流体力学研究性教学实践:以创新性实验为例

研究性教学强调培养学生的学习兴趣和创新能力.以一个研究小组开展的创新创业训练为例来阐述流体力学研究性实验.围绕水下溢油模型实验,该小组从申请入手,然后设计实验模型和观测实验,接着搭建虚拟实验平台,最终圆满完成了训练.并将研究性实验延伸至流体力学教学中,有效促进了学生对基础知识的主动探索与其工程应用价值的思考.     

含砂流对弯管段冲蚀的机理分析

管道的弯管段、闸阀等处常常面临含砂流动的冲蚀磨损而导致管壁减薄或泄漏。为研究弯管段冲蚀磨损的主要机制,进行了加入5%石英砂的固液两相管流循环试验。试验按砂粒粒径分组,主要观测布置在弯管段的一组碳钢贴片在2~3小时后的壁面冲蚀特征。用失重法计算各贴片的冲蚀速率,基于扫描电镜(SEM)研究了贴片表面的损伤形貌。冲蚀后的贴片表面既有犁沟、挤压凹坑及划痕,亦有圆形蚀坑。能谱分析(EDS)显示有一定量的铁氧化物,且不同位置处的贴片失重率有正有负,由此可见导致贴片表面破坏的机制既包括切削、挤压和二次冲击等含沙流流动的机械作用,也伴随着腐蚀作用。这两种机制在弯管各区有不同的体现,且受砂粒粒径的影响。用数值模拟的两相流冲蚀弯管段流场压力和颗粒分布特征做了验证。结果表明弯管段的壁面损伤机制在外拱壁面以颗粒冲击和切削为主,在内拱璧面则以氧化腐蚀为主。     

以固体光气为原料合成氯代甲酸(2-乙基)己酯

氯代甲酸(2-乙基)己酯是一种化工中间体,主要用来制备过氧化二碳酸二(2-乙基)己酯(简称EHP),EHP是一种高活性聚合引发剂。由固体光气和2-乙基己醇为原料合成氯代甲酸(2-乙基)己酯的研究未见报道。本文以固体光气和2-乙基己醇为原料合成了氯代甲酸(2-乙基)己酯,研究了反应物加入顺序、反应时间、反应温度、催化剂种类及用量对氯代甲酸(2-乙基)己酯收率和纯度的影响,得到了优化的合成工艺,对产物结构进行了分析,进一步用其合成了常用的高活性聚合引发剂过氧化二碳酸二(2-乙基)己酯(EHP)。     

亚硫酸盐在乙酰二茂铁修饰碳糊电极上的电催化氧化及其电化学动力学性质研究

研究了亚硫酸盐在乙酰二茂铁(AFc)修饰碳糊电极(AFc/CPE)上的电催化行为。研究结果表明,其在裸碳糊电极(CPE)上的行为比亚硫酸盐在AFc/CPE上的氧化峰电流增加约3倍,氧化峰电位负移360 mV,表明AFc/CPE对亚硫酸盐的电化学氧化具有良好的催化作用。用循环伏安法、计时电流法测定了亚硫酸盐在AFc/CPE上的电极过程动力学参数,测得电荷传递系数α为0.70,电催化氧化反应速率常数k为(4.91±0.05)×104(mol/L)-1.s-1。催化氧化峰电流与亚硫酸盐在5.0×10-4~1.1×10-2mol/L浓度范围内呈良好的线性关系,线性回归方程为Ipa(μA)=1.345 7.956c(10-3mol/L),R=0.9988,检出限为2.0×10-5mol/L。可用于亚硫酸盐的电化学定量测定方法。     

ICP-AES法分析水体悬浮物和底质中不同形态的颗粒态金属元素

采用化学提取法对多泥沙河流水体中悬浮物和底质进行了逐级分离,将颗粒态金属Fe、Mn、Zn、Ba、Sr、Co、Ni、Cd和Pb分为可交换态,和碳酸盐结合态,和铁锰结合态,和有机物结合态及残余物五个部分,将分离液进行了ICP-AES分析。根据逐级分离液的性质,本文讨论了ICP中Na、Mg对分析物信号的电离干扰和由溶液中溶质差别而产生的物理干扰。采用溶剂匹配的方法,即使溶液盐分在3—9mg/ml范围内变化。也未发现明显的影响。另外还讨论了Mg、Al、Fe的光谱干扰和各待测元素的检出限随观测高度的变化情况,根据不同观测高度的ICP抗干扰能力和检出能力,折衷地选择了ICP操作条件的观测高度。     

Time Delay Induced Stochastic Resonance in One Species Competition Ecosystem without a Periodic Signal

One-species competition ecosystem with noise and time delay was investigated as not driven by a periodic force.The results show that the time delay is responsible for stochastic resonance of the system as delay time is smaller than critical point of the Hopf bifurcation.     

基于水力瞬变与扩展卡尔曼滤波的管道流体监测与泄漏定位

引入一种长输管道流体监测与泄漏定位的新方法，将管道流动的瞬变流模型转化为状态空间模型的描述，以管线沿程流量、压强水头为状态变量，管道进口流量和出口压力视做非线性动态系统的控制输入，出口流量和进口压力观测序列构成系统的测量向量。基于小信号原理首先线性化处理非线性模型，然后用扩展的卡尔曼滤波器结合传统的双曲方程特征线解法估计泄漏尺寸与位置，并实时模拟出管道流体的压力流量过程及其沿管道的分布。试验和仿真算例表明此法模拟的管道流动状态能较快收敛到稳定状态，并且泄漏尺寸估计与定位的结果与给定值比较吻合。因此引入扩展的卡尔曼滤波能够提高瞬变流模拟管道非定常流动的准确性和跟踪能力。     

食品中多元素的ICP发射光谱分析

测定食品中常量和微量元素,是目前人们较关心的问题,因为它关系到人体所必需的有益元素的提供,以及对有害元素的污染控制。以前这种分析大多采用原子吸收光谱、原子发射光谱以及化学分析方法。近几年来,电感耦合高频等离子体发射光谱(ICPES)成功地应用到许多方面,证明它是一种较满意的分析方法,在食品分析方面也是如此。本文报告了ICPES分析饼干、乳制品、糖果等儿童食品中的Ca、Mg、Fe、Al、P、Sr、Zn、Cu、Mn、Cd、Mo、Pb、As、Se等元素,并对分析过程中出现的几个问题进行了讨论。     

ICP-AES法同时分析饲料资源中多种元素

某些饼粕、糟渣和青饲料,虽早已成为我国的传统饲料,但其营养价值尚未进行系统的研究和评价。目前,饲料工业已在国民经济中显示出巨大的经济潜力和作用,“饲料开发技术”已列为国家重点科技项目之一,资源调查与产品检验已列入日程,饲料及其资源中营养元素和有害元素的分析必不可少。 ICP-AES法分析饲料中多种元素,由于其良好的分析特性完全可以取代常用的化学法、比色法和原子吸收光谱法。我国饼粕、糟渣和青饲料资源品种繁多,成份各异,用一种通用的ICP-AES法分析这些样品,以评定和调查其质量,从信息容量、信息比价、时效性和适用性来说都十分有吸引力。本文报告了ICP-AES法同时测定饲料资源中Ca、Mg、Al、Fe、P、Cu、Zu、Mn、Ba、Sr、Co、Pb、Cd含量。本法应用于饲料资源调查与评价获得了令人满意的效果。