高马赫数下激波液滴相互作用的数值模拟研究

本文采用守恒清晰界面多相流数值方法模拟了超声速和高超声速环境下三维液滴的推进、变形和破碎演化过程.数值模拟结果与实验数据的一致性表明了本文所用数值方法和计算程序的准确性, 而网格无关性研究验证了采用的网格分辨率可以捕捉流场和界面的主要特征. 模拟结果验证了高韦伯数下液滴变形破碎过程所遵循的剪切诱导剥离(SIE)破碎机制, 其包含液滴的扁平化和剪切剥离两个主要特征. 而最近发现的SIE破碎机制下的循环破碎机制也在本文得到了验证, 即主液滴从球形液滴破碎为小液滴会经历多个循环重复的破碎阶段, 高韦伯数下液滴的破碎并非一次性剪切剥离的结果, 而是会发生逐层的剪切剥离和破碎. 本文还研究了马赫数对激波冲击液滴加速变形过程的影响. 结果表明, 高韦伯数下不同马赫数的液滴破碎过程具有高度一致性, 并遵循统一的SIE破碎机制.通过对液滴质心位移、速度、加速度和拽力系数的量化统计揭示其运动过程中的统一加速规律. 在激波的驱动下, 液滴并非以一个恒定的加速度做加速运动.在扁平化不明显的前期, 液滴以一个恒定的加速度做加速运动.随着液滴扁平化的发生, 迎风面积的增加导致拽力系数的增大, 进而导致液滴加速度的不断增大.      

平面激波冲击并排液滴的三维数值模拟研究

采用三维守恒清晰界面数值方法, 研究平面激波冲击并排液滴的动力学过程. 研究的焦点在于激波接触液滴后的复杂波系结构生成, 以及并排液滴相互耦合作用诱导的单个液滴非对称界面演化. 首先, 分析并排液滴之间界面通道内的波系结构发展, 发现在冲击初期由于反射激波相交而形成新的反射激波以及马赫杆; 这些流动现象与液滴另外一侧 (非通道侧) 由激波反射所形成的弯曲波阵面截然不同, 而且所导致的液滴横向两侧流场差异是中后期冲击过程液滴两侧界面非对称演化的主要原因. 其次, 研究冲击中期时, 特别是入射激波已运动至液滴下游并远离并排液滴, 界面形态的演化过程和规律, 揭示通道下游出口处由于气流膨胀导致的界面闭合、以及随后气流阻塞导致的界面破碎等新的流动现象. 最后, 研究液滴间距对并排液滴相互作用的影响规律, 发现液滴间距大小与通道内压力峰值具有明显的关联关系. 研究表明, 更小的液滴间距不仅带来更大的压力峰值, 而且使得峰值出现的时间更早.      

表面配位金属-有机框架薄膜的制备及电催化应用

设计和开发高效电催化剂对能源的存储和转化具有十分重要的意义。金属-有机框架(MOF)在基底表面通过液相外延层层配位组装的MOF薄膜(也被称作表面配位MOF薄膜,SURMOF)具有厚度可调节、生长取向可控以及表面均匀致密等优点,在电催化反应领域得到了广泛的研究和应用。本文总结了SURMOF及其衍生薄膜(SURMOF-D)的制备及其在电催化应用中的研究进展。由于SURMOF及其衍生薄膜具有结构多样性和功能可调节性,可在析氧反应、析氢反应、氧化还原反应、二氧化碳还原反应、超级电容器和串联电催化等过程中提供丰富的活性位点并加速电荷转移,使电催化性能更加高效。本文还讨论了SURMOF作为一类新型的薄膜催化剂在电催化应用中的研究挑战和存在的问题。     

气源MBE外延自组装GeSi量子点的光致荧光

利用气源分子束外延技术(MBE)制作了GeSi自组装量子点样品.利用原子力显微镜(AFM)和光致荧光(PL)光谱研究了该量子点的形貌和光学性质.气源MBE在较低温度下生长的量子点材料具有较高的量子点覆盖度.200K以下载流子以局域激子形式束缚在量子点中,激子束缚能约为17 meV.升温至200 K,载流子的输运过程发生...     

基于SPH方法的表面张力修正算法及其应用

针对传统SPEI方法中基于CSF模型的表面张力算法,在计算边界、尖角等粒子缺失部位的曲率时存在偏差较大,且粒子秩序较差,对大变形问题表面张力计算精度较低的问题,在Morris提出的表面张力SPH方法基础上,通过引入CSPM方法对边界法向的计算和曲率的计算进行修正,得到了表面张力修正方程组.应用本文方法模拟了水溶液中初始...     

VOF法模拟剪切流动下液滴的变形和断裂运动

本文对剪切作用下悬浮液滴在另一种不相融的液体中的变形和断裂过程进行了数值模拟.采用VOF(Volume ofFluid)法中的三维PLIC(Piecewise Linear Interface Calculation)算法实现界面的重构和输运,交错网格下投影法离散表面张力为源项的不可压缩Navier-Stokes方程....     

A new probe of neutron skin thickness

The correlation between neutron-to-proton yield ratio (R_np) and neutron skin thickness (δ_np) in neutron-rich projectile induced reactions is investigated within the framework of the Isospin-Dependent Quantum Molecular Dynamics (IQMD) model. The density distribution of the Droplet model is embedded in the initialization of the neutron and proton densities in the present IQMD model. By adjusting the diffuseness parameter of neutron density in the Droplet model for the projectile, the relationship between the neutron skin thickness and the corresponding R_np is obtained. The results show strong linear correlation between R_np and δ_np for neutron-rich Ca and Ni isotopes. It is suggested that R_np may be used as an experimental observable to extract δ_np for neutron-rich nuclei, which is very interesting in the study of the nuclear structure of exotic nuclei, the equation of state (EOS) of asymmetric nuclear matter and neutron-rich matter in astrophysics, etc.     

Si(001)衬底上分子束外延生长Ge0.975Sn0.025合金薄膜

使用低、高温两步法生长的高质量Ge薄膜作为缓冲层,在Si(001)衬底上采用分子束外延法生长出Ge_0.975Sn_0.025合金薄膜.X射线双晶衍射和卢瑟福背散射谱等测试结果表明,Ge_0.975Sn_0.025合金薄膜具有很好的晶体质量,并且没有发生Sn表面分凝.另外,Ge_0.975Sn_0.025合金薄膜在500 ℃下具有很好的热稳定性,有望在Si基光电器件中得到应用. 关键词： GeSn Ge 分子束外延 外延生长     

微流控技术筛选酶抑制剂的研究进展

随着近年新合成或提取的化合物大量涌现,药物筛选朝着快速、高效、高通量方向发展。微流控分析技术具有的分析微型化、高通量化、可集成化和良好的生物相容性等特点,为药物的筛选提供了新的方法和技术平台。本文简要介绍了酶抑制剂筛选,重点评述基于微流控技术筛选酶抑制剂的研究进展。     

高超声速流动中液滴蒸发对流动参数的影响研究

采用带有非平衡相变模型的数值方法对高超声速流动中液滴蒸发的影响进行了研究,重点探讨了液滴蒸发对斜激波下游区域流场和劈面参数的影响。研究结果表明:液滴在激波后区域的蒸发存在弛豫现象,蒸发弛豫过程与激波强度相关,并影响模型表面气动参数的均匀性;当偏转角从3°增大至16°时,研究发现特别是偏转角为10°时,激波强度刚好能使液滴在整个激波下游区域完全蒸发,此时蒸发引起的流场参数不均性影响最大,与不考虑蒸发时相比,液滴质量含量、压强、静温减小幅度分别达到27.2g/kg、401Pa、54K,该三项参数变化量的比分别达到96.8%、4.8%、14.2%。