二次阳极氧化技术的理论依据及其局限性

二次阳极氧化技术在多孔阳极氧化铝和氧化钛纳米管的制备过程中得到广泛应用,但其理论依据还不清楚。本文详细综述了二次阳极氧化和预压印技术的由来及其理论依据,阐明了二次阳极氧化过程中传统“场致助溶”理论无法解释的实验事实,分析了二次阳极氧化和预压印技术在多孔阳极氧化铝制备中的局限性和前提条件,并用氧气气泡模型对文献中报道的一些特殊孔道的形成机制进行了诠释,揭示了气泡模具和氧化物的黏性流动对圆柱形、规则有序孔道的形成的重要影响,展望了电子电流和氧气气泡模具对多孔氧化铝、氧化钛纳米管的制备和结构调控的指导作用。本综述对阳极氧化钛纳米管的制备和机理的深入研究,促进其在光催化和太阳能电池领域的应用有重要的意义。     

物理化学原理在简单蒸馏实验中的应用

蒸馏是分离和提纯液体有机化合物的一种常用方法。蒸馏操作的具体步骤含蒸馏装置的搭建、沸石的添加以及沸程的选取与控制等,其中,沸石的添加和沸程的选取与控制等过程与物理化学原理密切相关。本文就物理化学原理在简单蒸馏实验中的应用作一详细说明。     

水中爆炸气泡脉动现象的实验研究

在实验水箱中采用高速摄影技术获得了炸药水中爆炸气泡脉动过程图像。实验结果表明:短长径比（1.05）PETN炸药水中爆炸产生的气泡形状近似球形,气泡脉动周期和半径随炸药质量的增加而增大。在膨胀阶段,气泡中心位置保持不变,随着体积的不断缩小,气泡上浮越来越明显。受重力影响,气泡下表面收缩速度高于上表面,在收缩至最小时下表面向上冲顶,气泡溃灭形成水射流。     

高压气体膨胀驱动Air—Water界面Rayleigh—Taylor不稳定性实验研究

利用竖式激波管装置实验研究了Air—Water界面的Rayleigh—Taylor不稳定性问题,这种不稳定性由高压气体膨胀驱动流体界面得以实现。实验结果表明,界面运动平均加速度介于60倍到795倍的重力加速度之间,在随机初始扰动条件下,不稳定性在整个界面同时产生。在初始压力为0．18MPa,水柱高度为230mm的实验中,气泡和尖钉增长系数分别为0．069和0．198。随着界面运动平均加速度的增加,气泡增长系数逐渐增加,但是增加的速度逐渐降低。     

固液界面纳米气泡的研究进展

根据经典热力学理论,在水中纳米级的气泡难以长期稳定存在.近年来却有大量的实验结果表明固液界面存在纳米气泡,原子力显微镜也直接观察到了纳米气泡.有关纳米气泡的研究具有巨大的理论和实际意义,它对表面科学、流体动力学、生物科学以及一些应用领域都有深远的影响.纳米气泡会引起流体在界面的滑移,减少流动阻力,并与表面粘附、胶体分散、矿石浮选、废渣处理等方面密切相关.目前关于纳米气泡的研究才刚刚开始,对于它的基本物化性质的了解还不多,但其重要性已经引起相关领域的极大关注.本文综述了从提出纳米气泡存在一直到实验证明的过程、纳米气泡的形成机制和形貌、分布特征等基本性质以及纳米气泡的存在对疏水长程作用和流体滑移的影响,并阐述了生物学中一些与纳米气泡存在有关的问题.     

水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构动态响应行为试验研究

为加深水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构动态响应行为认识，设计典型圆柱壳结构模型，开展了水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构动态响应光电联合测试，获得了冲击波、气泡与圆柱壳结构相互作用高速光学物理图像、动态应变、超压载荷、毁伤模式等试验数据。通过高速光学物理图像和三维激光扫描毁伤形态的分析，给出了冲击波、气泡与圆柱壳结构相互作用物理过程及最终毁伤模式；通过动态应变的分析，给出了圆柱壳结构迎爆面和背爆面在加载过程中应变拉伸压缩转变和响应阶段的划分；通过超压载荷的分析，明确了装药爆轰完全性以及接触爆炸加载下结构吸能对超压的影响。研究表明：爆距的变化会显著影响圆柱壳结构的毁伤形态，近距加载下圆柱壳结构主要呈现塑性大变形，接触加载下圆柱壳结构主要呈现撕裂破坏；近距加载下圆柱壳结构迎爆面空化区的形成及溃灭形成的二次加载毁伤效应不容忽视，值得深入研究；研究成果可为水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构毁伤评估提供参考和依据。     

流向磁场下球形气泡绕流的线性稳定性分析

电磁冶金中氩气通常作为动力和载体将脱硫剂、脱氧剂吹入到液态金属中,因此存在磁场环境下气泡在液态金属中自由运动的问题,而绕流作为自由运动的特殊形态,是研究自由运动问题的第一步.本文通过有限元方法研究流向磁场作用下球形气泡绕流的全局线性稳定性,讨论基本流对时间-方位角模态小扰动的响应,发现了8个不稳定的驻定模态,并绘制它们在Re-Ha参数平面的中性曲线.结果显示方位角波数m=1的驻定模态首先导致第一次常规分岔,该模态已被广泛证实为轴对称绕流中最不稳定的模态,使轴对称尾迹转变为由一对反向旋转涡组成的单平面对称尾迹.同时第一次分岔的中性曲线展示磁场对球形气泡绕流先失稳后致稳的作用.后续分岔依次由定模态导致.这些分岔为认识磁场环境下气泡绕流的尾迹结构提供重要的参考价值.     

多孔介质中气泡卡阻的可视化实验研究

气泡卡阻是多孔介质两相输运过程中的一个重要现象，但是气泡卡阻的动力学和几何条件一直未被系统地研究。本文使用二维孔网络模型，对注射到多孔介质中气泡在浮力作用下的形成、迁移和卡阻现象进行了可视化研究。研究发现，孔喉系数为1的多孔介质中气体在不同注射速率下均不发生卡阻，而孔喉系数为0.33的多孔介质中卡阻大量发生。基于上述实验现象进行建模，结果显示，较大的Bo数不利于气泡的卡阻；适中的孔喉系数有利于气泡的卡阻。     

50 kHz/200 kHz声场水中疏水颗粒的瞬态及稳态团聚规律

针对超声场存在的瞬态及稳态两种疏水颗粒团聚行为,分别选取50 kHz与200 kHz两个频率,通过高速摄像机对不同的声团聚现象进行观测,对比了瞬态及稳态团聚在团聚位置、速度及聚团形态、数量、强度等方面的差异,并从声辐射力和空化的角度分析了瞬态及稳态团聚不同的形成机制。研究结果表明, 50 kHz声场与200 kHz声场分别引起瞬态和稳态声团聚,两种声团聚方式的行为和形成机制均存在较大差异。     

流体机械微气泡发生器的结构优化研究

本文基于CFD技术对文丘里式微气泡发生器进行了研究，分析了微气泡发生器内流动特性及微气泡在管内扩散段的发展过程，得出气泡在湍流剪切作用下逐渐破碎。同时，分析了喉部、渐扩角对气泡发生器发泡性能的影响规律，通过实验对模拟结果进行了验证。结果表明：随着喉部内径的增大，气泡粒径呈逐渐增大趋势，入口压力也逐渐增大；随着扩张角的增大，气泡粒径呈先减小后增大的趋势；改变喉部结构形式，当采用阶梯喉部结构时，气泡粒径更小。