微重力燃烧实验落塔技术改进

上抛工作模式是一种有效的地基微重力实验技术．它能在基本上不增加落塔高度的情况下，成倍地增加微重力实验时间．本文将简要介绍在工程热物理所25米落塔设施上由实时过程控制技术和数控全速同步泛能换能技术组成的牵引式上抛技术的工作原理，基本组件，微重力状态下蜡烛火焰实验的初步结果，以及与NASA落塔和航天飞机实验结果的对比．     

过冷池沸腾落塔短时微重力实验研究

本文研制了一套控温池沸腾实验设备,利用中国科学院国家微重力实验室落塔开展了短时微重力环境下的过冷池沸腾传热实验研究.加热元件为长30 mm、直径60 μm的铂丝.实验工质为O.1 MPa压力下过冷度为24℃的R113.在地面常重力和落塔短时微重力实验中,观测到核态沸腾和双模态过渡沸腾现象.对核态沸腾,微重力传热效果稍有增强而汽泡形态却呈现出剧烈变化.对双模态过渡沸腾,微重力下膜态沸腾部分有明显收缩,但热流密度值仍比常重力时减小20%.     

铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度吗

对电磁感应中一道常见习题答案提出质疑, 并用 Ma t h c a d软件间接论证了半圆形铝框在非匀强磁场中 由静止下落过程中, 铝框的加速度大小可以始终比重力加速度小, 也可以先小于重力加速度然后大于重力加速度; 还可以是先小于然后大于再小于重力加速度. 铝框运动情况取决于磁场情况     

水听器的加速度特性

本文主要从实验方面对水听器的加速度特性进行了一些研究,在63Hz到4000Hz频率范围内,测试了几种常规水听器的加速度灵敏度和频响.这些水听器的加速度灵敏度从每个区几毫伏到几百毫伏各不相同,并具有明显的方向性.探讨了电缆的类型、固定方式对加速度特性的影响,以及隔振器的使用等方面的问题.     

微重力环境下磁力实验观察与研究

根据自由落体原理,建立了一个短时微重力实验系统,并在其模拟的微重力环境下,观测了磁铁速度与磁力变化,通过对采集图像的处理技术,定性分析了其变化的原因。     

微重力环境下油滴沉降实验观察与分析

微重力条件下,物体的重力影响几乎消失,这时液体的流动特性会发生不同于重力作用下的变化.为了形象地观察到这个变化过程,根据微重力原理建立了一个短时微重力实验系统.在其模拟的微重力环境下,观测到油滴下降时的形状与速度变化.通过观察该实验,提高了学生的观察能力及总结物理实验规律的能力.     

颗粒气体团簇行为实验研究

颗粒体系由于非弹性碰撞和摩擦等内秉的能量耗散特性,由宏观粒子形成的颗粒气体体系经常会有局部凝聚现象,这是颗粒气体体系与分子气体体系的最大区别之一.理解和预测这一现象的发生将有助于人们对远离平衡态体系的复杂现象,如有序结构、斑图和团簇形成的认知.这种局部凝聚现象可以类比于分子气体中亚稳分解形成的液滴,将气液相分离用于解释和寻求局部凝聚现象的此模型得到了分子动力学模拟的校验.但是实验的校验却由于宏观粒子运动受重力作用的影响难以在实验室中实现.作为实践十号卫星的前期实验,本文利用国家微重力实验室落塔装置,以水平激振装有不同尺寸和数目的颗粒样品,在短时微重力条件下,成功观察到颗粒气体团簇的形成;并将实验结果与颗粒气体类范德瓦耳斯气体分子相分离模型对比,由形成团簇样品的颗粒数密度条件,来实验确定了所选颗粒的恢复系数,得到直径为0.5 mm的钛珠颗粒的恢复系数在0.6—0.8之间,直径为1 mm的钛珠颗粒的恢复系数约为0.8,直径为2.5 mm的钛珠颗粒的恢复系数应大于0.8.     

微重力环境下液体表面张力的实验观察与研究

在微重力环境中,重力的作用几乎消失,液体的表面张力起主导作用,微重力下液体的流动特性和平衡界面也会产生显著变化．为了使学生们能更真切、更直观地观察到微重力下的奇妙现象,我们搭建了短时微重力系统并开展了一些实验演示与观测研究．通过微重力系统模拟微重力环境,可以清楚地观察到液体表面的变化,更有助于同学们深入了解微重力下的物理规律和实验现象,对于激发同学们认识和发现新的规律和总结新的定律具有重要意义．     

用落球法测量η实验中小球下落速度的辨析

用落球法测量η实验中小球下落速度的辨析张兆钧（西安交通大学物理系７１００４９）测量液体的粘滞系数有多种方法，落球法是其中一种．它适用于粘度较大，有一定透明度的液体，这种方法需要测量小球在盛有液体的圆管内匀速铅直下落时的速度．由于小球在下落运动时，受到...     

微重力环境下蜡烛火焰的实验观察与演示

根据落塔演示实验原理,搭建了短时微重力实验系统,开展在微重力模拟环境下,观测蜡烛火焰形状的变化,并解释其产生原因.     

加压条件下甲烷/空气预混火焰可燃极限的微重力实验研究

本文成功搭建了适用于中国科学院力学研究所国家微重力实验室(NMLC)落塔的高压对冲火焰实验系统,并首次开展了微重力条件下加压对冲火焰实验,测定了一定张力条件下甲烷/空气层流预混火焰的熄灭极限。实验结果表明,随着压力的增高,甲烷/空气混合气体的可燃极限呈先增后降的非单调变化趋势,峰值发生在0.4 MPa左右。浮力对加压下微弱火焰熄灭极限的影响明显,在常重力条件下,相同张力下的熄灭极限较微重力条件下的偏大,峰值出现的压力略低。微重力条件下的实验结果与使用CHEMKIN的数值模拟的结果相当一致。     

换流站电力电容器塔的噪声预测

电力电容器塔是换流站的主要噪声源之一,因单元数量多、声波相干性作用复杂、单元间相互遮挡等,难以对其进行准确的噪声预测。该文通过实验方法获得电容器单元的表面振动加速度,采用边界元模型计算电容器塔辐射的噪声,并运用噪声预测评估软件对电容器塔进行建模,包括完整建模和简化为点声源、线声源及工业建筑物的建模。研究表明：边界元模型和完整建模方法能够考虑到电容器单元的声辐射指向性和单元间的遮挡作用,前者还能考虑到单元内不同壁面处相位差、单元间声波相干性的影响,比后者能较好地反映声场分布特点;简化点声源和线声源的方法预测结果相近,均无指向性且预测的总声功率偏高;简化工业建筑物的方法考虑了电容器塔的声辐射指向性和遮挡作用,方法简单且能较准确地预测总声功率。     

基于加速度矢量特征的老人跌倒检测装置设计

针对老人意外跌倒的及时救助问题,设计了一种基于加速度矢量特征的老人跌倒检测装置。该装置结合加速度传感器MMA8452Q、GSM通信和GPS定位技术,通过分析人体姿态变化时的加速度矢量特征,利用加速度Z轴分量和加速度幅值作为跌倒判定的基础准则,并且考虑到跌倒后是否严重未起来,以加速度幅值的瞬时变化值为辅助提高了对于跌倒检测求助事件的判定准确性,据此远程报警并发送老人位置信息以及时施救。实测结果表明,该装置能准确地辨别出老人日常行为和意外跌倒需要求助状态并进行报警,降低跌倒带来的风险,实用性强。     

重力对扩散射流火焰动态特性的影响

本文探讨重力对扩散射流火焰动态特性的影响规律。结果表明,火焰闪烁现象是一种浮力诱导不稳定性,在浮力消失或反向重力场中,不存在这种不稳定性现象,闪烁频率与燃料射流速度无直接关系,但涡的大小随燃料射流速度的增大而增大。存在触发火焰闪烁的临界高度,闪烁频率与重力成平方根关系式。反向重力情况下,也存在浮力稳定型平面火焰,它反映了浮力与火焰的耦合作用。     

落管——空间实验的地面模拟手段

 空间材料科学研究的主要目的在于利用空间环境,制备地面无法得到的新材料和在空间实现材料新工艺.然而,空间实验机会十分难得,且耗资甚巨.为此,各国科学家在地面建造了各种模拟空间环境的实验设施.落管就是其中之一.它是垂直安置并抽成真空(或根据需要充以某种惰性气体)的长管.样品在其顶部的熔化室熔化后成液滴状自由下落,并在下落时产生的失重和无容器过程中凝固,以进行空间材料研究的模拟实验.     

多轨道最速落径演示装置

设计制作了基于STC89C52RC单片机的多轨道最速落径演示装置,通过对电磁铁和显示屏的自动控制,将测量数据直接由数码管显示。多轨道对比演示、即时显示数据,达到了直观演示最速落径问题的设计目的。     

用光电门测自由落体加速度实验的改进

对利用光电门测重力加速度的方法做了改进,将工形挡光片改为T形挡光片,并对改进前后所获得的实验结果进行了比较;同时,通过实验还探究了挡光片的合理宽度范围,深入分析了挡光片宽度过小或过大产生的误差原因.     

微环谐振腔加速度传感器光谱特性研究

为满足加速度传感器微型化、低成本的需求,提出了一种带有单微环谐振腔的悬臂梁式光学加速度传感器结构,采用耦合模和传输矩阵理论求取了微环谐振器的传递函数,利用检测同一波长处光强度变化的新测量方法实现了对加速度的探测,从而得到了加速度传感器的灵敏度和探测极限,深入研究了不同结构参数对系统灵敏度的影响,数值仿真并分析了输出端口的光谱特性。结果表明：加速度传感器在外界加速度作用时,悬臂梁在应力的作用下会发生弯曲,使得固定在悬臂梁上的微环谐振器发生形变,即微环谐振器的长度和折射率都发生了变化,从而光在微环谐振器中的传输特性发生变化,因此可以通过探测微环输出端光场强度的变化来测定加速度值;悬臂梁的长度、厚度以及微环谐振腔的固定位置都是影响加速度传感器性能的直接因素,并且选择最佳的结构参数可以有效地提高系统灵敏度和精度。经过数值仿真,对于信噪比为30 dB系统,波长在1.515 μm处,悬臂梁的长度、厚度分别为180和3 μm时,系统的灵敏度可达到2.112 g-1,探测极限为1.421×10-3 g,因此在悬臂梁可承受的范围内,选取长度较长的悬臂梁结构能够有效地改善系统的灵敏度和探测极限。该结构为制备高灵敏度、低成本、易于加工的加速度传感器及可嵌入式微型光学器件提供理论基础。     

落球加速运动的路程

导出了落球法测粘度的二级半公式，误差≤0．022％．由于定义了雷诺数的零级近似R一级近似RI，使公式和计算大为简化．如果误差≤0．1%能满足要求，在R0≤0．005时可采用零级近似，0．005＜R0≤0．123时采用一级近似，R00.123时才采用二级半近似．