微重力池沸腾现象中的汽泡行为特性

本文对准稳态加热条件下的微重力核态池沸腾中的汽泡行为特征进行了实验研究,分析了初始核化过程、汽泡数密度、汽泡尺寸及其运动速度等的变化趋势,探讨了过冷度及加热历史等因素对相关特性的影响.实验发现:微重力条件下汽泡生成后沿加热面不停地移动;原生汽泡会聚合形成大汽泡,大汽泡不断捕掠小汽泡而长大,直到大汽泡覆盖整个加热面;汽泡生长速度随过冷度增加而变慢.     

静磁场对冰晶成核过程影响的机理分析

常规的冷冻方式会在材料中形成大冰晶从而导致材料品质下降,在冷冻过程中加以磁场辅助可以改善冻结效果。从热力学原理出发,研究静磁场对冰晶成核过程的影响,将静磁场作用以附加自由能引入冰晶成核过程。研究结果表明,静磁场作用可以减小冰晶成核的临界半径和临界功,提高均相成核率,且磁场强度越大,临界半径和临界功越小,成核率越高;水的附加过冷度也随磁场强度的增大而增大,与相关实验数据趋势吻合较好。     

相场晶体法模拟过冷熔体中的晶体生长

利用相场晶体(phase-field crystal)模型,采用有限差分法,模拟了过冷熔体中晶体生长过程,研究了不同相区、不同过冷度对晶体生长过程的影响.结果表明,在共存区中,随着演化的进行,晶体生长被抑制,液-晶边界层逐渐变厚;在单相区中,随着过冷度的增大,晶态区面积显著增加,液-晶边界层逐渐变薄.晶体生长速度和过冷度成近似线性的关系. 关键词： 相场晶体 自由能函数 过冷熔体 晶体生长     

过冷液体钾形核初期微观动力学机理的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属钾凝固过程进行了模拟,根据凝固过程体系平均原子能量、原子成键类型和成团类型,以及均方位移和非Gauss参数等动力学参数的演化特征,对过冷熔体形核初期微观动力学机理进行了研究.结果表明:根据过冷液体钾结晶形核过程热力学、动力学和结构特性的演化规律, 其过冷温度区间可以分为两个明显不同的阶段,潜在结晶核心出现在过冷液体较低温区.过冷熔体钾在形核初期,二十面体团簇结构在α-弛豫阶段逐渐解体,同时具有体心立方(bcc)结构的潜在结晶核心逐步形成,其临界晶核包含约300个原子.     

过冷Ni-P合金的凝固行为

以揭示共晶系合金在不同过冷度下凝固时初生相的选择规律和凝固组织形成机理为目的, 用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法, 将Ni_100-xP_x(x=18, 19, 19.6, 20, 21, 原子百分比)合金过冷至平衡液相线以下不同的温度, 用高速红外测温仪记录了试样的凝固冷却曲线, 详尽分析了试样的凝固组织.结果表明, 过冷Ni-P合金快速凝固过程中析出的初生相为α-Ni/Ni₃P耦合共晶时, 整个凝固过程中仅出现一次再辉, 在所形成的异常共晶组织中α-Ni颗粒大小分布均匀;而当某一共晶相优先析出时, 另外一相需要在残留液相中重新形核, 致使凝固过程中出现两次再辉, 相应形成颗粒相大小截然不同的两类异常共晶组织;据此绘制了Ni-P合金初生相为共生共晶的区域. Ni-P合金中α-Ni的生长动力学明显快于Ni₃P, 使得在大过冷度下过共晶合金也以α-Ni作为初生相进行凝固.     

滴状冷凝过程液滴自由表面温度场分析

对于滴状冷凝过程及其传热强化机理, 一般通过分析冷凝壁面上液滴分布和运动规律进行研究, 并且将单个液滴视为稳定的个体, 很少涉及液滴内部运动特征. 本文通过红外热像仪观测了纯蒸气滴状冷凝过程中, 液滴运动时自由表面温度场的演化过程. 发现在疏水壁面上, 液滴由于合并或脱落而发生移动过程中, 其自由表面温度先降低, 而后升高并高于移动前温度. 通过分析疏水表面上液滴移动过程的物理模型, 认为液滴移动时表面液膜发生履带式滚动现象, 或者发生液滴内部与自由表面附近的液体间形成对流和掺混现象. 对液滴运动时表面温度演变规律的分析表明: 触发液滴表面发生持续冷凝可能需要克服一个临界过冷度, 当气液间温差超过该临界值时才诱发冷凝; 液滴合并或脱落等整体运动过程, 导致了液滴内部的运动特征, 并促进了较大尺寸液滴表面发生直接冷凝, 这为强化冷凝传热的研究提供新的思路.     

CSNS低温氢循环系统的流程方案选择

本文分析了几种典型中子源低温氢系统的流程,结合各自的特点,重点讨论了三种氢循环方式,并对比了三种循环模式的优缺点。针对拟建设的中国散裂中子源(CSNS)低温系统,建议采用超临界氢循环,并在此基础上提出CSNS超临界氢循环低温系统的流程设计方案,为后续各项工作的开展提供理论基础。     

The effect of two-dimensional of a crystal interface in shear flow on the stability a supercooled melt

A model is developed based on the time-related thermal diffusion equations to investigate the effects of twodimensional shear flow on the stability of a crystal interface in the supercooled melt of a pure substance. Similar to the three-dimensional shear flow as described in our previous paper, the two-dimensional shear flow can also be found to reduce the growth rate of perturbation amplitude. However, compared with the case of the Laplace equation for a steady-state thermal diffusion field, due to the existence of time partial derivatives of the temperature fields in the diffusion equation the absolute value of the gradients of the temperature fields increases, therefore destabilizing the interface. The circular interface is more unstable than in the case of Laplace equation without time partial derivatives. The critical stability radius of the crystal interface increases with shearing rate increasing. The stability effect of shear flow decreases remarkably with the increase of melt undercooling.     

油茶花芽过冷机理研究

本文首次将磁共振成像(MRI)技术应用于花芽过冷研究领域,MRI活体直接观察以及冻害褐变观察表明油茶花芽花器官的抗冻顺序为花轴、鳞片、花瓣、雌蕊和雄蕊,这个次序与冰晶从花轴向花器官自下而上的顺序扩展相一致,冰冻固定与MRI技术揭示在花芽结冰的过程中可能发生着水分由花器官向花轴和鳞片的转移。另外还用NMR氢谱法检测了花芽在降温过程中未结冰水分的定量变化。     

Crystallization of the Amorphous Zr70Cu20Ni10Alloy

Crystallization Behaviour of the amorphous Zr70Cu20Ni10 alloy within the supercooled liquid region has been investigated by means of differential scanning calorimetry(DSC) and transmission electron microscopy(TEM).It is found that the relationship between the incubation time,which is necessary for the amorphous Zr70Cu20Ni10 alloy to nucleate and grow,and the annealing temperature obeys an exponential function.A similar relationship can also be observed between the peak time corresponding to the minimum of the exothermic reaction in the DSC scan and the annealing temperature,TEM observations confirm that the first exothermic peak in the DSC trace of amorphous Zr70Cu20Ni10 alloy mainly corresponds to the precipitation of the Zr2Cu phase,while the second peak mainly corresponds to the precipitation of the nanoscale Zr2Ni phase.