玉米秸秆生物油-柴油乳化油的燃烧特性

试验用生物油是玉米秸秆快速热解液化的产物,主要成分为含氧有机混合物和水,不宜直接作为燃料使用,但与柴油乳化后可实现其在发动机中应用.在一台未作改动的直喷式柴油机上研究了玉米秸秆生物油质量分数分别为10%(B10)和20%(B20)的生物油-柴油乳化油的燃烧特性.结果表明:与0号柴油相比,乳化油的滞燃期延长,预混燃烧放热...     

生物柴油及与正丁醇混合物的热物性实验研究

本文测量了常压下生物柴油及其与正丁醇混合物的密度、黏度和表面张力数据,温度范围分别为278~363K、313~363 K、293~353 K。对于密度测量,生物柴油的质量分数分别为80%、60%、50%、40%、20%;对于黏度测量,生物柴油的质量分数分别为80%、50%。同时采用不同模型对生物柴油及其与正丁醇二元混合物的密度、黏度、表面张力实验数据进行拟合,结果显示良好,拟合模型与实验数据的最大标准偏差分别为0.01%、1.56%、0.14%。     

2-2型PMNT/NFO复合磁电效应模拟

利用弹性力学模型,基于铁电相与铁磁相的本构方程,建立磁电复合材料的本构方程,推导2-2型非理想耦合的磁电双层、三层复合薄膜的纵向、横向磁电(ME)电压系数.研究铁磁相材料铁酸镍(NFO)和铁电相材料铌镁酸铅-钛酸铅(PMNT)复合的磁电效应,分析复合材料的磁电电压系数与PMNT体积分数、界面耦合参数、两相体积比及复合总层数的关系.结果表明两相材料的性能、体积分数以及耦合系数、复合层数都影响磁电电压系数.     

气力提升系统气液两相流数值模拟分析

污水处理、油田采油、液态金属冷却反应堆和磁流体动力转换器等领域采用气力提升系统有其显著优势.由于不同液体介质与气体介质密度对气力提升系统性能影响较大,因此本文基于Fluent仿真软件,采用欧拉模型、k-ω剪切应力输运湍流模型数值模拟了氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银及空气-水、氩气-水、氮气-水下气力提升系统内气液两相流动行为,分析了系统稳定时提升立管内气相体积分数、提升液体流量、提升效率、提升管出口处液体径向速度的变化规律.研究结果表明:1)氮气-水、氮气-煤油、氮气-水银系统中,提升管内液体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率越高;2)空气-水、氩气-水、氮气-水系统中,提升管内气体介质密度越大,提升管内气相体积分数越小、提升液体流量越大、提升效率峰值越小;3)提升管出口处提升液体径向速度随气体充入量的不断增加而整体波动升高,最终管轴中心附近液体速度较大,管壁附近液体速度较小.本文研究成果为污水处理、气举采油、液态重金属冷却核反应堆和磁流体动力转换器等应用领域的气力提升技术的优化提供科学的理论基础.     

基于激光诱导炽光法的生物柴油碳烟测量

生物柴油的原料多元化,制备出的生物柴油理化特性也大不相同,因此其污染物排放特性需进一步研究。本文利用基于消光法标定的激光诱导炽光技术来测量一系列生物柴油的碳烟体积分数,以探究含氧生物燃料与传统柴油掺混后的基础碳烟排放特性。结果表明,纯含氧生物燃料的碳烟体积分数峰值较低,仅为传统柴油的7.1%～30.5%。碳烟的形成随着生物柴油掺混比例增加而呈下降趋势,与含氧燃料掺混传统柴油的碳烟排放特性一致,而不饱和度较高的生物燃料更倾向于更多的碳烟排放。生物柴油产生的粒径颗粒相对较小,比传统柴油小了大约9.5%～41.3%。碳烟颗粒物形貌方面,生物柴油与传统柴油均呈现出团簇结构,而高饱和度的生物柴油产生的碳烟颗粒粒径相对较大,但数量密度较低。     

碳水混合物相互作用势及混合法则的实验研究和理论探索

 利用二级轻气炮加载技术研究了碳水混合物的冲击压缩特性。研究发现：冲击压力p低于19.0 GPa时,石墨与水混合物冲击压缩特性明显不同于金刚石与水混合物的冲击压缩特性;p大于23 GPa后,它们的特性十分接近;当p为52.9 GPa时,石墨与水混合物表现出反常的冲击压缩特性,压力增加而体积出现膨胀,这与高压下碳与水发生化学反应产生气体相关。还对碳水混合物的相互作用势及混合法则的选取进行了讨论。     

乙醇-水溶液中团簇分子的基元荧光光谱研究

采用高斯分解法对236 nm的紫外光激发乙醇体积浓度为10%～95%的乙醇-水二元混合物产生的荧光光谱进行分解,得到了荧光谱线里面所包含的基元峰,发现每种浓度溶液的谱线都是由8个基元高斯峰组成的,并获得了每个基元谱线的相对强度、峰值位置数据。对这些高斯峰及相应参数进行分析,并结合乙醇-水混合物的荧光发射机理得到了各种发光团簇的相对大小以及构象信息,进一步计算了它们各自的荧光主发射跃迁能。另外,还对高斯峰半高宽与溶液中分子间缔合形态之间的联系做了初步探讨。研究结果可为进一步研究乙醇-水二元混合物的微观结构和特性提供理论和实验依据。     

碳酸二甲酯与柴油混合物粘度的实验研究

利用密度瓶和玻璃毛细管粘度计,本文对293~353 K温度范围内的碳酸二甲酯与柴油混合物的密度与粘度进行了实验研究,得到了不同配比下碳酸二甲酯与柴油混合物的密度与粘度实验数据。利用得到的实验数据,拟合了不同配比下的碳酸二甲酯与柴油混合物的密度与粘度计算方程。根据Grunberg-Nissan方法,最终得到了混合物粘度的计算方程,此方程适用于碳酸二甲酯的比例不超过20％的情况,分析表明计算结果与实验数据的偏差小于5％,可以满足工程实际应用的需要。     

固体炸药爆轰的一种考虑热学非平衡的反应流动模型

基于固体炸药爆轰过程中化学反应混合区内的固相反应物与气相生成物处于力学平衡状态及热学非平衡状态的事实,提出一种考虑热学非平衡效应的反应流动模型来描述固体炸药的爆轰流动现象.该爆轰流动模型的主要特点是,在反应混合物Euler方程和固相反应物质量守恒方程的基础上,通过附加一套关于固相反应物的组分物理量的流动控制方程来表达固相反应物与气相生成物之间的热学非平衡效应.根据反应混合区内固相反应物与气相生成物这两种化学组分保持各自内能守恒的混合规则,并借助它们具有压力相等的性质以及满足体积分数总和为1的条件,推导获得的附加方程有：固相反应物的内能演化方程、体积分数演化方程及反应混合物的压力演化方程.这样,建立的爆轰模型包括：反应混合物的质量守恒方程、动量守恒方程、总能量守恒方程、压力演化方程,以及固相反应物的质量守恒方程、内能演化方程、体积分数演化方程.对所获得的爆轰模型方程组采用一个时空二阶精度的有限体积法进行数值求解,典型爆轰问题算例结果表明本文提出的固体炸药爆轰模型是合理的.     

Simulation Study on the Structure and Dynamics of Water in Sodium Tetrafluoroborate/Water

应用分子动力学模拟方法研究了室温条件下四氟硼酸钠(NaBF₄)/水混合体系中水分子的微观结构、IR光谱以及转动动力学. 考察了混合物体系中水分子的摩尔分数浓度分别为6.25%、25.0%、50.0%、75.0%、90.0% 和99.6%时体系的结构和动力学性质. 研究显示在不同水分子含量的混合物中水分子以自由分子存在,随着混合物中水分子摩尔分数的增加,水分子的转动和弯曲振动带红移,而O-H伸缩振动蓝移,混合物中水分子内和分子间的氢键和非谐性相互作用增强,分子平动和转动变得困难和缓慢,研究结果与实验观测一致.     

水-气-颗粒固体三相混合系统的流体动力学

按照经典物理中处理混合物的一般热力学方法, 将近年来报道的颗粒固体流体动力 学进一步推广到孔隙被水和气填充的情形, 建立了其自由能的初步模型. 水-气-颗粒三相体系是与岩土工程和地质灾害密切相关的材料, 但其经典宏观物理基础却一直未能全面澄清.目前用于分析这类混合物力学行为的基本工程理论含Darcy渗流定律、Terzaghi有效应力及其运动方程(即本构方程)等内容. 通过与经典物理对比, 本文澄清了渗流对应于不同相之间的质量扩散, 有效应力与这类材料特有的体积填充形式自由能有关, 这两部分内容工程与物理是一致的.目前的分歧具体体现在材料建模对象上, 前者认为是本构方程, 而后者是自由能和迁移系数. 该分歧的解决将是建立这类材料的连续介质物理基础、突破本构方法面临的困境的一个关键. 关键词： 颗粒物质 混合物 应力 流体动力学     

电热法测定冰的熔化热实验仪的研制

为了解决混合法测量冰的熔化热实验中热量损失的问题,设计了电热法测定冰的熔化热实验仪.真空保温杯和冰水混合物双重隔离实验对象,降低了冰与环境的热交换,通过移液管测量冰熔化成水的体积变化,进而测定冰的熔化热.     

准二维湿颗粒体系融化过程中的结构与缺陷

研究颗粒体系中的结构与缺陷对于研究固-液融化的物理机制具有重要的价值.本文实验研究了垂直振动下单层湿颗粒在固-液融化过程中的结构与缺陷.根据实验及理论分析构建了湿颗粒体系的接触模型,量化了准二维湿颗粒体系融化过程中颗粒的结构变化.然后以颗粒为点建立Voronoi图对颗粒体系的"相"转变进行研究,并引入了局部体积分数来确定融化过程中缺陷变化的临界状态.实验结果表明,颗粒系统在团簇的边缘开始发生缺陷,并呈现链状的缺陷对向中心蔓延的现象.并且,颗粒发生缺陷时七相缺陷颗粒的局部体积分数显著减小,明显小于五相缺陷和六角相颗粒的局部体积分数.对局部体积分数的分析表明,当最小局部体积分数φ≤0.6652时发生缺陷,当φ≤0.4872时颗粒系统发生从固体到液体的转变.     

三维荧光光谱差谱法测定柴油中的溶剂油

文章通过三维荧光光谱差谱技术研究了柴油中混有溶剂油的性质.这种技术可以快速分析出柴油中是否含有120#溶剂油,并对差谱后的三维谱进行体积分发现,总的体积与柴油中含有120#溶剂油的百分含量有一定的关系.这对于分析市场上柴油的真伪、维护市场稳定具有重要的意义.     

拉曼及近红外吸收光谱的燃油混合物量化分析

生物柴油是典型的"绿色能源",具备良好的环保性和燃料特性,通常与柴油混合使用在柴油发动机上。但是目前世界各国柴油与生物柴油混合的比例标准参次不齐,没有一个统一的标准,并且不同比例的柴油/生物柴油混合物具有不同的燃烧性能,也会对柴油发动机产生一定程度的影响。为了能够快速、准确的测量柴油/生物柴油混合物中的生物柴油浓度,近红外光谱和拉曼光谱在燃油检测方面已经得到广泛的应用。利用拉曼及近红外光谱对柴油/生物柴油混合物中的生物柴油浓度进行了量化分析研究。首先采集了柴油/生物柴油混合燃油的拉曼光谱及近红外吸收光谱,然后利用平滑、基线校正、归一化等方法对采集到的光谱进行预处理。从光谱图中观察到,在柴油/生物柴油混合物的拉曼光谱和近红外光谱中都有C=O特征光谱区域,且该光谱区域的光谱峰都随生物柴油的浓度增加而越来越明显。拉曼光谱中,随生物柴油浓度变化的主要C=O特征光谱区域是在1 743 cm~(-1)位置处的特征峰,在近红外光谱中,随生物柴油浓度变化的主要C=O特征光谱区域是在4 659 cm~(-1)处的特征峰。然后分别根据强度比方法和偏最小二乘(PLS)回归方法建立了相应的混合燃油中生物柴油浓度预测模型。结合强度比方法建立特征峰强度比的生物柴油浓度预测模型,由混合燃油的拉曼光谱和近红外光谱建立的C=O特征峰线性预测模型相关系数分别为0.947 2和0.996 2;结合偏最小二乘(PLS)回归法建立特征光谱区域的生物柴油浓度预测模型,由混合燃油的拉曼光谱和近红外光谱特征区域建立的相应预测集相关系数(R~2)分别为0.981 5和0.991 2,相应的预测均方根误差(RMSE)分别为0.093 7和0.012 9。结果表明,在混合燃油中,使用近红外光谱中的C=O光谱区域建立的生物柴油浓度预测模型会得到更准确的预测结果。     

离子液体[Emim]Br水溶液的密度和超额体积

离子液体作为一种新的环境友好的溶剂,拥有作为吸收式工质对的优良特性.本文对离子液体[Emim]Br及其水溶液的热力学性质进行了研究,使用DMA-55型精密数字密度计测定了[Emim]Br-水二元混合物在298.15 K,308.15K和318.15 K三个温度下全浓度范围内的密度数据,关联得出密度与组成和温度的关系式.计算了三个温度下混合物的超额体积,并用六参数Redlich-Kister方程进行关联.     

界面润湿性及固相体积分数对颗粒粗化动力学影响的相场法研究

利用多相场模型模拟了液-固两相体系中固相颗粒的粗化过程, 分析了界面润湿性及固相体积分数对粗化指数、粗化速率及颗粒尺寸分布的影响.结果表明, 不同固相体积分数下粗化指数基本不变, 但粗化速率常数及尺寸分布与固相体积分数及界面润湿性密切相关.在完全润湿条件下, 随着固相体积分数的增加, 粗化速率常数逐渐增大; 而非完全润湿条件下, 随着固相体积分数的增加, 粗化速率常数增大速度变缓, 且当润湿性较低、 固相分数较大时, 粗化速率常数还将随体积分数的增加而下降. 此外, 模拟结果表明各种润湿条件下颗粒的尺寸分布均随着固相分数增加而变宽, 分布峰值降低, 但非完全润湿条件下峰值下降变缓.模拟结果为理解不同实验观测结果之间的分歧提供了依据. 关键词： 粗化 相转变 相场法 润湿性     

变物性参数对微通道内纳米流体强制对流换热的影响

对二维微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行了数值研究。主要研究纳米流体的变热物性参数、纳米粒子体积分数φ和Re数对纳米流体强制对流换热的影响。研究表明:在Re数和纳米颗粒体积分数φ一定时,变热物性参数纳米流体比定热物性参数纳米流体在微通道内的强制对流换热强。在Re数一定时,随着纳米粒子体积分数φ的增加,纳米流体换热性能增强。在纳米粒子体积分数φ一定时,随着Re数的增加,纳米流体的换热能力也随之增加。     

离子液体中聚氧化乙烯(PEO)相变过程中的氢键效应

我们把Flory-Huggins模型推广应用到聚合物/离子液体体系,研究聚氧化乙烯(PEO)在离子液体[EMIM][BF_4]中相变过程中的氢键效应,理论模型考虑了三种类型氢键(Ⅰ型:PEO-[EMIM]~+氢键,Ⅱ型:PEO-[BF_4]~-氢键和Ⅲ型:[EMIM]~+-[BF_4]~-氢键)的形成,分析了三种类型的氢键分数随温度、 PEO体积分数的变化.研究发现,三种类型的氢键分数随温度的升高而减少.在较小PEO体积分数条件下,增加PEO体积分数,Ⅰ型、Ⅱ型氢键分数轻微地减小;在较大PEO体积分数条件下,增加PEO体积分数,Ⅰ型、Ⅱ型氢键分数急剧减少.Ⅲ型氢键分数随着PEO体积分数的增加而急剧降低.由于三种氢键效应,第二维里系数A_2随温度的增加而减小.通过计算分析不同分子量的PEO在[EMIM][BF_4]中的相图发现,在PEO体积分数较低的条件下,Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型氢键是PEO相变的主要驱动力;在PEO体积分数较高的条件下,Ⅰ型和Ⅱ型氢键在PEO相变过程中起到主导作用.     

空气在含氧燃料及其添加剂混合物中的质扩散系数测量

采用Mach-Zehnder数字实时激光全息干涉法流体质扩散系数实验系统,对常压下温度范围为278.15～338.15K内空气在不同配比的碳酸二乙酯-正庚烷、乙醇正庚烷混合物中的质扩散系数进行了实验测量。同时,依据实验数据建立了质扩散系数与碳酸二乙酯-正庚烷、乙醇-正庚烷混合物质量分数和温度的关联式。