表面光散射法液体黏度和表面张力实验系统研制

基于气液界面表面波理论和表面光散射原理,本文研制了表面光散射液体黏度和表面张力实验系统,实验系统包括,实验光路、耐高压样品池控温系统和数据采集和处理系统组成。实验系统压力测试范围为0~10 MPa,温度测试范围为283~400 K,温度波动度小于±10 mK/10 h。采用光频外差的方法提取液体表面波信息,并通过数值求解表面波色散方程获得液体黏度和表面张力。利用参考物质甲苯检验了实验系统,本文获得的黏度值与参考方程的最大偏差为1.3%,平均偏差为0.52%;表面张力值与拟合值的最大偏差0.39%,平均偏差为0.23%。通过不确定度分析,本文搭建的系统测量黏度和表面张力的不确定度为别为2%和1%。     

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.     

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.     

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.     

基于金刚石对顶砧的液体高压黏度测量

研制了一种基于金刚石对顶砧的液体高压黏度测量装置。该装置由金刚石对顶砧、显微镜和CCD探测器构成,利用红宝石荧光标定压力,通过落球法可简单方便地实现不同压力下液体黏度的测量。利用该装置,测量了高压下丙三醇的黏度,测量结果与已发表的实验数据吻合得很好,验证了测量装置的可靠性。     

基于金刚石对顶砧的液体高压黏度测量北大核心CSCD

研制了一种基于金刚石对顶砧的液体高压黏度测量装置。该装置由金刚石对顶砧、显微镜和CCD探测器构成,利用红宝石荧光标定压力,通过落球法可简单方便地实现不同压力下液体黏度的测量。利用该装置,测量了高压下丙三醇的黏度,测量结果与已发表的实验数据吻合得很好,验证了测量装置的可靠性。     

轴对称悬滴法液体表面张力实验系统

研制了悬滴法液体表面张力测量系统,该系统包括图像采集系统、耐高压实验本体和温度控制系统等.悬滴图像信息由高分辨率的CMOS相机采集,并利用Canny算法进行边缘检测,进而提取悬滴边界并进行坐标变换,以获取悬滴的轮廓坐标,采用坐标轮换法与Newton法结合实现悬滴边界的全轮廓拟合计算.实验系统的温度范围和温度波动度分别为:20~180℃,±0.01℃;压力范围为:0~20MPa.为了检验系统的可靠性和精确性,测量了正庚烷在温度范围为293.15~373.15K的表面张力.通过不确定度分析,测量流体表/界面张力的相对不确定度为0.22%.     

一种适用于烷烃高压液相黏度的推算模型

本文基于绝对速率理论和SRK状态方程,建立了一种可以精确计算烷烃高压液相黏度的推算模型。选取10种正构烷烃(C_1-C_(10))的液相黏度作为研究对象,温度范围为90~448 K,压力范围为0.01~254.4 MPa,利用本文所提出的黏度模型对其进行了计算。计算结果表明:本文的黏度推算模型对这10种烷烃黏度的计算值与实验值之间的平均绝对偏差小于3%,验证了模型的精确性。     

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。     

HFC-227ea液相黏度和密度的实验研究

利用振动弦黏度／密度计对1,1,1,2,3,3,3七氟丙烷（HFC-227ea）的黏度和密度进行了实验研究,温度范围为243．15-363．15K,压力范围为0．54-11．49MPa,黏度和密度实验测量的不确定度分别为4-2％和4-0．2％。利用获得的实验数据分别拟合了HFC-227ea黏度和密度方程。黏度实验数据与...     

自发布里渊散射法异丙醚音速的实验测量

本文研制了一套基于自发布里渊散射法的流体音速测量实验系统,分析得到该实验系统温度、压力测量的不确定度分别为0.02 K,10 kPa,音速测量的扩展不确定度为0.5%。测量了标准物质正戊烷310 K到470 K饱和液体和350 K到470 K饱和气体的音速,与文献值比较得到,该实验测量值的测量偏差为2.5%左右,验证了本实验系统的可靠性与稳定性。在温度为303.15 K~453.15 K,压力达5.5 MPa范围内,对燃料添加剂异丙醚的饱和液体和过冷液体的音速进行了测量,并依据实验数据给出了异丙醚音速的经验关联式,关联式的计算偏差为0.51%(饱和液体)和0.54%(过冷液体)。     

紧凑型全光纤内弹道弹速测量系统

 基于光电通讯领域中不断涌现出的高性能与带宽的光电仪器与器件,利用激光光束遮断原理,针对一级气体炮、二级轻气炮及火药炮等动高压加载手段,开展了内弹道弹速精密测量技术的实验研究,并研制一套紧凑型全光纤激光精密测量实验系统（简称：AFOBB-All fiber optical beam breakout）。通过百余发实验的工程应用,以及对实验数据的统计处理与分析表明,AFOBB系统完全满足精密物理实验的测试精度及可靠性要求,其速度测量的相对扩展不确定度小于0.8%,精确测量能力涵盖了几十m/s~7.0 km/s的弹速范围。     

制冷工质PVT实验系统研制及HFC-227ea蒸气压测量

本文介绍了一套自行研制的制冷工质PVT实验系统。该系统的温度控制采用改进的增量式数字PID算法,由自行开发的测控软件进行计算机实时测控。实验结果表明,在整个适用温度范围内温度测量精度可达±5mK。压力测量系统最大不确定度为±1.5 kPa。利用本装置,测量了HFC-227ea的蒸气压,并拟合了一个Wagner型蒸气压方程,结果与文献值吻合很好。     

振动弦粘度计研制及MTBE饱和液相粘度实验研究

本文研制了一套高精度振动弦粘度计,测量不确定度为士2%.用新研制的粘度计,对293.15～383.15 K温度区间内的甲基叔丁醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)饱和液相粘度进行了实验研究.利用本文实验数据拟合了甲基叔丁醚饱和液相粘度方程,方程和实验数据的平均和最大相对偏差分别为0.49%和1.21%,可以满足工程实际应用.     

高精度流体热物性实验系统及测试

高精度的流体热物性实验研究是新工质工程应用的必要基础,也是获取部分基础物理常量的重要途径(如声速法测量玻尔兹曼常数k、通用气体常数R).本文建立了高精度的流体热物性实验系统,包括温度测量和恒温系统、压力测量及真空配气系统,实现了实验系统的自动控制与数据采集.可用温度范围-40～180℃,不确定度为±5 mK;压力范围0～10 MPa,不确定度为±50 Pa(0～130 kPa),±100 Pa(130～3000 kPa),±0.01%(3～10 MPa).进行了HFC-227ea的饱和蒸气压验证性实验,结果表明本系统运行稳定,具有较高测量精度.     

流体PVTX性质测试虚拟仪器系统的研制

在对国内外现有流体PVTx性质测量实验系统的分析研究基础上,结合现有温度、压力及计算机自动化测试等技术,研制了有关的温度、压力等测量系统,同时利用Visual C++6.0开发了一套完整的流体PVTx性质测试软件,实现了PVTx性质测量的自动化,基本形成了一套较为完整的流体PVTx性质测试虚拟仪器系统。     

基于绝对速率理论的高压液体黏度模型

本文通过考虑压力对流体空穴形成能的影响,并引入参考状态项,对Macías-Salinas绝对速率理论黏度模型进行了改进,建立了一种适用于流体高压液相黏度的推算模型。新模型避免了因计算流体汽化焓与饱和状态下的压缩因子所引入的计算偏差,同时使模型形式得到了简化。利用该模型计算了15种流体在温度为90～440 K、压力为0.01～251.3MPa范围内的液相黏度,计算结果与文献值的相对偏差绝对平均值在2%以内,最大相对偏差绝对值小于9.4%,验证了模型的准确性。     

氧化镍（绿镍矿）等温压缩及高压相变研究

 本文采用DAC（金刚石压砧高压腔）装置，对氧化镍进行了静水压、非静水压、电导率测量等系统高压实验，获取了氧化镍等温压缩、高压相变及电导率压力效应的新结果，并在实验数据的基础上，对其高压相变与电性及磁性变化关系及体弹性模量作了分析讨论。     

用于绝对重力仪的落体旋转评估方法

介绍了一种自主搭建的测量落体在自由下落过程中旋转角速度的装置,评估了不同落体旋转角速度引入的旋转误差对重力测量的影响。针对具有旋转初速度的落体在真空腔内自由下落的运动模型,该装置采用光杠杆原理,将高精度位置传感器(PSD)作为光跟踪设备,研究并推导出落体由旋转所导致的反射光位移与下落时间的关系。然后,对PSD采集记录的时间位移曲线进行拟合,求解落体单次下落的旋转角速度值。在调整真空腔垂直度后,最大旋转角速度值可减小为16.88 mrad/s,引入的重力测值不确定度为0.57μGal,即该状态下落体的释放更加平稳。实验表明,该装置不仅可以进一步提升绝对重力仪中落体传动机构的装调精度,还可以对光学干涉绝对重力仪工作过程中的落体姿态进行监测,进一步降低落体旋转所引入的测量不确定度。