主链型液晶聚芳酯酰胺的合成、结构与性能研究进展

主链型液晶聚合物(main-chain liquid crystalline polymers,MCLCPs)分子链易取向的特性赋予其优异的性能,在航空、电子等领域具有不可替代的地位。其中芳香族聚酯酰胺(aromatic polyesteramides,APEAs)作为重要的一类,解决了单一化学结构的聚芳酯须在较高温度下加工、聚芳酰胺分子间氢键带来的刚性过大、易吸水等问题,具有可观的应用前景。目前相关研究中的分子链结构与聚合方法繁多,但缺少系统性的梳理。本文按照酯键与酰胺键的生成次序,将APEAs的合成分为同时生成、易生成无规链结构的一步缩聚法与先后分别制备、可得到有规序列的两步缩聚法。另外,不同结构单体的反应特性决定了适用的聚合方法与条件不同,因此本文一并整理了其聚合反应的影响因素。在此基础上,梳理了主链结构与性能的关系,展望未来的发展方向,以期为新型APEAs的合成提供借鉴与参考。     

扑翼尾流脱落涡特性的PIV实验研究

通过色流实验和粒子成像测速技术(particle image velocimetry, PIV)对扑翼近场尾流脱落涡的结构轨迹和能量进行了定性及定量研究.结果表明:因展向流动充分性的不同, 存在两种牛角型涡系结构; 上下扑时翅翼交替产生顺时针和逆时针脱落涡, 两涡运动轨迹呈近似弧形对称, 对称轴的仰角略大于攻角; 脱落涡的涡心涡量在上下扑极点达到最大值, 环量最大值出现在到达极点前的1/5~2/5周期之间; 产生脱落涡的半周期内, 涡的平均环量都随减缩频率的增大而增大, 减缩频率较低时, 下扑平均环量大于上扑平均环量, 减缩频率较高时则相反; 振幅对涡能量影响明显, 减缩频率为2~2.5时, 振幅±40°时的涡平均环量约是振幅±30°时的两倍, 减缩频率越大振幅影响越明显.      

基于POD方法开缝圆柱绕流流场的研究

利用粒子成像测速技术（particle image velocimetry,PIV）,在水槽中探究缝隙对圆柱流场结构的影响,应用频谱分析和本征正交分解（proper orthogonal decomposition,POD）方法,研究了开缝圆柱流场相干结构.实验Reynolds数范围内,缝隙的"吹吸"作用从根本上改变了圆柱绕流近区尾流结构,前6阶模态形态是流场中最主要的相干结构.第1,2阶模态形态控制着圆柱绕流流场涡街相继脱落过程,1或2阶模态系数为尾迹涡的固有频率;第3,4阶模态形态控制着脱落旋涡沿流向方向能量运输;第5,6阶模态形态中的同向涡旋结构作用于旋涡缓慢脱离柱体这一过程,并对旋涡能量起着衰减作用.      

Venturi式掺混器几何参数对性能的影响

微气泡发生器在污水处理中具有重要用途，Venturi式气液两相掺混器在微气泡生成方面具有众多优良特性.采用数值模拟方法研究了Venturi式掺混器结构几何参数对其掺混性能的影响.运用单一变量法分别研究了不同收缩段曲线，进气孔数目，扩张角的角度对掺混性能的影响，通过对比不同模型仿真结果的出口段气体体积分数、沿轴向压力变化及沿轴向湍动能变化，得出掺混性能最佳的几何参数.研究收缩段曲线时，发现一次直线的气液掺混性能在所选的5条收缩段曲线中最好；研究进气孔数量时，比较了1，2，4个进气孔对掺混性能的影响，发现在一定的进气孔数目范围内，进气孔数目的增加可以提高气液掺混效率；研究扩张角变化对掺混效率的影响时，得出在6~9°的范围内，随着扩张角的增大，气液掺混效率随之显著增大.      

含二氮杂萘酮联苯结构耐高温、可溶解嵌段聚芳醚酮的合成

从分子设计的角度出发,设计、合成了3种不同嵌段长度的耐高温、可溶解的嵌段共聚物PPENK-b-PEEKK,成功地将含二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚酮PPENK链段与结构规整PEEKK链段进行结合.首先采用溶液聚合方法合成了羟基封端聚醚醚酮酮(PEEKK-OH)低聚物,并通过正交实验对聚合工艺进行了优化,获得了最优的合成条件.然后,采用一锅分步加料的方法,合成了PPENK-b-PEEKK嵌段共聚物.红外测试结果表明了共聚物的成功合成,广角X射线衍射(WXRD)测试结果表明3种共聚物均存在结晶结构.示差扫描量热仪(DSC)测试结果显示3种共聚物均只有一个玻璃化转变温度(Tg)(较PEEKK的Tg有较大的提升),且存在熔点,具有潜在的热成型加工性能.热重分析仪(TGA)测试结果表明,3种共聚物的Td5%、Td10%分别为491~510、523~530°C,800°C残炭为63%~65%,共聚物具有优异的热稳定性.溶解性测试结果显示,共聚物常温即可溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,加热可以促进其溶解,可作为基体树脂用于制备纤维增强复合材料.     

基于相交不稳定性的尾流自消散机翼实验研究

飞机尾流是复杂的流动现象,相关控制的研究常采用简化模型,抓住主要矛盾进行尾流不稳定性的学术探索. 采用结构化矩形机翼模型,通过添加扰流片来模拟襟翼的一种作动方式,引入一对与主翼涡反向的小涡,以期诱发尾涡的瑞利-路德维希相交不稳定性. 改变模型在水槽中的拖曳速度以及机翼攻角,采用粒子图像速度场仪定量研究单主翼尾涡发展特性以及双涡相互作用特性. 研究表明,未添加扰流片时,尾涡环量在45 个翼展内相对于初始环量衰减了10%;而添加了扰流片的实验中,在较好的实验参数组合情况下,主翼尾涡环量较初始环量降低35%~45%. 结果表明添加适当扰流片产生的反向小涡能诱发与主翼尾涡的相交不稳定性,在尾流涡系中引入自消散机制,加速机翼尾涡的消散过程,达到提早消弱尾涡的目的.      

三棱锥体群几何参数对通道流动换热特性影响

为研究带三棱锥体群冷却通道的流动及换热特性,通过数值模拟的方式,给出了不同雷诺数下三棱锥体群横向列数,底面三角形腰长及底面三角形顶角大小对静止通道流动换热特性的影响规律。通道阻塞比为0.047,宽高比为1。结果表明:带三棱锥体群的通道在经过一定的优化设计后能够兼顾换热效果的改善和压力损失的减小;通道综合换热效率随横向列数的增大先增大后减小,随腰长的增大而增大,随顶角的增大先增大后减小;较优横向列数取值在3到6之间,腰长应尽可能大,较优顶角的取值在60°到70°之间。     

紫外光谱法测定羟丙基-β-环糊精平均取代度

本实验以丙二醇为基准物作标准曲线,以单、双取代2-羟丙基-β-环糊精作为标准样品,建立了一种利用紫外光谱仪测定羟丙基-β-环糊精平均取代度的新方法。羟丙基-β-环糊精与浓硫酸在100℃水浴中加热反应3min,冷却后加入3%茚三酮溶液,25℃水浴中放置100min显色,用1cm比色皿于588nm处测定吸光值。通过标准曲线查出相应丙二醇的含量,换算出平均取代度。所测定的单、双取代2-羟丙基-β-环糊精平均取代度的相对误差分别为6.67%和2.81%。利用这种方法测定了在不同反应工艺条件下得到的羟丙基-β-环糊精的平均取代度,并与质谱法、核磁共振方法所测定的结果进行了比较。