热水喷泉的理论与实验研究

通过实验研究莫尔吸量管吸入部分热水的热水喷泉现象,并自行设计实验装置避免人手扳动时抖动莫尔吸量管,从而形成连续水柱.根据范德瓦耳斯方程结合伯努利方程对喷泉喷射高度进行了理论推导和数值计算,通过多项式拟合方法来解决喷泉传热温度不易测量的问题,再探究多种实验参数对喷射高度的影响.根据实验结果:喷射高度与温度成正比;吸水量约为莫尔吸量管的30%~45%,喷嘴的直径越小,热水喷泉的喷射高度越高.     

热水喷泉现象及其理论研究

为了探讨热水喷泉现象中各种因素对水柱最大喷射高度的影响,以莫尔管为基本实验装置,采用控制变量法,通过对一系列梯度数据的测量,得到了最大喷射高度随热水温度、吸水高度等参量的变化规律。为了探讨喷射机理,基于喷水过程中的动能定理,建立一个最大喷射高度与相关量关系的理论模型,数值计算了上述实验条件下的最大喷射高度,并与实验数据进行比较,结果表明:实验测量结果与理论模型的计算结果符合得较好。该研究进一步揭示了热水喷泉现象中的复杂运动机制。     

莫尔吸量管热水喷泉现象的研究

建立了薄壁大孔口流线型管嘴出流模型,并推导了莫尔吸量管中吸入部分热水后产生喷泉的最大喷射高度表达式.讨论了吸水体积、热水温度和吸量管直径对最大喷射高度的影响,并分析了影响最大喷射高度的因素.实验结果表明:热水温度愈高,吸量管直径愈大,喷泉高度愈大.在影响莫尔吸量管喷泉高度的因素中:流体流动状态对其影响最大,流体在管中与壁面发生碰撞对其的影响程度次之,其次是流体传热对喷射高度的影响,流体本身物性、空气阻力对喷射高度的影响最弱.     

希罗喷泉动力学分析

本文构建了一个希罗喷泉系统,利用修正后的非定常伯努利方程及连续性方程,在层流与非定常的基本假设下,解出其动力学方程;使用Mathematica软件并结合实验参数进行数值求解,推导了喷射高度随时间的理论变化关系,并探讨了喷射瓶的相对放置高度、横截面积、喷射管道直径以及喷口高度等参量对喷泉高度的影响.同时运用Tracker软件追踪喷泉高度,建立了空气弹簧的模型,完成了理论与实验的相互验证.     

太阳能辅助CO2热泵与制冷系统实验研究

本文设计了一种太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳热泵空调热水系统,包括太阳能集热系统,二氧化碳热泵系统以及室内室外换热系统;针对春夏秋冬不同天气条件,可采用制热、制冷,热水、制热 热水、制冷 热水五种运行模式,实现热水和空调两大功能.利用搭建的太阳能辅助空气源跨临界CO2热泵热水与空调系统实验台,进行了水-水热泵与制冷循环系统、空气-水热泵与制冷循环系统以及太阳能辅助的热泵循环系统实验研究.结果表明;气体冷却器出口温度越低,系统的性能系数越高;蒸发温度的升高同样也会提高系统的性能系数;在冬季夜间利用太阳能集热系统作为辅助热源可有效提高蒸发温度,同时延长蓄热水箱使用时间,满足整个夜间供热需求.     

拉曼喷泉原子钟

利用托曼光场代替喷泉原子钟的微波腔实现拉曼喷泉原子钟.将分离托曼光场技术与冷原子喷泉技术相结合.避免了存真空腔内放置微波腔,简化了真空系统.同时还保持了很高的准确度.采用半经典理论研究了冷原子喷泉与托曼光场的相互作用过程.得到了冉赛(Ramsey)条纹.比较了托曼喷泉原子钟与热铯束拉曼原子钟,前者有更小的体积和功耗,其精度可能达到或超过商用小铯钟.还比较了拉曼喷泉原子钟与微波喷泉原子钟的差别,分析了光子反冲的影响,提出利用同向传播和相向传播的两台拉曼原子钟测最精细结构常数.     

基于双相延迟模型的飞秒激光烧蚀金属模型

为了分析飞秒激光烧蚀过程,在双相延迟模型的基础上建立了双曲型热传导模型.模型中考虑了靶材的加热、蒸发和相爆炸,还考虑了等离子体羽流的形成和膨胀及其与入射激光的相互作用,以及光学和热物性参数随温度的变化.研究结果表明:等离子体屏蔽对飞秒激光烧蚀过程有重要的影响,特别是在激光能量密度较高时;两个延迟时间的比值对飞秒激光烧蚀过程中靶材的温度特性和烧蚀深度有较大的影响;飞秒激光烧蚀机制主要以相爆炸为主.飞秒激光烧蚀的热影响区域较小,而且热影响区域的大小受激光能量密度的影响较小.计算结果与文献中实验结果的对比表明基于双相延迟模型的飞秒激光烧蚀模型能有效对飞秒激光烧蚀过程进行模拟.     

热声发动机核心单元热功转换性能的研究

最近我们研究小组提出了一种声学共振行波热声发电机,它由三个相同的热声发动机核心单元,三台直线电机通过细长的谐振管连接起来。为了考察单个热声发动机核心单元的热功转换性能,我们搭建了热声发动机核心单元热功转换性能测试实验台。该实验台由两台压缩电机,热声发动机核心单元和两台膨胀电机组成。通过改变膨胀电机的电容和电阻,可以改变膨胀电机的阻抗,从而改变热声发动机核心单元的热功转换性能。经过模拟,我们确定了核心单元最佳工作阻抗范围.实验中当负载阻抗幅值为1.19×10~7 Pa·s/m~3,相位为60°时,获得最高净声功1046W和最高热声效率25.52%。由于热声发动机核心单元的漏热,实验结果和模拟结果在热声效率上相差较大。     

158A GeV Pb+Pb反应中多粒子产生的双源统计模型分析

提出双源统计模型并用它研究了158A GeV Pb+Pb反应中多粒子产生.模型很好地描述了实验,同时给出一个合理清晰的物理图像.反应系统由一个热而小的内源和一个大而较凉的外源构成.外源具有类弹和类靶特征,内源具有反应中心区特征.在freeze-out时系统仍处于膨胀中.     

土壤源跨临界CO_2循环空调和热泵系统实验研究

设计并搭建了太阳能辅助土壤源跨临界CO_2空调与热泵热水实验系统,通过水路阀门的控制,可以使系统工作在制冷工况、制热工况、热水工况、制热+热水工况、制冷+热水工况等模式下。进行了多组利用土壤源制热工况实验,取得了很好的实验结果和较高的性能系数;实验结果验证了理论分析结果。实验过程中监测到地埋管系统测温点的温度不断下降,分析了温度下降的原因并提出了下一步实验方案。     

微型光热驱动机构的光热膨胀理论模型与实验研究

提出和发展了一种基于微尺度光热膨胀效应的微型光热驱动机构.建立了膨胀臂的微尺度光热传导与膨胀的物理模型,利用有限元分析和数学物理方法,推导出膨胀臂的一维温度分布表达式及光热膨胀量和偏转量的计算公式.利用准分子激光微加工系统设计制作了一个长度为1200?μm 的微型光热驱动样机,根据激光和样机的相关参数,计算得到光热膨胀量与激光功率之间的理论关系曲线.实验结果表明,微型光热驱动机构的光热偏转量（对应于膨胀量）与照射到膨胀臂上的激光功率近似成线性关系,实验曲线与理论模型及计算结果符合良好.在理论和实验研究基础上,作为光热微驱动的应用实例,设计并加工制作了一个双向微开关型光热驱动机构,并通过实验实现了双向微开关功能. 关键词： 光热膨胀臂 微驱动机构 光热传导模型 激光     

NaCl溶液静态闪蒸泡沫层膨胀规律的实验研究

本文搭建了静态闪蒸实验台,对不同初始参数下NaCl溶液静态闪蒸过程中的泡沫层膨胀规律开展了初步地实验研究和理论分析。实验中,过热度为2.9~30 K,初始液膜厚度为0.1 m、0.2 m,溶液初始质量分数为0.2~0.25。实验结果表明;在较大的过热度或者较小的初始液膜厚底下,泡沫层膨胀开始较早,且膨胀较快;而溶液浓度对泡沫层膨胀规律几乎没有影响。此外,本文根据气泡生长理论和质量能量平衡建立并推导出了泡沫层膨胀规律计算模型,实现了对泡沫层高度随时间变化规律的计算,与实验结果吻合得较好。     

可膨胀过热水系统多气核演化过程与临界过热度分析

使用分子动力学方法,研究过热水系统均质沸腾核化过程.采用Langevin 动力学方法控制体积可变系统的温度与压力,更好地模拟了沸腾实际物理过程.得到了液相系统体积连续膨胀、分子间距逐渐增大,最终稳定在汽相的现象学规律.当过热温度较高时,亚稳态液相系统可能在局部形成不同大小的近球形区域：气核,这些气核是不稳定的,处于不断演化之中.通过分析分子所受引力与斥力的共同作用,得到了气核形成与消亡以及多个气核融合的机理.比较了模拟结果与经典沸腾理论的差异,提出了气核生长是比气泡生长更为微观过程的认识.通过研究不同过热 关键词： 过热水系统 分子动力学 气核 临界过热度     

关于不可逆卡诺循环一些问题的讨论

文献[1]在内可逆卡诺热机模型的基础上,考虑了绝热压缩和膨胀过程中的不可逆性,引进所谓完全不可逆卡诺热机模型,并声称对卡诺热机中的不可逆性进行了全面分析.尽管所用的“完全”、“全面”等词不尽妥当,甚至文中有些结论不对,但所引进的模型并不违背热力学基本原理,且有一定的意义,由它可初步分析传热以外的其他不可逆性对不可逆卡诺热机性能的影响.指出文献[1]中的一些问题是有必要的,但文献[2]认为“不存在这种不可逆卡诺循环”则出于误解.臆测“其他文献上对卡诺循环不讨论压缩膨胀过程的不可逆性”也不符合事实.实际上,国内外都有讨论…     

纳米固体Ag在高温下的热膨胀行为

在室温至217℃的温度范围内对纳米固体Ag的热膨胀行为进行了实验研究.结果表明:制备态的纳米Ag(平均粒度25nm)的膨胀在温度低于100℃时主要是真实热(由原子的非简诣热振动引起的)膨胀,高于100℃时,出现与热焓释放过程相关的不可逆膨胀,随温度的升高此不可逆膨胀的贡献逐渐增大.经(以5K·min~(-1)升温至217℃)退大处理后的纳米Ag(平均粒度28nm)在实验温度范围(50关键词：     

气体膨胀做功热能减少实验的改进

初中物理课本第二册第五章第四节改变物体热能的方法一节教材在说明气体对外做功消耗了热能时,设计了气体膨胀做功使气体热能减少的实验.我在教学过程中,觉得这个实验只说明了气体膨胀能够做功,并不能说明做功过程中消耗了水蒸汽的热能.为了使学生能够看到气体膨胀做功,热能减少,笔者在教学时补充了一个气体膨胀做功,温度降低的演示实验,用以说明气体膨胀做功热能减少.在这个实验中,学生能够通过温度计上指针示数变小直接观察到气体热能在减少,取得了较满意的效果.今向大家介绍如下.     

一个膨胀的热核物质的双轻子谱

本文研究了膨胀的热核物质的双轻子谱.将它与来自热夸克物质的谱相比,人们可以发现它们是十分不同的.特别是,前者随初始温度或粒子密度的变化是单调的,后者则是非单调的.这可为实验上判断夸克相变的发生提供理论上的预言.     

水的姆潘巴效应

相同质量的热水和冷水被放置在同一冷却环境下,热水比冷水结冰快的现象被称为姆潘巴效应.笔者认为水的上表面温度相对较高,即"热顶效应",是发生姆潘巴现象的重要原因,而水的高度越小则越容易形成热顶.文章通过实验表明,水的水位高度较小更容易发生姆潘巴现象.     

准分子激光蒸发YBa2Cu,sub>3C7-x靶产生等离子体的膨胀过程研究

对XeCl准分子激光蒸发YBa2Cu3O7-x陶瓷靶产生的等离子体进行了实验和理论研究.利用发射光谱,分辨出等离子体内的各种粒子.并对各种粒子进行了飞行时间谱测量.在实验的基础上,建立了一个等离子体的膨胀模型.计算结果与实验符合较好.     

热水喷泉现象的理论研究

研究了莫尔吸量管中吸入部分热水产生的喷泉现象,应用伯努力方程得到最大喷射高度的表达式,讨论了吸水高度、平衡温度及喷嘴孔径对最大喷射高度的影响.通过多项式拟合求得平衡温度与吸水高度的关系式,解决了平衡温度不易测量的难题.