圆管突扩气固两相流动湍流变动研究

采用PDA测量竖直向下圆管突扩流动中的气相与颗粒相运动参数,研究了小颗粒(55.2μm)、低雷诺数(1.98×10~4)的稀疏流动中湍流变动的规律。结果表明,在主流区和回流区中,颗粒均削弱气相脉动,而在下游则出现增强的现象,这是由于颗粒延缓了突扩流动的发展所致.在入口段的壁面剪切区域,湍流削弱幅度与平均速度梯度呈线性关系;由于壁面的限制,回流区内的剪切作用沿流动方向逐渐增强,使得相应的各横截面内气相脉动的最大值基本保持不变,同时整体脉动程度增强.     

FLOW BEHAVIOR AND MASS TRANSFER IN THREE-PHASE EXTERNAL-LOOP AIRLIFT REACTORS WITH LARGE PARTICLES

The flow behavior and mass transfer in a three-phase external-loop airlift reactor can be improved by adding large particles. The mass transfer and liquid dispersion behavior for a three-phase external-loop reactor with large particles are studied in terms of the effect of the diameter and loading of the large particles on the liquid dispersion coefficient and mass transfer coefficient, The results showed that increasing the diameter or loading of the large particles tend to decrease dispersion and intensify mass transfer, and that an increase in the diameter of the large particles remarkably decreases the particle loop rate, while the effect of fine particles is much less notable.     

转捩射流中涡结构与颗粒扩散的直接模拟

为考察转捩射流中拟序结构的空间演化过程及其对不同Stokes颗粒扩散的影响,采用有限容积方法和分步投影算法对三维气固两相射流进行了直接模拟。其中流体控制方程组的时间积分采用低存储三阶精度的Runge-Kutta格式; 颗粒的跟踪在拉格朗日框架下进行。模拟结果发现,在流场拟序结构由大尺度转化为小尺度的过程中,中、小Stokes数的颗粒能自发地调整它们的扩散方式,分别由非均匀状态向均匀状态以及由均匀状态向非均匀状态转变。     

AIE聚硅氧烷的结构与发光性能研究

聚集诱导发光(AIE)的聚硅氧烷不含传统共轭基团,且其中的硅元素赋予了其优良的光物理性能和优异的生物相容性。近年来,我们制备了一系列含双键、羟基、胺基和环氧基的超支化和线性聚硅氧烷,发现其发光性能随结构的不同而改变,且具有一定的规律性,但对其发光机理缺乏深刻的认识。因此,探究并揭示聚硅氧烷的发光机理及结构与发光性能之间的关系具有很强的挑战性。本文综述了影响超支化聚硅氧烷发光性能的一系列因素,并利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对它的发光机理进行了阐释,提出了"硅桥强化发光"(SiEE)的概念。在此基础上,简述了聚硅氧烷的应用,并指出了其今后的研究方向。     

基于CUDA-GPU架构的超二次曲面离散单元并行算法

大规模离散元的并行计算通常基于理想的球体单元，然而自然界或工业生产中普遍存在的是由非球形颗粒组成的复杂体系，其在不同空间尺度下的动力学行为及力学性质与球形颗粒具有显著差异.基于连续函数包络的超二次曲面单元能有效地构造非球形颗粒的几何形态，并通过非线性Newton迭代算法准确计算单元间的作用力.针对非球形颗粒间接触判断的复杂性及其大规模离散元计算的需求，该文发展了基于CUDA-GPU构架下超二次曲面单元并行算法.该方法在球形颗粒并行计算的基础上，通过核函数建立单元包围盒的粗判断列表及Newton迭代的细判断列表，并优化并行算法和内存访问模式以提高算法的计算效率.为检验超二次曲面并行算法的可靠性，对非球形颗粒的流动过程进行离散元模拟, 并与试验结果进行对比验证.在此基础上，进一步分析了颗粒单元不同长宽比和表面尖锐度对颗粒材料流动特性的影响，为非球形颗粒材料的大规模离散元模拟提供一种有效的数值方法.     

钯铜纳米电催化剂的制备方法及应用

贵金属钯(Pd)基纳米材料是一类具有优异催化活性的电催化材料,其中钯-铜(Pd-Cu)二元材料由于具有低成本和高活性的优点,近年来备受瞩目。铜(Cu)的引入不但降低了Pd的用量,还带来了诸如配体效应、应力效应、聚集体效应等协同作用,这为优化材料的电催化性能带来了多种切入角度。特殊形貌及结构的构建可以使催化剂暴露更多的活性位点,增大电化学活性表面积,提高电催化性能。此外,对Pd-Cu组分的调整或构建复合结构可以实现对d带中心的调控,从而优化电极界面吸附能,最终实现增强活性和改善稳定性的目的。本文总结了具有球形、多面体、核壳、多孔、枝晶状以及单原子等结构的Pd-Cu二元材料的制备方法,并概述了它们在有机小分子(甲醇、乙醇、甲酸等)电氧化、无机小分子(氧、二氧化碳、氮、水等)电还原以及化学镀铜上的应用。最后展望了Pd-Cu电催化剂的发展前景。     

纳米金刚石的结构、光学性能和热稳定性研究

纳米金刚石兼具纳米材料和金刚石的双重特性,呈现出与微米金刚石、块体金刚石截然不同的特点。本文以不同尺寸金刚石样品为研究对象,采用扫描电镜、X射线衍射、光谱学、热重分析技术对其结构、光学性能和热稳定性进行研究。结果显示样品尺寸分别为300 μm、30 μm和100 nm,大尺寸样品结晶质量较好,富含孤氮杂质,为Ⅰb型金刚石。纳米金刚石样品结晶较差,含有少量石墨残留,并含有H₂O、N—H和C—H键,说明其表面存在诸多有机活性基团。大尺寸金刚石样品存在中性和带负电荷的氮空位缺陷,产生较强荧光,而纳米金刚石由于存在诸多的有机基团和表面缺陷,形成非辐射中心,导致荧光猝灭。大尺寸样品在300~525 nm具有较强吸收,而纳米金刚石样品在紫外-可见-近红外整个区域均呈现出较强吸收,透过率显著较低。随着颗粒尺寸的减小,金刚石的起始氧化温度逐渐下降,氧化速率降低,因此大颗粒尺寸金刚石样品具有更好的热稳定性。     

多角度动态光散射加权贝叶斯反演算法

研究加权贝叶斯算法在多角度动态光散射法测量单峰分布颗粒体系的颗粒粒度分布中的应用.采用颗粒粒度信息分布为底数、调节参数为指数的权重系数给各个角度下的光强自相关函数曲线加入不同的权重系数，再利用传统的贝叶斯算法反演.模拟与实验结果表明，加权后的贝叶斯算法能获得分布误差更小的反演结果，有效地抑制了数据噪声的影响，提高颗粒粒度分布反演的准确性.