高频脉冲电场中水滴运动规律研究

基于水滴在脉冲电场中的受力分析,建立了高频脉冲电场中液滴运动模型及轨迹方程。采用高速显微摄像系统研究了油中水滴的运动规律,分析了脉冲电场形式、强度及频率对水滴运动轨迹和速度的影响规律。模拟结果表明,在直流脉冲电场中,场强主要影响单液滴运动的速度,频率主要影响单液滴的加速及减速时间。试验表明,单液滴运动平均速度随频率的升高而加快;双液滴相对运动速度随场强增加,在直流脉冲电场中减小,在方波电场和交流脉冲电场中变大;双液滴在脉冲电场中的相对运动速度由高至低依次为:交流脉冲电场、方波电场和直流脉冲电场。     

PZT 95/5陶瓷电致失效机理研究

对PZT 95/5陶瓷在直流电场、脉冲方波电场以及半正弦波电场作用下的失效机理进行了理论和实验分析.结果表明:在直流作用下,其失效机理以热-电耦合失效为主;而在脉冲电场作用下,考虑振动冲击效应以及相关的力谱分布,脉宽越短,能量向高频偏移,越可能发生力-电耦合失效;当脉宽增加,PZT 95/5陶瓷失效机理将从力-电耦合失效逐步转变成直流失效模式. 关键词： PZT 95/5 失效机理 直流电场 脉冲电场     

超晶格中电场单极畴与偶极畴的形成和输运

采用分立漂移模型,数值模拟和分析直流偏压下超晶格中单极电场畴和偶极电场畴的形成和输运.随着超晶格两端接触层掺杂浓度和阱中掺杂浓度的不同,可以得到单极畴、偶极畴以及单极畴与偶极畴共存 关键词： 超晶格 单极畴 偶极畴 电流自激振荡     

周期量级激光脉冲在不同密度的原子介质中传播行为的比较(英文)

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现,在传播过程中,超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同,而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时,在传播过程中,脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时,在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲;在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC)及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中,更强的极化电场的影响起着主要的作用,但局域场修正的作用也不能忽略,而极化电场的增强是由于原子密度的增加.     

周期量级激光脉冲在不同密度的原子介质中传播行为的比较

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现,在传播过程中,超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同,而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时,在传播过程中,脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时,在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲|在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC) 及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中,更强的极化电场的影响起着主要的作用,但局域场修正的作用也不能忽略,而极化电场的增强是由于原子密度的增加.     

脉冲电场防治水生生物附着

为探究脉冲电场对防治水生生物附着效果的影响因素,确定有效防治附着生物所需的最低电场条件,搭建了脉冲电场试验平台,通过人工脉冲形成线产生近似方波的脉冲,统计不同条件下大型溞死亡率和形态结构发生的变化,通过函数拟合得到了脉冲电场诱导死亡率与电场强度、总等效处理时间、脉冲注入能量密度之间的函数关系,并以某干渠工程为例介绍了脉冲电场防治大型溞的参数选取原则和平台搭建方法。结果表明,脉冲电场对大型溞的处理效果与电场强度、总等效处理时间和脉冲注入能量密度都呈正相关关系。电场强度介于0.5～1.5 kV/cm之间时,电场强度每增加0.5 kV/cm,诱导死亡率增加35%左右。电场强度高于2.0 kV/cm、总等效处理时间大于900μs或脉冲注入能量密度高于80 J/L时,脉冲电场都可以产生80%以上的诱导死亡率。     

依赖于时间和强度耦合J-C模型中原子偶极压缩特性

研究了依赖于时间和强度耦合J-C模型中原子的偶极压缩现象。并详细讨论了原子与腔场以时间脉冲形式耦合时,脉冲宽度和腔场强度对原子算符压缩的影响。结果表明,在此模型下原子的偶极压缩随时间的演化特性与其他强度耦合模型明显不同,而且可以通过调节脉冲宽度有效控制原子的偶极压缩程度。     

脉冲放电产生螺旋流注的等离子体特性研究

通过脉冲放电方式产生三维螺旋形的等离子体放电通道,在高速摄像机拍摄下观察到放电通道中的发光电离体以流注形式沿螺旋轨迹快速传播.建立电磁模型解释螺旋放电的形成机制,对造成对称性破缺及影响其手性性质的极向电场进行分析.研究表明,螺旋放电产生的放电通道存在两种不同的手性特征,而脉冲重复频率等放电参数及边界条件对螺旋流注的传播特性存在影响.脉冲电源驱动的电磁场在介质管内所形成的波模是极向电场形成的一个重要来源,当极向电场与轴向电场强度相近时则形成螺旋流注放电.     

直流电场作用下生物柴油液滴的雾化特性和燃烧特性研究

设计搭建了电场作用下燃油液滴燃烧实验装置,对比了不同电压下生物柴油液滴的形态演变、变形程度、子液滴等行为,分析了不同电压下液滴火焰形貌演变、火焰尺寸等燃烧特性及最高液滴温度变化。结果表明,电压为3 k V和4 k V的电场会诱发生物柴油液滴产生锥射流,其破碎生成子液滴,尺寸范围为20～120μm,速度基本低于2.5 m·s^-1;受电场对火焰和液滴的综合影响,火焰变化主要表现为高度减小、宽度增大,纵横比减小;电压为1 k V和2 k V的电场降低了最高液滴温度,而当电压增加至3 k V和4 k V时最高液滴温度增加。     

匀强电场作用下液滴撞击壁面的动态行为

基于Open FOAM开源软件平台,采用VOF方法耦合电场方程组,数值模拟匀强电场作用下液滴撞击壁面的动态行为,研究电场强度、壁面浸润性对液滴行为的影响,获得电场、流场相互耦合作用下液滴周围电荷密度、电势的分布,重点关注电场力、电荷密度和壁面润湿性对液滴拉伸、撕裂的影响。研究结果表明:电场对液滴运动影响显著,电场力促使液滴拉伸高度增加;随着电场强度增强,电荷集中在液滴尖端,导致液滴喷射现象发生。液滴撞击亲水壁面,底部形成泰勒锥,内部出现涡流,随着壁面浸润性的提高,液滴喷射时间提前,液滴底部不会在疏水壁面上黏接。     

外电场操控单分子的偶极取向极化特性研究

单分子偶极取向的有效操控对于提高单分子荧光收集效率及荧光共振能量转移等相关研究具有重要的意义.本文通过测量单分子荧光偏振特性的变化,研究了外部电场作用下极性单分子的偶极取向极化特性,实现了外电场对单分子偶极取向的有效操控.研究发现电场方向与单分子样品表面平行时,掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯聚合物薄膜中的取向随机分布的极性单分子荧光偏振方向呈现出双峰统计分布规律,表明在溶剂挥发过程中外电场诱导极性单分子偶极取向进行了重新分布.     

真空绝缘子脉冲表面电场在线测量系统的实现

基于Kerr电光效应,建立了用以对纳秒脉冲高电压作用下的真空绝缘子表面电场进行在线测量的实验系统。该测量系统由快脉冲高电压源、YAG激光器、同步控制系统、被测中空薄壁绝缘子及Kerr效应单元、光学相位差检测系统等部分构成。利用YAG激光器输出的激光脉冲,触发导通快脉冲高压源中的高压气体开关,使其给被测绝缘子试品上施加一个脉宽100ns的高压脉冲方波。利用同步控制,使得探测激光在试品上的脉冲方波达到幅值后,入射到Kerr腔体中对Kerr效应进行探测。从而实现了对绝缘子表面电场的在线测量,并给出了初步的测量结果。     

高压电场内细颗粒堆积机理研究

细颗粒的堆积既是电厂尾部除尘系统的核心问题,也是航天领域空间环境内限制动力或光学元件性能的关键问题。电场力因具有长程有效性和强可操作性成为控制细颗粒堆积的主要手段。本文通过微观实验研究了高压平行板电场间细颗粒堆积的机理,观察到颗粒在预极化、预荷电、变外电场电压等工况下的堆积形貌,并发展了图像处理的方法统计堆积颗粒数。研究表明,偶极力是外电场下颗粒成链的主因,而颗粒的倒伏则是来自曳力的作用,颗粒链的极限高度主要受外电场场强和颗粒堆积结构的影响。     

电场作用下微液滴变形和破裂的数值研究

采用电场对微液滴进行精确操控在化工、生物医学、能源和环境领域具有广阔的应用前景。准确预测外加电场作用下黏性液滴的变形与破裂行为,是精确操控微液滴行为的重要前提。本文基于漏电介质模型发展格子Boltzmann有限差分混合数值方法对恒稳电场作用下的液滴变形与破裂行为进行研究,结果表明:本文数值方法可对恒稳电场作用下液滴的小变形进行准确预测,验证了该模型的有效性和准确性;对于沿垂直于电场方向变形的液滴(扁平型),液滴随电场毛细数的增加呈现四种不同的形态:椭圆形、类椭圆形、哑铃型和破裂;对于沿电场方向变形的液滴(扁长型),其变形参数随电场毛细数的变化与扁平型液滴显著不同,液滴呈现的形态包括椭圆形、类椭圆形、周期振荡和破裂。在液滴变形阶段,扁平或扁长型液滴均随电场毛细数的增加而变形增大;液滴破裂阶段,破裂所需时间均随电场毛细数的增加而缩短。研究工作为深刻认识电场作用下微液滴变形和破裂机制提供理论基础。     

非链式脉冲氟化氘激光器的放电特性

为了提升非链式DF激光器输出能量与电光转换效率, 使用有限元分析法, 分别计算了Chang氏电极和粗糙阴极与光滑阳极组成的平板电极间的静电场分布。对于Chang氏电极, 引入了火花针尖端强电场, 计算了火花针紫外预电离放电的电场分布。对于平板电极, 计算了阴极表面毛刺尖端的静电场分布, 发现毛刺会在阴极表面形成一系列较高强度的电场区域而不会导致平板电极间电场均匀性恶化。进而对两种电极进行了脉冲放电实验, 获得了非链式脉冲DF激光器的放电特性和输出参数。实验结果表明:均匀电场分布有利于提高非链式脉冲DF激光器的输出能量;自引发DF激光器阴极毛刺尖端强电场有利于实现体放电;自引发放电更适用于大体积均匀放电。     

ZnO分子结构和发光特性

采用密度泛函(B3P86/6-311g**)方法研究了偶极电场作用下ZnO、ZnO 1和ZnO-1的几何结构、能级分布和激发态特性,得到了ZnO分子的Murrell-Sorbie解析势能函数及其相关光谱常数.计算结果表明,随偶极电场的增加,ZnO、ZnO 1和ZnO-1的轨道能隙减少,适当强度外电场作用下ZnO分子的激发能和紫外吸收光波波长与实验值吻合得很好,说明ZnO分子具有紫外受激发射的发光特性.     

左氧氟沙星与牛血清白蛋白相互作用的液滴荧光法研究

采用液滴荧光技术与紫外-可见光度法研究了生理pH值条件下左氧氟沙星和牛血清白蛋白的相互作用机制。左氧氟沙星对牛血清白蛋白产生荧光猝灭,且猝灭过程是由于复合物形成而引起的静态猝灭。根据Forster偶极-偶极非辐射能量转移理论算出供体-受体的结合距离为2.68 nm。由Linewear-Burk方程求出不同温度下反应时复合物的形成常数K_LB和结合位点数n及对应温度下结合反应的热力学参数,证明二者主要靠疏水作用力结合。同时采用同步荧光分析技术,对蛋白质与药物结合时构象的变化进行了探讨。     

建筑物对微波脉冲响应仿真与实验

 建立了微波脉冲在建筑物内传播、反射及透射过程的3维仿真模型,提取了空间电场时域最大值进行统计分析。分析表明：不同入射角窄带调制方波脉冲激励下,场增强区域大小与微波通过窗户和门能直接照射到的区域大小呈正比,窗户的大小对建筑物内空间场强增强区域的大小有显著影响;同时在微波脉冲的传播方向上,窗沿后的区域场强幅值明显减小;脉冲宽度对建筑物内空间场强增强区域的大小及空间场强最大值影响很小;无上升下降沿的窄带调制方波脉冲激励下,空间电场叠加增强效应更强。测量了微波脉冲辐照下,建筑物内空间功率密度分布,验证了仿真结果。     

基于Marx和磁开关的方波脉冲电源的研制北大核心CSCD

设计了一种全固态高压重频方波脉冲发生器,主要由Marx发生器、脉冲形成线和磁开关构成。Marx发生器通过电感对脉冲形成线进行充电,将其充电至所需电压水平;当脉冲形成线充电至峰值电压时,磁开关饱和;脉冲形成线通过饱和的磁开关对匹配负载进行放电,在负载上形成一个高压方波脉冲。串入电感与磁开关相互匹配,不仅直接影响放电过程,同时也决定着磁开关需承受的伏秒数和负载上的预脉冲大小。介绍了Marx发生器和磁开关的设计,在单次和5kHz重复频率下分别进行实验。在50Ω的匹配电阻负载上,获得电压幅值为12.5kV、电流幅值为250A、上升时间为46ns、脉宽为220ns的方波脉冲。对放电过程进行了PSPICE仿真模拟,仿真结果与实验结果匹配良好。     

强外电场作用下二甲基硅酮的分子结构和激发态

采用密度泛函(DFT)方法B3P86在6 311++G(d,p)基组水平上优化得到了分子轴方向不同电偶极 场(-0.04～0.04a.u.)作用下,二甲基硅酮的基态电子状态、几何结构、电偶极矩和分子总能量.在优化构型下 用同样的基组采用杂化CIS DFT方法(CIS B3P86)研究了同样外电场条件下对二甲基硅酮的激发能和振子强度 的影响.计算结果表明,分子几何构型与电场大小和方向呈现强烈的依赖,正向电场下基态偶极矩随电场强度线 性增加,分子总能量降低,当反向电场大于0.03a.u.时,偶极距方向改变,总能量增加;激发能随电场增加急剧减 小,且对电场方向的依赖呈现出不对称性,满足Grozema关系.电场对振子强度的影响比较复杂,但仍满足跃迁选 择定则.