T_c0.9时,表面张力和黏度的测量不确定度分别为1%和2% (k=2);当对比温度0.90 T_r 0.99时,测量不确定度范围分别为1%~7%和2%~3%(k=2)。     

基于动态光散射的SiO_2/H_2O纳米流体分散稳定性初探

基于动态光散射法,采用同差探测实现了纳米流体分散体系的粒度测量。对体积分数为0.005%和0.0025%浓度的SiO_2/H_2O纳米流体颗粒粒径进行了测量,粒径的实验值的平均偏差分别为1.37%和1.39%,可以满足纳米颗粒粒径的高精度测量要求。两种浓度的SiO_2/H_2O纳米流体的平均粒径基本一致,偏差在实验的不确定度以内,且随时间无明显变化,证明了颗粒分散的稳定性,本方法可以用于纳米流体分散稳定性的评价。     

二乙二醇二甲醚密度和黏度的实验研究

采用振动弦黏度/密度计对二乙二醇二甲醚的密度和黏度进行了实验测量,测量的温度范围为243.15～323.15 K,压力范围为0.1～20 MPa。实验系统密度和黏度测量的不确定度分别为±0.2%和±2%。利用得到的实验数据,分别拟合了二乙二醇二甲醚密度和黏度的关联方程。密度实验数据与关联方程的平均绝对偏差为0.07%,最大绝对偏差为0.19%。黏度实验数据与关联方程的平均绝对偏差为0.83%,最大绝对偏差为2.20%。并对实验数据和文献数据进行了比较。为二乙二醇二甲醚的应用研究提供了基础物性数据。     

碳酸二甲酯黏度和密度的实验测量

采用振动弦黏度/密度计对碳酸二甲酯的黏度与密度进行了实验研究,测量的温度范围为283～353 K,压力范围为0.1～20 MPa.实验系统黏度和密度测量的不确定度分别为±2%和±0.2%.利用得到的实验数据,分别拟合了碳酸二甲酯黏度和密度的关联方程.黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.47%,最大绝对偏差为2.06%;密度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.04%,最大绝对偏差为0.14%.最后将实验数据与文献数据进行了比较.为碳酸二甲酯作为替代燃料等研究提供了基础数据.     

渐变折射率减反膜的设计及其全向性能

相比于传统的多层减反膜,渐变折射率减反膜有更好的减反性能。通过沉积折射率介于基底与空气且均匀变化的介质材料可以制备渐变折射率减反膜。选择的制备方法不同,会导致渐变折射率减反膜的结构不同,其减反效果也有所差异。通过数值模拟仿真,研究不同结构的渐变折射率减反膜在不同入射角时的减反效果,可得出渐变折射率减反膜的最优结构。最优结构的渐变折射率减反膜当入射角为0°~45°时对可见光的反射率在0.6%以下,当入射角为75°时反射率低于15.5%。     

塔式锅炉炉膛烟气侧热偏差机理的数值研究

本文通过数值模拟给出了超超临界塔式锅炉炉膛内冷态和热态的流场和温度场,根据数值结果分析了炉膛烟气侧热偏差的形成机理,并进一步通过数值模拟寻求热偏差较小的燃烧器入射角度位置。数值结果表明,由于炉膛中的流动和传热是非线性的,存在非对称解,即使进行模拟时炉膛的几何结构和边界条件是完全对称的,炉膛内流体速度和温度分布仍然可能是非对称的,从而导致炉膛出口烟气侧的热偏差。数值结果还表明,改变燃烧器入射角度,能够改善炉膛出口热偏差。在本文所给出的计算条件下,燃烧器入射角为6°时,炉膛出口烟气侧热偏差相对较小。     

表面光散射法正十六烷高温热物理性质研究

为拓展高温下流体黏度和表面张力的测量,改进了原有的表面光散射实验系统,将实验的温度区间拓展至570K,改进后的系统在整个温区内测量黏度和表面张力的扩展不确定度分别为2%和1%(k=2)。利用新的实验系统研究了正十六烷在353~547 K温度范围内的黏度和表面张力,并利用实验数据分别拟合了温度倒数多项式和van der Waals方程,在全温度范围内实验值与方程的偏差均在1%之内。在较宽的温度范围内获得的正十六烷的高精度黏度和表面张力数据和方程,可以作为参考数据和方程,用于相关仪器的标定和检验。     

R143a气相黏度的实验研究

采用振动盘黏度计对制冷剂R143a的气相黏度进行了实验研究,温度范围为299～338 K、压力范围为0.1～2.69MPa,黏度测量的不确定度为±2.0%.利用得到的实验数据,拟合了R143a的气相黏度方程,黏度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.20%,最大偏差为0.97%,可以满足工程应用.     

用毛细管成像法测量液相扩散系数——等折射率薄层测量方法

本文提出了一种测量液相扩散系数的新方法. 该方法用透明毛细管构成液相扩散池, 利用毛细管成像法特有的折射率空间分辨测量能力, 通过直接观察和记录扩散介质的等折射率薄层在毛细管中的移动规律, 基于扩散过程遵循的Fick第二定律计算出液相扩散系数. 在25 ℃下研究了丙三醇和纯水间的扩散过程, 扩散系数的测量值与全息干涉法的文献报道值之间的相对误差为4.47%, 论文同时分析了折射率测量精度和毛细管管壁黏滞力对扩散系数的影响. 用毛细管成像法测量液相扩散系数具有样品需要量少、测量速度快、系统稳定性好的特点, 为快速测定微量样品的扩散系数提供了一种有效的新方法. 关键词： 扩散系数 液体折射率 毛细管成像法     

表面光散射法高黏度流体黏度测量机理

理论上求解了高黏度流体表面波的色散方程,发现此类表面波随无量纲数Y值增大,存在一极值点Y≈0.145,跨越该点时表面波的弛豫特征由指数衰减转变为振荡衰减,同时流体表面波的色散方程也发生根本变化。为了验证上述推论的正确性,利用表面光散射法研究了温度在286.27~373.32K范围内时高黏度流体邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)的弛豫特征和黏-温特性。结果表明:Y值随温度升高而减小,当Y0.145时,表面波以指数形式衰减且不传播,此时黏度测量值与文献值的平均偏差不超过±1.5%;当Y0.145时,表面波以振荡衰减形式传播,此时黏度测量值与文献值的平均偏差不超过±2%;当Y→0.145时,黏度测量偏差急剧增大,不能可靠地获得流体黏度。研究结果有助于认识高黏度流体表面波的弛豫特征,为利用表面光散射法精确、可靠地测量高黏度流体黏度奠定了基础。     

用液芯柱透镜快速测量液相扩散系数-折射率空间分布瞬态测量法

本文提出了一种快速测量液相扩散系数的方法, 该方法以液芯柱透镜作为液相扩散池和成像元件, 利用柱透镜成像过程中特有的折射率空间分辨测量能力, 只需记录一幅瞬态扩散图像, 根据图像的像宽与折射率的对应关系, 基于扩散定律快速计算出液相扩散系数. 实验研究了室温(25℃)下乙二醇和纯水间的扩散过程, 用折射率空间分布法测量了扩散系数, 和其他测量方法得到的结果进行了分析对比, 结果表明:用折射率空间分布法测量液相扩散系数具有数据采集耗时短(～20 ms)、测量速度快(<1 s)、精度高(相对误差<3%)和操作简单的特点, 为快速测定液相扩散系数提供了一种有效的新方法.     

低密度区二甲醚气相黏度的研究

采用振动盘黏度计对低密度区二甲醚的气相黏度进行了实验研究,温度范围为299～396 K、压力范围为0.1～1.2MPa,黏度测量的不确定度为±2.0%.利用实验数据,将摩擦理论与PR方程结合建立了二甲醚的黏度模型,黏度实验数据与模型的绝对平均偏差为0.40%,最大偏差为1.32%,可以满足工程应用.     

菱体型消色差相位延迟器延迟相位的方位效应

菱体型相位延迟器是高度消色差的λ/4相位延迟器.由于材料折射率色散的影响,在可见光范围内,仍存在2°的延迟偏差.为满足精确应用和测量的需求,从相位延迟的全反射相变理论出发,阐述了斜入射相位延迟原理,以菲涅耳菱体为例,分析了菱体型相位延迟器相位延迟随其入射角变化的规律性,结果表明:当光线非严格准直时,光的入射角对相位延迟量有明显的影响,延迟量不但对入射角变化敏感,而且还与入射光线的入射方位密切相关,呈不对称形式.当入射光的波长改变时,只需改变菱体延迟器的方位,让光线在菱体的前端面上斜入射,适当选取入射角,就可以补偿相位延迟的色散偏差,使同一菱体达到对不同波长都满足λ/4相位延迟.当角度调整精度Δi=±0.01°时,引入的延迟偏差不超过±0.009°,这一精度是其它石英波片或云母波片所不能比的.     

高功率密度激光宽角度阵列探测技术研究

为了提高探测器阵列靶的到靶激光功率密度测量范围及入射角度宽容性,从防护取样衰减结构出发,基于全反射与透射散射理论设计镀金铜基面板、光纤取样和散射片所组成的防护取样衰减结构。同时,将所设计的结构应用于探测器阵列靶系统。通过激光辐照靶面热分析、光线追迹仿真及激光逐点扫描实验,对系统抗激光损伤能力、角度特性及通道响应一致性进行分析测试。结果表明,该防护取样衰减结构可以承受高功率密度激光的长时间辐照;在0°～30°的入射角度范围内,实测角度特性系数经余弦校正后相对于正入射偏差小于4%;各通道单元间的响应不一致性标准差均小于2%。     

超高速碰撞天然白云石板产生闪光的实验研究

推导了碰撞产生闪光的射流起爆模型,并利用建立的光纤瞬态高温计测量系统和二级轻气炮加载系统,进行了碰撞速度相近、弹丸入射角度分别为45°和60°(与靶板平面的夹角)时球状铝丸超高速碰撞天然白云石板产生闪光现象的实验测试。实验结果表明:当弹丸为LY12铝、靶板为20mm厚的天然白云石板,碰撞速度分别为1.86km/s和1.96km/s时,弹丸入射角度为45°时的闪光强度峰值大于弹丸入射角度为60°时的闪光强度峰值。