试探《物理学》的美学原理

本文通俗地描述物理学中所包含的美学原理．使工科师生也能从非功利的视角来认识物理学的博大精深．     

步进扫描差示扫描量热法研究不同链结构的聚乙烯类聚烯烃热力学特性

采用步进扫描差示扫描量热法研究了几种具有不同链结构的聚乙烯类聚烯烃的热力学性质.结果表明,不同链结构的聚烯烃在热力学平衡熔融态下,其绝对比热容的温度依赖性在实验误差范围内几乎相同;而无论链结构的变化如何,在极低温度下稳定结晶态的热容也非常接近.但在熔融温度范围内,比热容对不同聚烯烃的链结构非常敏感,这是由于在远低于聚烯烃主熔化峰温度范围内,聚乙烯晶体结构中的不同支链的影响.在时间-热流的步进扫描曲线中,具有长支链结构的聚烯烃表现出独特的熔融-再结晶行为,这可能是由于交联点之间较长的受约束链段的运动在熔融过程中得到释放并重排所致.     

裂缝性应力敏感油藏流固耦合的数值模拟

以裂缝各向异性全张量渗透率动态耦合渗流模型为基础,建立三维三相裂缝各向异性特低渗透油藏流固耦合数学模型,并运用模块化显示耦合迭代求解建立流固耦合渗流数值模拟方法,编制耦合求解程序.研究表明:对于裂缝性油藏,随着油藏开采过程中压力的变化,岩石变形和储层介质的各向异性应变特性使开发过程中多组裂缝的变形程度不同,引起裂缝渗透率的非线性变化,进而使油藏裂缝渗透率张量主值发生旋转,改变液流方向、影响油藏开发效果.     

苯基修饰的疏水微孔二氧化硅膜的制备与表征

采用苯基三乙氧基硅烷(PTES)和正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了苯基修饰的SiO2膜材料。利用扫描电镜、N2吸附、视频光学接触角测量仪、热重分析、红外光谱等测试手段对膜的孔结构以及疏水性能进行了表征,最后还研究了修饰后膜材料在室温条件下的单组份气体渗透和分离性能。结果表明,随着PTES加入量的增大,膜材料的疏水性逐渐增强,当PTES/TEOS和H2O/TEOS的化学计量比分别达到0.6和9.6时,膜材料对水的接触角达到115±0.5°,仍保持良好的微孔结构,其孔体积为0.17cm3/g,孔径为0.4-0.5nm。室温下氢气在修饰后SiO2膜的输运既遵循发生在微孔孔道的表面扩散机理也遵循发生在较大孔道或者微缺陷的努森扩散机理,膜材料的H2渗透率达到1.49×10-6mol?m-2?Pa-1?s-1,H2/CO2 和H2/SF6的理想分离系数分别达到4.64和365.59     

太阳光谱辐照度绝对测量及其定标单色仪

为满足高精度太阳光谱辐照度绝对测量的需求,研制了太阳光谱辐照度绝对测量系统及其定标单色仪。介绍了太阳光谱辐照度绝对测量的现状,并着重介绍了太阳定标单色仪和积分球太阳光谱仪的设计方案,以及高精度辐射定标传递链路。设计用于太阳光谱辐照度绝对测量的太阳定标单色仪和积分球太阳光谱仪,通过低温绝对辐射计和太阳定标单色仪实现绝对定标,使积分球太阳光谱仪测量数据可溯源至国际基本单位(SI)。结果表明:太阳定标单色仪的光谱范围覆盖300~2 400 nm,光谱分辨率为3~10 nm,输出单色太阳光功率的不确定度为0.2%~0.5%;积分球太阳光谱仪的光谱范围覆盖300~2 500 nm,光谱分辨率为1~8 nm,太阳光谱辐照度绝对测量精度最高可达0.5%。用低温绝对辐射计和太阳定标单色仪绝对定标积分球太阳光谱仪,可以实现高精度太阳光谱辐照度的绝对测量。     

石墨烯碳纳米管复合结构渗透特性的分子动力学研究

采用经典分子动力学方法研究了压力驱动作用下水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透特性.研究结果表明,水分子渗透通过石墨烯碳纳米管复合结构的渗透率明显高于石墨烯碳纳米管组合结构.水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透率随着压强的升高而增大,随着电场强度的增大而减小.考虑了温度和复合结构中双碳管轴心距对水渗透性的影响规律.系统温度越高,水的渗透率越高;随着双碳管轴心距的增加,水的渗透率逐渐降低.通过计算分析水流沿渗透方向的能障分布,解释了各参数变化对水在石墨烯碳管复合结构中渗透特性的影响机理.研究结果将为基于石墨烯碳管复合结构的新型纳米水泵设计提供一定的理论依据.     

多孔介质渗透率的一种新分形模型

多孔介质的渗流特性是油气藏工程、地下水资源利用、高放废物深地质处置等实际工程领域的热门研究问题．基于分形理论及多孔介质由一束面积大小不等的椭圆形毛细管组成的假设,本文建立了流体在分形多孔介质中渗流时的绝对渗透率及相对渗透率的分形渗透率模型．结果表明,绝对渗透率是最大和最小孔隙面积、分形维数、形状因子ε的函数,且当ε =1时,本文模型可以简化成Yu与Cheng模型;而非饱和多孔介质的相对渗透率与饱和度和多孔介质微结构参数有关．将本文提出的渗透率分形模型预测与实验测量数据及其他模型结果进行对比,显示它们整体吻合很好．     

幂律流体在多孔介质中径向渗流的分形模型

基于分形理论及毛细管模型,本文研究了非牛顿幂律流体在各向同性多孔介质中径向流动问题,推导了幂律流体径向有效渗透率的分形解析表达式．研究结果表明,幂律流体径向有效无量纲渗透率模型和Chang and Yortsos’s模型吻合很好;同时还得出幂律流体径向有效渗透率随孔隙率、幂指数的增加而增加,随迂曲度分形维数的增加而减少．     

不同结构绝对光栅尺的误码机制研究

针对光栅尺具有断电位置复位、无累计误差、高精度优点,在光学隔振平台上分别建立开放式和封闭式绝对光栅尺实验系统,绝对光栅尺采用图像识别原理,以气浮直线电机ArotechABL1500为参考对象,使用激光干涉仪RENISHAW XL-80校核精度,研究不同结构绝对光栅尺的误码特点及原因。通过对比实验及研究分析,表明封闭式绝对尺相对于开放式绝对尺的误码率要高,开放式绝对式光栅尺的误码率为3%,封闭式绝对式光栅尺的误码率为8%。     

高压CO2在虾肉糜中的纵向吸附过程

为了研究高压CO_2(High Pressure Carbon Dioxide,HPCD)在蛋白质中的吸附行为,以圆柱形虾肉糜为研究对象,构建纵向溶解吸附模型,采用磁悬浮天平高温高压等温吸附仪测试HPCD在虾肉糜中的纵向吸附质量,研究压强和温度对纵向吸附质量的影响规律。结果表明:仪器直接测得的吸附质量为CO_2在虾肉糜中的纵向过剩吸附质量,不能准确反映纵向绝对吸附质量;在吸附未饱和时采用饱和吸附相体积法将过剩吸附质量校正为绝对吸附质量,在吸附饱和时采用吸附相密度法将过剩吸附质量校正为绝对吸附质量;绝对吸附质量更能真实地反映CO_2在虾肉糜中的吸附能力。在等温条件下,随着压强升高,CO_2在虾肉糜中的纵向绝对比吸附先急剧增加达到峰值,后稍下降并趋于平稳;在等压条件下,随着温度升高,CO_2在虾肉糜中的纵向绝对比吸附下降。35～60℃时虾肉糜对CO_2的纵向绝对比吸附最大值分布在45.53～111.49 cm3/g。研究结果为建立HPCD在虾肉糜中纵向吸附模型提供了基础数据,并为控制虾肉糜形成凝胶的品质提供技术参考。