声悬浮研究新进展

建立了单轴式声悬浮的参数化模型和边界元算法,对单轴式声悬浮进行了优化设计,可以悬浮起密度高达189g/cm\\+3的金属钨.研究了声悬浮条件下非金属材料和低熔点金属的无容器处理.     

声悬浮现象的研究

分析了声波在垂直谐振腔内使物体悬浮于空中的条件与位置,给出了运用声悬浮现象测量声速的方法并实测了声速.     

声悬浮的物理基础

物体在某一方向所受合力为零时,在该方向物体将保持其原有的静止或匀速直线运动状态.如果物体在竖直方向所受合力为零,物体便可能悬浮在空中;例如在太空轨道上处于失重状态的宇航员可     

静电悬浮技术研究进展

利用静电悬浮技术可使各种材料处于稳定的悬浮无容器状态,达到深过冷,并对材料的熔凝过程进行实时观测.文章介绍了静电悬浮技术的机理及其在材料科学研究中的应用,并展望了它的发展方向.     

声悬浮的实验研究和数值模拟分析

介绍了自行研制的一种磁致伸缩式单轴超声悬浮装置,用此装置实现了尺寸1—7mm的若干种金属、半导体和有机物在空气中的稳定悬浮和定位,可悬浮样品的密度高达11.3g/cm³.为了优化谐振腔设计,采用边界元方法结合两类不同结构的谐振腔模型研究了谐振腔几何形状对声场分布以及悬浮定位能力和悬浮稳定性的影响. 关键词：     

声悬浮条件下黏性液滴的扇谐振荡规律研究

采用单轴式声悬浮方法研究了黏度μ =0.94-75.65 mPa·s的甘油-水溶液液滴的扇谐振荡规律. 发现一定阶数的振荡模式存在一定的临界黏度μ_c, 只有当μ < μ_c时, 该阶扇谐振荡才能被激发. 实验测定了声场调制幅度η = 0.23 时, l =2-9 阶扇谐振荡的临界黏度, 发现ln μ_c与l近似呈线性递减关系. 采用参数共振理论分析了黏性液滴的扇谐振荡过程, 发现激发扇谐振荡的液滴赤道半径扰动阈值h_c正比于液滴黏度μ, 并随l增大而增大, 因此扇谐振荡难以在高黏度和高阶模式下发生. 实验还发现, 各阶扇谐振荡的振幅和共振频率宽度随液滴黏度增大而减小, 黏度对液滴本征频率无明显影响.     

声悬浮过程的格子Boltzmann方法研究

采用轴对称多弛豫时间格子Boltzmann(LB)方法,研究了圆柱形封闭谐振腔中圆盘形样品的声悬浮过程.模拟结果表明,(001)模式下谐振腔的共振长度L=0.499λ,在谐振腔中心引入样品后共振漂移量δL≈-0.9,这与线性声学理论计算结果基本相符.声悬浮力的LB模拟过程包含了黏滞性效应和共振漂移效应,所获得的模拟结果与理论公式计算值在量值上一致,而且其在细节上更符合实验现象.此外,LB模拟还揭示出了声悬浮过程中的声压波形畸变、声流和声辐射压等非线性声学效应.     

声悬浮高温小球轴向稳定性研究

针对驻波声悬浮高温小球的轴向稳定性,建立了声-热-流-重力场耦合的物理模型,采用有限元方法计算了高温小球周围空间的不均匀温度场和声场,分析了驻波声场中直径2 mm的氮化硅小球在300～2000 K温度区间的轴向悬浮稳定性,并通过常温下声悬浮实验验证了仿真模型的准确性。结果表明在初始悬浮间距满足谐振并保持不变的条件下,随着悬浮小球的温度升高,小球的平衡位置降低,并且存在能保持稳定悬浮状态的温度最大值。在小球升温的过程中,通过反馈调节发射端-反射端间距和发射端激励电压,可以在一定程度上保持高温小球的轴向悬浮稳定性。     

声悬浮实验中谐振腔形状对声压大小的影响研究

研究了不同谐振腔接收器表面的声压大小,发现谐振腔内增减凹球面反射面对声压波形有较大影响.分析了声压波形发生变化的原因,认为增加凹球面反射面时,声压波形变化是由于声波在谐振腔上下两表面存在非垂直反射.     

声悬浮过程的激光全息干涉研究

利用二次曝光全息干涉术实现了对单轴式声悬浮声压场的研究.分别拍摄了悬浮不同物体和 不同输出功率情况下声悬浮场的多幅全息图，并进行了对比分析.结果表明，实验中获得的 声压分布图样与由声波动方程获得的理论声压分布基本一致，其相应中轴线的强度分布也具 有很好的一致性.与以往的声场测量方法相比，二次曝光法非接触、无干扰及全场测量的优 势在声悬浮场测量中得以充分体现，该方法的引入不但简化了声悬浮场测量的实际操作，而 且可以更直观地获得全场信息，为优化声悬浮系统提供了实验依据. 关键词： 全息干涉术 二次曝光法 声悬浮 谐振     

最近的中子探测实验和声空化

评述了2002年3月8日美国Science杂志发表的橡树岭国家实验室Taleyarkhan等在产生在微小气泡反应中探测到中子的实验，还介绍了声空化和声致发光的历史，以及与热核聚变和“冷聚变”的关系。     

提高YBCO块材在外磁场中悬浮力

本给出了三种提高YBCO块材在外磁场中悬浮力的方法．第一种方法是增强外磁场，对于此方法，本研究了一块直径为30mm的圆柱状YBCO块材分别在圆柱状NdFeB永磁体和NdFeB永磁导轨上的悬浮力．测量结果表明在77K温度下YBCO块在圆柱状NdFeB永磁体上的最大悬浮力为50N，在NdFeB永磁导轨上的最大悬浮力为103．ON．第二种方法是提高YBCO块材自身的性能，包括临界电流密度、俘获磁通和块材尺寸，对于此方法，本仅研究了块材尺寸对悬浮力的影响．三块直径分别为30mm、35mm、40mm的圆柱状YBC0块材在NdFeB永磁导轨上的悬浮力被测量，77K温度下5mm悬浮间距时的悬浮力分别为103．ON、134．5N、175．ON．第三方法是将YBCO块材变成准永久磁体，此种情况下，直径为40mm的圆柱状YBCO块材在77K温度下5mm悬浮间距时的悬浮力高达218．3N．     

基于换能器阵的三维多粒子悬浮及操控装置

针对目前三维声操作技术悬浮粒子数量少、悬浮空间局限的问题,本文提出了一种由三对相对换能器阵列组成的声悬浮装置的设计方案,通过改变换能器阵列的相位差,成功实现了粒子的三维操纵.该装置可用于测量声速,相对误差一般在2%~5%左右,对测量环境要求比较严格.     

单分子物理与化学的新进展

本文对新兴边缘学科-单分子物理与化学的一些研究进展进行简要综述。在对单分子科学中几类基本实验技术如扫描隧道显微术和光镊技术等作了简要介绍之后,重点评述了单分子实验技术和研究方法在物理、化学、生物和分子电子学等学科领域的应用和影响。基于扫描隧道显微术和电子结构计算,列举了最近几个关于单分子高分辨表征、单分子器件和单分子量子调控等方面的研究实例。最后对单分子物理与化学的发展前景进行了展望。     

Meissner效应与磁悬浮

根据Ｍｅｉｓｓｎｅｒ效应，利用电动力学中的镜像法分析超导体与磁体间的相互排斥作用，并由此计算了小磁体的磁悬浮高度。     

声振动分析技术用于骨折愈合程度估计的研究进展

利用声振动技术估计骨折愈合程度已经成为近年来国内外研究的热点之一，为了大家了解这一情况，本文详细地介绍了骨折愈合程度估计的研究方法和结果，分析了目前存在的问题，并对问题的解决和未来发展趋势提出了自己的见解．     

In situ observation of containerless solidification from undercooled Lu2O3 and Y2O3 melts

Containerless solidification processes in undercooled Lu₂O₃ and Y₂O₃ melts were investigated using an aerodynamic levitation furnace and a high-speed video. Double recalescence, indicative of two successive phase transitions, was observed for both oxides. The melting point following the first recalescence (T _M1) was higher than that of the second (T _M2) for Y₂O₃, which suggests that Y₂O₃ has a phase transition from a melt to a high temperature phase at T _M1, and then to a room temperature phase at T _M2. Two solid phases of Lu₂O₃ were also identified at T _M1 and T _M2. However, in contrast to Y₂O₃, T _M1 was lower than T _M2 for Lu₂O₃. This implies that the first crystallized phase from a melt is a metastable phase. The life duration of this metastable Lu₂O₃ was in the order of tens of milliseconds.     

声测井中的声压-速度有限差分方法

为了解决薄互储层的声测井问题,提出了声压-速度有限差分方法:用声压和速度矢量做为场变量,分别描述井内流体和井外弹性固体或双相介质。这样选择场变量的优点是:处理脉冲点源(或线源)与套网格技术相比简单得多;在内边界上的差分格式稳定,精度得到了改进;人为边界上的吸收效果较好。用柱坐标分别给出了井壁上流体与弹性固体、流体与双相介质的声压-速度边界条件,并用守恒积分方法处理了井壁上的边界条件。通过用声压-速度有限差分方法模拟弹性固体和双相介质地层的声场,证明了声压-速度有限差分方法的有效性。