利用降膜流动测量液体黏滞系数

利用降膜流动设计并搭建了测量液体黏滞系数的实验装置，根据不可压缩液体N-S方程，结合边界条件建模。采取测量液膜表面速度的方法计算液膜厚度。测量了蓖麻油不同流量下的黏滞系数，倾斜板在不同倾角下，黏滞系数测量相对准确的流量区间基本相同，相对误差在8%以下。分析了装置的适用条件和误差来源。并用全内反射法进行了液膜厚度对比验证。该研究丰富了测量液体黏滞系数的教学内容和方法，有助于学生掌握流体力学相关知识，提高综合设计能力。     

一种测量液膜高度的方法

给出一种测量液膜高度的新方法,利用此方法测定液体表面张力系数时发现,计算液膜重量时,液膜厚度不能用金属丝直径代替,否则液体表面张力系数会出现负值。     

拉脱法测量液体表面张力系数实验中液膜变化的动态数值仿真

基于拉脱法测量液体表面张力系数实验数据,利用回归分析建模和三次样条插值拟合,实现了液膜连续变化过程的动态数值仿真,二维仿真清晰地展现了液膜由形成、拉升到破裂的过程,由此也验证了实验中液膜所受到的表面张力先增后减的过程．为直观观测拉脱吊环时液膜的变化过程,通过三维动态仿真动画,立体、形象地展现了该实验中液膜的变化过程,增强了学生对液体表面张力及表面张力系数概念的理解．     

液体表面张力系数测量的分析

针对学生在利用FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪测量液体表面张力系数时,对何时读取数字电压表的示数存在争议,通过对吊环离开液面后液膜拉脱过程的5个阶段的受力分析、液膜拉脱过程的数学讨论以及微观解释三个方面对该实验数据的最佳读取时刻进行分析讨论以及对实验数据的对比分析,得出在测量时应该读取的是数字电压表在吊环拉脱液膜过程中的最大值。     

磁性液体表观密度随磁场变化测量仪的研制

利用自制的磁性液体研制出测量固、液两相胶体溶液磁性液体表现密度的测量装置并给出了测量方法和测量原理．该装置既能测量磁性液体中不同液层的表观密度，也能测量磁性液体中某点的表观密度随磁场变化的规律．     

方管两相流中微液膜的测量与分析

在微通道流动沸腾换热中,微液膜的蒸发对其起到了至关重要的作用,本文探究了0.6 mm方管在气液两相流条件下的液膜厚度变化,实验通过激光共聚焦位移计测量液膜厚度和高速相机采集图像,实现了同步测量。实验发现,当气泡速度小于1.27 m/s时,液体会集中在方管的四角,不会形成液膜;当气泡速度为1.21～2.71 m/s时,会在管壁形成液膜,液膜的变化呈阶梯式,并且随着气泡速度增大而增大;当气泡速度大于3.21 m/s时,流型会转变为环状流,液膜厚度会开始出现振荡。     

双像法测液体的折射率

在分光计上测量液膜和空气膜两狭缝像间的夹角,再测出液膜的楔角,由折射定律求出液体的折射率。     

拉脱法测量液体表面张力系数的改进

通过改进原有的实验仪器,设计一个拉脱法测量液体表面张力系数的新实验.从金属环片受力分析开始,推导测量液体表面张力系数的计算新公式,纠正了一直以来不计液膜重力的过于粗略的计算方法.实践证明该实验测量方法操作方便,测量过程稳定,重复性强,数据精度高.并对新的实验结果进行准确分析,澄清了有关文献中错误的概念.     

利用光的反射原理讲解旋转液体抛物液面的焦距与转速的关系

本文利用几何光学的反射原理,以一种较为直观的方法对旋转液体抛物液面的焦距与转速之间的定量关系进行了理论推导,一定程度上为同学们深入理解该实验的基本原理提供了帮助。同时,在实验室现有的旋转液体综合实验仪的基础上,对旋转液体抛物液面焦距的测量方法进行了优化,并对不同转速条件下液体抛物液面的焦距进行了实验测量;同时利用拟合曲线图的形式,对旋转液体抛物液面焦距的实验测量值和理论计算值进行了比较,结果表明实验测量值和理论计算值具有很好的吻合性。     

液体表面张力系数测量实验的改进

在原有实验的基础上,采用控制液面下降法,将原实验仪器中的表面皿换成测量杯,利用放水阀控制液体流出速度,从而使数字电压表的示数在液膜拉断前后容易观察,另外在测量杯上标出水平线,以便于判断吊环与液面平行,这样测量出的液体表面张力系数更接近实际值。     

格子Boltzmann方法模拟双液滴撞击液膜的流动过程

采用单相自由面格子Boltzmann方法中流场计算,自由面条件和表面张力处理方法,研究双液滴撞击液膜的流动过程,实现对垂直间隔的两液滴相继撞击液膜流动过程的模拟.数值结果表明,液滴相继冲击液膜时,液滴间上下距离对液膜状态有很大的影响,液滴间距不同,液膜形状会出现很大差异.数值结果与实验结论定性一致.     

单液滴撞击倾斜液膜飞溅过程的耦合Level Set-VOF模拟

采用耦合水平集--体积分数法(CLSVOF)对液滴撞击倾斜表面液膜后液膜的形态演化及飞溅过程进行数值模拟, 并对液滴撞击液膜过程中形成的空气卷吸现象进行研究并探讨了撞击角对此的影响, 分析了液滴撞击后液体内部的压力和速度分布, 对液滴撞击倾斜表面液膜的飞溅过程进行讨论, 并与实验结果进行了对比, 验证了CLSVOF方法研究液滴撞击倾斜液膜的可行性. 结果表明, 液滴撞击倾斜液膜时前后两部分飞溅现象产生的机理不同, 前半部分飞溅是由于压差引起的颈部射流, 而后半部分则是由液膜径向流动产生的飞溅现象. 随着撞击角的增大, 空气卷吸气泡数量减少.     

Thick films of viscous fluid coating a plate withdrawn from a liquid reservoir

We consider the deposition of a film of viscous liquid on a flat plate being withdrawn from a bath, experimentally and theoretically. For any plate speed U, there is a range of "thick" film solutions whose thickness scales like U{1/2} for small U. These solutions are realized for a partially wetting liquid, while for a perfectly wetting liquid the classical Landau-Levich-Derjaguin film is observed, whose thickness scales like U{2/3}. The thick film is distinguished from the Landau-Levich-Derjaguin film by a dip in its spatial profile at the transition to the bath. We calculate the phase diagram for the existence of stationary film solutions as well as the film profiles and find excellent agreement with experiment.     

Optical measurement of instantaneous liquid film thickness based on total internal reflection

An optical method of measuring the instantaneous transparent liquid film thickness, based on the effect of total internal reflection by the gas-liquid interface, is represented. A light circle whose diameter is proportional to the liquid film thickness and eccentricity is proportional to the slope gradient of the liquid film surface in the measurement region is formed around a small-size light source in the plane of vessel bottom. Using several light sources, the method allows measurement of the liquid film thickness field. The method is implemented in a multichannel meter of transparent liquid film thickness and curvature surface, with computer image processing.     

准自由支撑铝薄膜中有序表面结构的自组织生长

利用真空热蒸发方法在液体基底表面成功制备出具有自由支撑边界条件的金属铝薄膜系统，研究了薄膜中自发形成的自边界向内部区域逐渐生长而呈带状分布的有序表面结构.该有序结构的形成与薄膜厚度、沉积速率和真空环境中的生长时间等实验参数密切相关，其形成过程可用一个三阶段生长模型来描述.实验证明此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铝原子及原子团簇在液体表面自由扩散凝聚所致.进一步的理论研究表明：基于特征的边界条件和固液相互作用，该自由支撑铝薄膜系统中包含了丰富的正弦形内应力分布，各种具有不同振幅和频率的正弦形内应力的合成可形成矩形状畴块和带状有序结构. 关键词： 液体基底 铝薄膜 自组织生长 有序结构     

润湿性及磁场对液态金属自由表面膜流流动状态的影响

通过数值模拟及实验研究了润湿性及磁场对液态金属膜流流动状态的影响。首先,通过数值模拟研究了润湿性对膜流流动状态的影响。结果表明,当润湿性不好时,液态金属膜流容易发展为溪状流而不能完全覆盖底壁,入口膜厚较薄时更易发展为溪状流;在入口膜厚及其它情况相同时,密度越小越易发展为溪状流。其次,研究了磁场对膜流流动状态的影响。结果表明,槽道与流体润湿性不好时,有磁场情况下液态金属膜流覆盖底壁的区域较无磁场时增加,强磁场对膜流的湍流有抑制作用。最后,液态金属膜流实验结果表明,润湿性不好时,镓铟锡合金膜流容易收缩发展为溪状流,这与数值模拟的结果是一致的。上述研究结果对磁约束聚变堆液态第一壁的设计具有指导意义。     

薄膜硅的变隙问题及隙态分布

用电子束蒸发的方法制备可变光学带隙薄膜硅材料, 给出了研究结果. 介绍了一种做透过率曲线切线确定薄膜光学带隙的简易方法, 给出了制备工艺和条件, 以及各种材料的隙态分布图. 实验发现, 材料的光学带隙宽度不但与量子尺度效应有关, 而且与缺陷形成的势垒高度和宽度以及有序短程(原子串)长度有关; 给出了常规硅材料的光学带隙与原子串长度的关系. 计算表明, 随着原子串长度的加大, 势阱中的电子液面升高, 载流子受缺陷势垒的散射减弱; 在原子串长度较低的情况下, 电子液面不总是随着原子串长度升高, 而是有较大的涨落, 形成锯齿状波动.计算还发现, 在势垒宽度与原子串长度之比不变的情况下, 电子液面还与势垒高度有关. 关键词： 薄膜硅 可变光学带隙 隙态分布 电子液面涨落     

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通过数值模拟及实验研究了润湿性及磁场对液态金属膜流流动状态的影响.首先,通过数值模拟研究了润湿性对膜流流动状态的影响.结果表明,当润湿性不好时,液态金属膜流容易发展为溪状流而不能完全覆盖底壁,入口膜厚较薄时更易发展为溪状流;在入口膜厚及其它情况相同时,密度越小越易发展为溪状流.其次,研究了磁场对膜流流动状态的影响.结果表明,槽道与流体润湿性不好时,有磁场情况下液态金属膜流覆盖底壁的区域较无磁场时增加,强磁场对膜流的湍流有抑制作用.最后,液态金属膜流实验结果表明,润湿性不好时,镓铟锡合金膜流容易收缩发展为溪状流,这与数值模拟的结果是一致的.上述研究结果对磁约束聚变堆液态第一壁的设计具有指导意义.     

新型热声谐振机构的理论分析和实验验证

谐振管作为热声发动机的重要组成部分,其长度占整个系统轴向长度的大部分。本文提出了一种利用液体和弹性膜组成谐振系统的方法,并使用这种谐振系统取代谐振管,使系统轴向尺寸减少为原来的1/5。文中利用线性热声理论对该谐振系统的谐振频率进行了计算,并对不同阻尼系数对系统的耗散做出了分析。实验结果表明,在利用驻波热声发动机驱动的情况下,谐振系统自激起振,谐振频率为360 Hz,实际谐振频率与计算值误差在5%以内。     

向列相液晶动态全息存储特性的研究

研究了C60掺杂向列相液晶中全息光栅的形成, 实验中我们利用了一种特殊的全息再现方法：即低电压记录, 高电压再现, 观察到清晰的全息再现像. 实验结果表明样品具有良好的全息存储能力. 分析了电压对实验结果的影响, 实验表明：为了避免动态散射的出现应使用较低的记录电压, 而再现时应采取高电压以重新激发隐藏的光栅, 提高再现的质量.