磁场对滤纸上Zn电解沉积物形貌的影响

研究了外加磁场对滤纸上Zn分枝状电解沉积物生长形貌的影响.用金相显微镜和原子力显微镜观察Zn沉积物的显微结构.发现在非饱和浓度下生长的沉积物生长形貌受电解液浓度和滤纸纤维影响，外加磁场对其形貌的影响不明显.在饱和电解液浓度下获得的沉积物分枝分两层，并且贴近滤纸表面的薄层比其上面离滤纸较远的那一层生长快.在饱和浓度电解液情形下，0.40T外加磁场使得沉积物分枝发生明显的螺旋状偏转.在实验基础上结合相关理论，认为外加磁场通过霍尔效应影响滤纸上Zn分枝状电解沉积物形貌. 关键词： 电解沉积 磁场 霍尔效应 生长形态     

晶体取向对定向凝固枝晶生长的影响

采用类金属透明模型合金丁二腈-1.0 wt%乙醇(SCN-1.0 wt% Eth)合金, 考察了晶体取向对定向凝固过程中晶粒的平界面失稳孕育时间、枝晶形态演化以及枝晶一次间距的影响. 结果表明, 随着枝晶择优生长方向与温度梯度方向夹角的增大, 晶粒的平界面失稳孕育时间增加, 界面的稳定性增强; 对于不同晶体取向的枝晶形态演化, 枝晶择优生长方向与温度梯度方向夹角越大, 枝晶二次臂不对称生长越严重, 同时, 具有生长优势的枝晶二次臂对相邻枝晶的生长的抑制越强烈; 至于不同晶体取向的枝晶一次间距, 随着枝晶择优生长方向与温度梯度方向夹角的增大, 枝晶一次间距增大. 关键词： 定向凝固 平界面失稳 枝晶间距 晶体取向     

晶体取向对定向凝固平界面失稳行为的影响

采用丁二腈-丙酮透明模型合金研究了不同晶体取向的晶粒在定向凝固条件下的平界面失稳过程.实验选择了三个界面失稳后具有不同生长形态的典型晶粒作为研究对象, 分别为择优生长枝晶、倾斜枝晶和海藻晶.结果表明可发展为择优生长枝晶的晶粒的平界面失稳孕育时间和初始扰动波长最小,海藻晶次之, 倾斜枝晶最大,这与以往的解析结果和相场模拟结果一致. 同时,实验观察发现可发展为择优生长枝晶和倾斜枝晶的晶粒的界面非稳态演化过程与海藻晶显著不同,这表明平界面失稳的非稳态演化过程与晶体取向相关.     

等温凝固多晶粒生长相场法模拟

采用Kim模型，利用耦合溶质场的相场模型对Al-2-mole-Cu合金等温凝固过程中多晶粒相互影响下枝晶的生长过程进行数值模拟，为了提高计算效率，采用差分去实现宏微观场之间的耦合.研究了不同过冷度对多晶粒枝晶形貌和溶质分布的影响，结果表明：成分过冷对枝晶生长速度和溶质分配有着重大的影响，溶质元素Cu在固液界面前沿重新分布，结果导致实际热过冷减小，进而影响枝晶的生长和溶质向外层的扩散，致使相互接触的枝晶产生萎缩而其余没有受到抑制的枝晶生长方向产生择优现象. 关键词： 相场法 模拟 择优生长 等温凝固 二元合金     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的成核-生长和失稳分解研究

采用溶胶-凝胶法在ZnWO₄单晶上制备出透明的ZnO薄膜.通过光学显微镜观察了Z nO薄膜的表面形貌.实验结果表明，ZnO薄膜的形成经历了表面成核，晶粒长大和岛的形成三 个不同的阶段.由于ZnO晶核是在非平衡条件下生长的，在生长过程中不可避免地出现了枝晶 生长和分形生长以及失稳分解. 关键词： 氧化锌薄膜 成核 枝晶生长 分形生长 失稳分解     

外来夹杂物颗粒对枝晶生长形态影响的相场法研究

在KKS相场模型基础上提出了一种耦合取向场的二元合金相场模型.通过该模型分析了外来夹杂物颗粒与晶粒之间的取向错配对于枝晶生长的影响，模拟结果表明外来夹杂物颗粒的大小、位置、数量以及与晶粒的取向差等因素均对枝晶生长形态有较大影响，外来夹杂物颗粒会造成枝晶臂的偏转与分叉，从而最终形成各种形貌的非规则枝晶. 关键词： 相场法 枝晶 外来夹杂物颗粒 晶体取向     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质的磁各向异性研究

SQUID和磁转矩测量表明红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质具有明显的磁各向异性,从能量角度对SQUID和磁转矩曲线的分析发现,这些材料具有明显的单晶单轴特性,对于磁各向异性,起作用的主要是磁晶各向异性。磁化过程中,长条片状纳米磁性矿物质中包含的小纳米晶粒磁畴磁矩转向外磁场方向,直到与外磁场方向一致,达到饱和为止,磁化过程中不存在畴壁的移动。     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质的磁各向异性研究

SQUID和磁转矩测量表明红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质具有明显的磁各向异性,从能量角度对SQUID和磁转矩曲线的分析发现,这些材料具有明显的单晶单轴特性,对于磁各向异性,起作用的主要是磁晶各向异性。磁化过程中,长条片状纳米磁性矿物质中包含的小纳米晶粒磁畴磁矩转向外磁场方向,直到与外磁场方向一致,达到饱和为止,磁化过程中不存在畴壁的移动。     

稳恒磁场下金属电沉积枝晶生长的模拟

采用Monte-Carlo模拟方法,给出用于描述稳恒磁场作用下电沉积枝晶生长的模型.该模型综合考虑了外加磁场B,电解溶液浓度和离子在阴极发生还原反应的几率P_s等因素对电沉积过程的影响,模拟得到与实验结果一致的枝晶生长图形.模拟结果表明:团簇的形状和它们的分形维数都与外加磁场B的强弱,即体现在模型中离子的旋转角速度ω的大小有关;随着磁场强度的增加,沉积团簇会从分形向非分形转变;在相对强的外加磁场作用下,较高离子浓度时的沉积物是非分形的;离子在阴极的反应概率P_s越小,随着磁场强度的增加枝晶生长越易趋向非分形.     

界面能各向异性对定向凝固枝晶生长的影响

采用元胞自动机 (cellular automaton, CA) 模型研究了界面能各向异性对二维定向凝固枝晶生长的影响. 模拟结果显示当晶体的择优生长方向与热流方向一致时, 随着界面能各向异性强度的增大, 凝固组织形态由弱界面能各向异性时的海藻晶转变为强界面能各向异性时的树枝晶. 同时, 界面能各向异性强度会影响稳态枝晶尖端状态的选择, 界面能各向异性越强, 定向凝固稳态枝晶尖端半径越小, 尖端界面前沿的液相浓度和过冷度越小. 稳态枝晶生长的尖端状态选择参数与界面能各向异性强度也存在标度律的指数关系, 而枝晶一次间距则受界面能各向异性强度影响较弱. 当晶体的择优生长方向与热流方向呈-40°夹角时随着界面能各向异性强度的增大, 凝固组织形态由海藻晶逐渐转变为退化枝晶, 后又逐渐转变为倾斜枝晶. 关键词： 元胞自动机 枝晶 界面能各向异性     

Characterization of the three-dimensional supersonic flow for the MHD generator

A numerical procedure based on a five-wave MHD model associated with non-ideal, low magnetic Reynolds number MHD flows was developed in the present study for analyzing the flow fields in the MHD generator of a MHD bypass scramjet. The numerical procedure is composed of an entropy conditioned scheme for solving the non-homogeneous Navier-Stokes equations, in conjunction with an SOR method for solving the elliptic equation governing the electrical potential. It was found that a separation would take place near the downstream edge of the second electrode, where the local adverse pressure gradient is large, and the core of the flow field is characterized as a 2-D flow due to the Hartmann effects along the direction of the magnetic field. The electric current lines would be increasingly distorted as the magnetic interactive parameter increases, and even induce an eddy current. Induced eddy current was also found in the different cross-sections along the axial direction, all of these would definitely deteriorate the performance of the MHD generator. The cross-sectional M-shape velocity profile found along the axial direction between the insulating walls is responsible for the formation of the vortex flow at the corner of the insulator cross-section, which, in turn, induces the corner eddy current at the corner. A numerical parametric study was also performed, and the computed performance parameters for the MHD generator suggest that, in order to enhance the performance of MHD generator, the magnetic interaction parameter should be elevated.     

磁控条件下激波冲击三角形气柱过程的数值研究

本文基于磁流体动力学方程组,在保证磁场散度为零的条件下,采用CTU+CT（corner transport upwind+constrained transport）算法,对有无磁场控制下激波与重质或轻质三角形气柱相互作用过程进行数值研究.结果表明：无论有无磁场,两气柱在激波冲击下均具有完全不同的波系结构和射流现象.其中,入射激波与重气柱发生常规折射,形成介质射流,而与轻气柱作用则发生非常规折射,形成反相空气射流.无磁场时,气柱在激波冲击下,产生Richtmyer-Meshkov和Kelvin-Helmholtz不稳定性,界面出现次级涡序列,重气柱上下角卷起形成主涡对,轻气柱空气射流穿过下游界面后形成偶极子涡.施加横向磁场后,次级涡序列、主涡对以及偶极子涡均消失.进一步研究表明,在磁场作用下,洛伦兹力将不稳定性诱导产生的涡量向界面两侧的Alfvén波上输运,减少界面涡量沉积,抑制界面卷起失稳.最终,涡量沿界面两侧形成相互远离的涡层,界面不稳定性得到控制.此外,定量分析表明磁场能加快两气柱上游界面的运动,抑制下游界面的运动,且对轻气柱的控制效果更好.     

高超声速飞行器磁控热防护系统建模分析

针对高超声速飞行器防热, 搭建了螺线管磁控热防护系统的物理模型. 采用低磁雷诺数磁流体数学模型, 分析了外加磁场强度及磁场形态对磁控热防护效果的影响. 对比了三种磁场类型(磁偶极子、螺线管、均布磁场)下磁控热防护效果的差异, 分析了螺线管几何参数对磁控热防护效果的影响. 研究表明, 磁场降低表面热流作用存在“饱和现象”; 三种磁场形态的磁控热防护能力从小到大依次为磁偶极子、螺线管、均布磁场; 相同驻点磁感应强度条件下, 增大螺线管半径有利于提高磁控热防护效果, 缩短螺线管与驻点距离不利于驻点和肩部防热, 螺线管长度对磁控热防护效果影响相对较小.     

Dual solutions and stability analysis of flow and heat transfer of Casson fluid over a stretching sheet

The aim of the current study is to find out the dual solutions of the two-dimensional magnetohydrodynamic (MHD) flow of Casson fluid and heat transfer over the stretching sheet. The focus of the study is to examine the linear thermal radiation effects on dual solutions for both the steady and unsteady flow of Casson fluid over the stretching sheet under the influence of uniform magnetic field. The governing equations are formed as system of partial differential equations (PDEs). Using suitable transformations, the system of PDEs are converted into favorable nonlinear system of ordinary differential equations (ODEs). Simulations are performed in Maple 2015 to form the dual solutions in order to achieve the velocity, temperature, skin friction and heat transfer profiles of the Casson fluid over the stretching sheet. It is concluded that the dual solutions for the corresponding model are numerically stable. Furthermore, the upper branch solutions of the Casson fluid profiles are numerically stable as compared to the lower branch solutions. Results indicate that positive Eigen values of the MHD flow of Casson fluid provide stable profiles as compared to the negative Eigen values. It is believed that the current study would provide a base for the dual solution of the other types of the non-Newtonian fluid flows over various categories of surfaces.     

磁流体动力学磁控进气道流场分布数值模拟

采用磁流体控制的办法能提高超燃冲压发动机的推进性能。结合了Maxwell方程组和描述流体力学规律的Navier-Stokes方程组,并对这些方程进行了简化,建立了适用于计算磁流体动力学(MHD)超燃冲压发动机磁控进气道流场分布的数值模拟模型。研究了在特定工况下,流场特征、电势、电流以及提取功率等参数的变化。磁流体发生器能够降低管道出口马赫数和流向速度,降低出口处的总焓,但是出口处的温度有所提高。在电极上,电势保持常数,而绝缘壁面的电势较高,电场在电极端点出现周期性的极性。y方向电流在电极板附近很高,而在绝缘板上几乎为零。电流主要从正电极流向负电极,而且沿着x方向略有减小。y方向电流最大值出现在绝缘壁面上,而绝缘板上的z方向值几乎为零。z方向电流最大值出现在管道的边角处,而在绝缘壁面上几乎为零,电流在绝缘壁面的法线分量为零。     

高磁雷诺数下剪切流对双撕裂模中二级磁岛的影响

在高磁雷诺数下,当双撕裂模发展进入快速磁场重联阶段时,会发生二级磁岛不稳定性,加剧磁场能量的释放。本文基于扰动形式的守恒磁流体方程组发展高精度的数值模拟程序,在平板位形下研究反对称位形剪切流对双撕裂模中二级磁岛的影响。结果表明：随着剪切流强度和剪切梯度的增加,二级磁岛的数目以及电流片横纵比变小。此外,较强的极向剪切流能够抑制二级磁岛不稳定性的发生。     

Free convection effects on HMD horizontal channel flow with Hallcurrents

An exact solution of MHD channel flow between two horizontal parallel plates taking into account free convection currents and the Hall currents is presented. Solutions for the primary and secondary velocity, the induced magnetic field, the skin friction, and the temperature are derived. The velocity field and magnetic field are shown on graphs, and the values of the skin friction and the rate of heat transfer are indicated on tables. The results are discussed in terms of the hall parameter, the Hartmann number, and the Grashof number     

高速飞行器磁控阻力特性

采用低磁雷诺数磁流体数学模型,对外加磁场下的高超声速半球体流场进行数值模拟.选取三种简单理想磁场(轴向、径向、周向均布磁场),分析了不同磁场类型对流场结构、气动阻力与洛伦兹阻力的影响及作用机理.研究发现,轴向磁场径向"挤压"效应使得激波外形凸出,且壁面静压存在"饱和现象";径向磁场存在轴向"外推"效应,较大的磁场强度会导致肩部形成高温区;周向磁场下感应电场的存在导致增阻效果很差.进而对比了两种相同驻点磁感应强度特殊分布磁场(偶极子磁场、螺线管磁场)下的流场,发现了不同于理想磁场的径向"扩张"效应.按增阻效果从大到小依次为径向磁场、螺线管磁场、轴向磁场、偶极子磁场、周向磁场.     

Computation of the electric potential and the Lorentz force in a locally ionized magnetohydrodynamic flow in a nonuniform magnetic field for a transverse flow past a circular cylinder

An analytical solution to electrodynamic equations is obtained for the electric potential in a locally ionized magnetohydrodynamic (MHD) flow for a transverse flow past a circular cylinder in the non-uniform magnetic field of a rectilinear conductor. Analytical formulas for computing the volume density of the Lorentz force acting on the flow in a locally ionized MHD flow are obtained for the case of the conducting and nonconducting surfaces of the cylinder. The influence of the Hall parameter and width of the MHD interaction region on the value of the Lorentz force is analyzed. It is demonstrated that the Lorentz force, which accelerates and not decelerates the flow, appears under certain conditions near the surface of the cylinder in the neighborhood of the critical point.