气泡在内置交错矩形肋管道中自由上升的FTM直接数值模拟

采用直接数值模拟的FTM（Front-Tracking Method）方法研究在重力作用下单气泡在竖直内置矩形肋管内的自由上升.选择矩形肋的肋高、肋距与方管宽度的比值作为管道几何特征值,用莫顿数作为流体特征参数,分析不同肋高、肋距及莫顿数情况下的气泡自由上升,研究不同几何特征及流体参数对气泡运动轨迹的影响.研究表明：在矩形肋片的影响下气泡上升时形状不对称,存在水平方向位移,表现为"蛇形"上升.这种现象与管道几何结构及气泡周围流体性质有关,肋高越大,现象越明显;气泡周围流体的粘度越小,水平方向位移越大.     

Extraction and verification of coherent structures in near-wall turbulence

According to the characteristics of coherent structures in near-wall turbulence, an accurate extraction and verification method is developed based on wavelet transform (WT) and correlation analysis in this paper. At first, the fluid field of a turbulent boundary layer is measured precisely in a gravitational low-speed water tunnel. On the basis of the distribution of the coherent structures, velocity data of three test points are selected and analyzed, whose dimensionless heights are 20.8, 33.5, and 42.6. According to the frequency range of power spectrum density (PSD), coherent and incoherent structures are both extracted from the original signals using continuous and orthogonal wavelet transforms. To confirm the validity of the extracted signals, the probability density function (PDF) of each extracted signal is calculated. The result demonstrates that the incoherent structures obey the Gaussian distribution, while the coherent structures deviate from the Gaussian distribution. The PDFs of the coherent structures and the original signals are similar, which shows that the coherent structures make most contributions to the turbulence. For further verification, a correlation parameter between coherent and incoherent structures is defined, which evidently proves the validity of the extraction method in this paper.     

搅拌-超声氧化锆纳米管脱色降解甲基橙的研究

采用阳极氧化法在有机溶液中制备氧化锆纳米管,以搅拌-超声方法研究其对甲基橙的脱色降解性能.实验采用不同pH值的甲基橙溶液,发现氧化锆纳米管对较强酸性的甲基橙溶液有较理想的脱色降解效果.对比氧化锆粉体、纳米管未退火、退火后(600℃)三种材料,退火后的氧化锆纳米管的脱色降解性能整体最佳.XRD测试显示退火后氧化锆纳米管阵列呈现单斜和四方相的混合体.通过FTIR测试脱色降解后的氧化锆纳米管阵列,显示材料中已经不存在甲基橙分子结构,对比研究发现醌式结构和偶氮式两种结构下脱色降解机理相同.     

Removing paint from a metal substrate using a flattened top laser

In this paper,we investigate laser cleaning using a flattened top laser to remove paint coating from a metal substrate.Under the irradiation of a flattened top laser,the coating paint of the metal substrate can be removed efficiently by laser induced ablation,stress,and displacement force.The temperature distribution,stress,and displacement are calculated in the coating layer and substrate using finite element analysis.The effects of a Gaussian laser and a flattened top laser and the results of different diameters of laser spot are compared.The investigation shows that the flattened top laser can reduce the substrate damage and enhance the cleaning efficiency.This method meets the need of large area industrial cleaning applications by optimizing the flattened top laser parameters.     

电子束泵浦钙钛矿纳米晶随机激射的瞬态发光特性

为了满足瞬态光学系统对瞬时显像技术的要求,提出了一种基于钙钛矿纳米晶随机激射的瞬时发光方法.从CsPbBr3纳米晶薄膜的制备与表征出发,分析了该类有源薄膜的制备方法与手段.结合应用需要,设计了以微通道板为核心的电子束泵浦结构,并通过实验验证了CsPbBr3纳米晶薄膜在电子束泵浦下的激射效果,分析了其激射原理与物理现象.最后通过瞬时光泵浦的方法验证了CsPbBr3纳米晶薄膜的瞬时优势.该新型显像薄膜的瞬时探测系统中,不但具有较好的瞬态特性与时间分辨率,而且还可以利用电子束泵浦诱发激射来形成第二级的光放大,进而提升器件的整体探测能力.     

超疏水沟槽表面通气减阻实验研究

减阻是解决航行体提速和增程的主要技术途径之一, 对缓解日益严峻的能源危机极为重要. 在重力式管道实验系统中, 测试给出了湍流状态下不同通气速率时减阻率随雷诺数及沟槽无量纲间距的变化规律和气膜铺展状态, 对比分析了单纯超疏水表面与超疏水沟槽表面上通气时减阻效果的差异.实验板材质为无色亚克力, 沟槽结构采用机械方法加工, 并在表面喷涂超疏水涂层. 结果表明, 持续通气能解决超疏水沟槽表面气膜层流失问题, 实现气膜层长时间稳定维持; 恒定雷诺数下, 随通气速率增大, 超疏水沟槽表面气膜铺展更趋均匀, 减阻率上升; 由于通气速率影响气膜横向扩展能力, 致使恒定通气速率下, 减阻率随雷诺数的变化呈现两种模式; 在固定雷诺数及通气速率时, 减阻率随沟槽尺寸的扩大先增后减, $S^{+}\approx 76$时减阻率最大. 分析其原因在于, 沟槽结构增大沾湿面积的同时, 显著提升了通气状态下超疏水表面气膜层的稳定性, 因而展示出与超疏水表面和沟槽表面均不相同的减阻规律, 且效果更佳.      

电喷雾串联质谱法分析阿托品及其代谢物

应用液相色谱-电喷雾串联质谱(LC-MSn)法检测阿托品及其大鼠粪样中的代谢物。收集灌胃25mg/kg阿托品的大鼠粪样,以水浸泡后,用乙酸乙酯萃取,采用LC-MS及LC-MSn等方法检测原药及其代谢物。和空白粪样及阿托品相比较,依据保留时间、一级质谱和二级质谱数据,在服药后的大鼠粪样中发现9种代谢物,分别为托品、N-去甲基托品、N-去甲基脱水阿托品、脱水阿托品、N-去甲基阿托品、羟基阿托品、N-氧化阿托品、羟基甲氧基阿托品以及托品酸等。该方法快速,简便,适合于生物样品中药物代谢物的快速鉴定。     

基于格子Boltzmann方法的二维气泡群熟化过程模拟

Ostwald熟化(ripening)是指局部热力学平衡状态下,颗粒/液滴/气泡系统为了减小界面能而自发地进行颗粒群尺度分布调整的过程,具有重要研究价值.针对目前数值模拟研究不充分的现状,本文采用格子Boltzmann方法,对相变速率主控的二维蒸气泡系统演化开展了数值模拟研究.模拟结果与本文推导的二维气泡群演化标度律符合较好,证实了格子Boltzmann方法对复杂相变-物质输运过程捕捉的准确性.研究同时表明,蒸气泡系统演化过程中物质输运为液相压力不平衡所驱动,并且在小气泡“溃灭”过程中水动力学作用会影响气泡群半径分布函数的局部细节;气-液状态方程参数对熟化过程的影响效果分析显示,气液两相比内能差是驱动相变的核心要素,此差异越大相变速率越快,该结论进一步诠释了化学势驱动熟化过程的物理图像.     

基于LBM的部分热活跃边界下多孔腔体内自然对流换热

采用Boltzmann方法模拟部分热活跃边界下的多孔腔体内自然对流,探讨不同热边界布置方案、孔隙度、Da数及Ra数对其流动传热的影响.数值计算表明：Da=10^-4时,腔体内中央出现一个循环流模式,只在Ra数很大时孔隙度才对传热有影响; Da=10^-2时,腔体内出现两个循环流,在Ra数很小时孔隙度对传热产生强烈的的影响.热活跃边界位置影响腔体内流体对流传热的强度,加热边界布置在底部、而冷却边界布置在顶部（Bottom-Top布置方式）,对多孔腔体内对流传热最有利,优于全热边界布置方式的传热效果.     

数字式声呐大动态范围显示技术研究

量化比特数是衡量数字声呐性能的主要指标，增加比特数意味着更高的精度和更大的动态范围，但人机视觉接口只能显示有限字长的数据。本文从声呐显示技术出发，分析了突破这一局限的必要和可能。原理分析表明，对声呐数据实行过零基准处理，以ＧＳＣ算法配合小信号分层处理可有效地获得多比特位声呐数据的几乎无损的显示，对１６比特呐数据处理显示的实验结果表明，我们的处理方法达到了预斯要求。