阵列喷嘴干冰喷雾冷却特性数值研究

针对高热载荷电子设备散热冷却问题,开展阵列喷嘴干冰升华喷雾冷却特性数值模拟研究。分析了阵列喷嘴入口速度、喷雾高度和模拟热源加热热流密度对干冰喷雾冷却特性和温度均匀性的影响。结果表明：入口速度50 m/s时,热源表面平均温度达到最低值276.3 K;喷雾高度为3 mm时,热源表面的温度均匀性效果最佳。提高干冰入口速度和降低喷雾高度可强化冷却效果和热源表面热均匀性,模拟热源加热热流密度对干冰喷雾冷却换热系数影响不明显。     

冷冻干燥中升华界面移动的微CT实验研究

采用微CT扫描仪的扫描成像,图像重构及灰度值分析技术对不同厚度苹果片冷冻干燥的升华过程进行实验观察,分析了界面的移动特性.结果表明,对于单面传导加热的升华干燥过程,物料升华不仅在顶面进行,与搁板接触的底面以及侧面也会有水蒸气逸出.厚物料在升华过程中有一个明显的球形冻结区,升华界面呈三维模式逐渐向物料几何中心收缩.无论物料厚薄,刚开始升华干燥速率比较快,随着干燥层的增厚,升华过程的热质阻力增大,升华速率减慢.     

挖掘实验内涵 提升实验教育功能

1问题的提出"楞次定律"是高中物理的难点之一,主要体现在规律的表述很隐蔽.通过何种教学手段,采用什么样的教学方法,可以使学生深刻地理解该规律的内涵,是我们一线教师都在思考的问题.笔者就此问题进行了深入地思考,并阅读了大量的教学案例及教学实录,结果发现了一个有趣的现象,几乎所有的教材都是采用了实验探究式教学,而近期大量的课堂实录则是采用"环形电流等效小磁铁"的等效法.以下就是两种教学方法的大致教学过程.     

碘升华和凝华实验的2种改进方法

使用自制装置,改进了碘升华和凝华实验,可以同时观察到升华和凝华现象,且实验装置简单、现象直观.     

石英基片精密干冰清洗效果的红外光谱差示法

使用红外透过差示光谱法,对低羟基石英基片上的有机物吸收峰进行了定量测量表征。从理论上研究了该方法的可行性和特点,并初步检验了该方法的灵敏度。利用这种手段采集了大量真空精密干冰清洗石英基片的数据,统计发现这些数据能够体现一定的规律性:干冰清洗有机物的效果与原始污染状况紧密联系,某一时刻污染物越多,清洗效率越高;无机物或大颗粒的混入会降低有机物清洗效率;表面形态也能够影响清洗效率。这些成果证明了该定量表征方法的正确性和实用性。实验过程和所得结论表明,将清洗初始状态控制在相对一致的状态下,是精密干冰清洗定量研究和工程化参数优化的一个重要因素。     

关于升华和凝华实验的改进

笔者认为教材中关于升华和凝华的实验存在一些问题和弊端 ,对此实验做了以下改进 .取医用小药瓶 ,将其端部破一小孔 ,将药液倒出(或用注射器吸出 ) .将瓶洗干净 ,待内部干燥后 ,放入一小粒碘 .用木夹夹住小瓶 ,在酒精灯上加热小瓶底部 ,使碘升华 .当药瓶为紫红色时 ,立即加热瓶口 ,当瓶口烧红软化后 ,用铁镊子快速将瓶口封严 .用同样方法制造出 2 0～ 30个这样的升华瓶 ,供学生分组实验时使用 .改进后的实验有以下优点 :1 )可获得直观的升华和凝华现象 ,加热时瓶是紫色的 ,停止加热 ,过几十秒后瓶是白色的 .2 )将小药瓶放在手中握一会 ,瓶子…     

干冰气垫器

课堂演示实验做得好与否,对教师的讲课效果有很大关系。不少力学实验要在没有摩擦或摩擦非常小的情况下进行才能收到良好效果。为了进一步提高教学质量就必须采取新的手段尽量减小摩擦。目前减小摩擦的方法有多种,如气轨、气桌、磁垫和干冰气垫等等。气轨、气桌效果还不错,但整套仪器设备很沉重,不便于随时搬动,所配气泵的噪音和振动都很大,影响别的教室上课和学习。考虑到这些因素,去年我们研制了干冰气垫器。它的特点是轻便无噪音,很适于演示一些力学实     

如何应对“测定动摩擦因数”实验——兼论高中物理实验教学

设计型实验已成为高考物理实验的新热点,在近年高考中屡次出现,它要求学生将已掌握的物理知识和实验技能创造性地应用到新的实验情境中,是对学生综合处理实际问题和创造性思维能力的检验.文中针对"测定动摩擦因数"这一实验近两年的有关高考题,从平衡、牛顿定律、功能关系进行归纳说明,从而悟出在实验教学中,应当对实验进行创新、完善、拓展,注重实验过程教学,增强实验的探索性、综合性,使之更贴近对实际问题的解决,培养学生的创新能力.同时在实验的各个环节不失时机地从多角度进行设问,最大限度地开发学生的思维和发展学生的创新能力.     

“探究磁体周围磁场”系列实验的研究与重构

对"探究磁体周围存在磁场"系列实验进行对比研究,总结各实验器材的优缺点.根据对各实验的分析,寻找"磁场"教学的难点,基于学生的认知起点,采用科学方法重构物理实验.对实验进行整合、重构,培养科学思维,揭示磁场分布的物理本质,弥补了原器材存在的不足,达到了一个较理想的实验效果.     

气体扩散方程解析解及在测定分子间势能的应用

设计了一新颖的分子动理论实验装置,根据求解在约束条件下的气体扩散方程的解析解和气体分子在升华时会对容器底部产生作用力的特点,设计了一种新颖简单的实验器材来测量分子间相互作用的势能,其实验曲线符合理论数据,误差分析后的补偿曲线所得结果可较为精确地与理论结果吻合。本实验常温下即可进行,且精度较高,适合快速材料性质测定及大学物理教学,以解决大学物理演示实验课关于学气体动理论的实验数量较少,且往往只涉及对热学微观过程的宏观模拟,而很少涉及气体动理论的实验,导致学生学习不够深入的问题。有利于学生对分子运动学问题的深入探索。     

试行"三课"教学模式培养学生自学能力

为提高教学效率和教学效果,我们对教学模式进行了探索和创新,采取"课尾巧设问题,课中演示实验,课堂引导自学"的"三课"教学模式,力争"授人以渔",收到了较好的教学效果.学生学得生动活泼,在"问题"、"实验"和"引导"的作用下,学生观察问题、分析问题和解决问题的能力得到加强,能主动地拿起"钥匙"去打开知识的大门.下面以工科中专物理教材组编写,陕西省中专物理编写组修订的<物理>(第三版)上册"3-1曲线运动"和"3-2运动叠加原理平抛运动"的教学过程,谈些体会.     

冻干猪主动脉过程中升华界面移动特性实验研究

利用微CT扫描技术对猪主动脉在冷冻干燥保存中升华过程进行观察,分析升华界面移动特性,并使用质构仪对猪主动脉冻干前后力学性能进行检测。结果表明:干燥过程中对物料底部进行加热,升华是在外表面和内表面同时进行的。升华界面随干燥时间推移不断向壁面中心靠近。升华刚开始物料干燥速率比较快,界面移动明显,随着干燥层增厚,传质阻力增大,升华速率减慢,界面移动变化较小。质构实验对力学性能检测结果显示血管经冷冻干燥后其弹性和耐压性等与新鲜猪主动脉相比基本得到保持。     

加速可靠性试验中LED寿命的快速评估

对于大功率LED产品而言,由于其寿命较长,采用传统的方法测定其寿命需花很长时间,一般采用加速可靠性实验来对LED产品寿命进行测试推断。目前的LED加速寿命测试多采用离线的方法,存在数据样本少、不能准确地反映真实衰减情况的问题.本文提出了一种在线测试的方法,并利用此方法对LED模块的加速寿命进行了推断.实验结果证明,采用在线测试方法可以有效地减少实验时间,达到快速评估高温加速可靠性试验中LED寿命的目的.     

“半波损失”的实验研究

利用光的干涉现象,通过在半平玻板上涂敷光密介质获得了有错移的明暗相间的干涉条纹,直观地展示了"半波损失"现象.然后推导出干涉图样分布方程,并结合实验数据计算出不同介质表面反射时产生的额外光程差,从而定量地分析了"半波损失"现象.同时基于导出的干涉图样分布方程对实验结果进行了计算机模拟,从另一个角度说明了"半波损失"现象.     

谐波锁模掺铒光纤激光器的稳定性研究

对谐波锁模掺铒光纤激光器的稳定性进行了实验研究.采用再生锁模技术控制腔长变化对稳定性的影响,提出了在腔内利用缠绕光纤法替代保偏光纤以获取偏振稳定机制的方案,并进行了相关实验.利用自相位调制＋频谱滤波抑制超模噪音,实验中当抽运功率在50 mW以上时就足可以抑制超模噪音.实验结果表明:采用以上三种措施能够较好地解决影响谐波锁模光纤激光器稳定的温漂、偏振起伏和超模噪音问题,从而大大提高了谐波锁模光纤激光器的稳定性.     

两道值得回味的实验题

物理学是一门以实验为基础的学科，大凡物理规律的发现都得益于实验，在实验中直觉得到升华，理性得到验证．而测量作为实验的基础是定量研究必不可少的，但是有一类物理量的测量用常规的方法往往是“山穷水尽”，对这类问题历史上物理学家大致采用两种方法，一用平常的器材、精妙的实验思想，化难为易；二是采用科技的优势．     

基于Excel的普朗克常量测定实验的数据处理

为了解决实验中确定截止电压随意性强和结果误差大的问题,应用易于学生掌握的Excel软件对实验数据进行拟合,通过得到拟合曲线的微分方程确定光电流变化率的"拐点",客观获取准确截止电压,简单快速地得到较好实验结果.     

新型固体热胀冷缩综合演示仪与相关物理原理的讨论

固体热胀冷缩实验一般都采用"金属环+金属球"进行演示.本文对该演示实验相关物理原理进行了深入研究,并利用固体热胀冷缩特性作为"激光电路系统的通断控制"开关,利用"光路的微小放大作用"显现固体热胀冷缩的效果,研制出一种新型固体热胀冷缩综合演示仪.     

液体比热容测量散热修正新方法研究

针对目前实验测量液体比热容时存在的操作步骤复杂、计算工作量大、结果不精确等一些问题,介绍了一种利用实验曲线积分对液体比热容进行计算及散热修正的新方法.采用此方法,可以在测量描绘升温曲线的基础上精确地对测量液体的比热容进行散热修正与计算.实验结果表明,此方法不但省去传统方法中自然降温的过程,简化实验步骤,而且提高计算结果...     

AlN晶体物理气相传输法生长坩埚的热场分析

采用物理气相传输法在钨制坩埚上制备AlN单晶.通过采用COMSOL软件中的固体传热和磁场模块,对AlN晶体生长的坩埚的热场进行仿真,同时针对不同的线圈直径以及不同的线圈位置对坩埚热场的影响进行模拟,提出了相应的处理方式.结果表明:当线圈直径增大,坩埚结晶区和升华区的温度在相同的加热时间下会增加,并且增加的温度存在峰值.当线圈的垂直位置发生变化的时候,结晶区和升华区的温度场也会发生变化,从上向下移动的过程中仍然存在温度的峰值,并且结晶区和升华区的温度关系会发生翻转,导致温度梯度阻碍晶体生长.在晶体生长过程中升华区和结晶区的温度关系依旧会发生翻转.但是通过线圈跟随籽晶表面生长层的变厚而同步移动,可以保持相对稳定的温度关系,维持晶体正常持续生长.