基于金属侧壁结构的电润湿液体透镜

金属具有良好的可加工性和导电性,利用金属制作液体透镜的壁垒,可有效地提高基于介质上电润湿液体透镜的抗震抗摔、耐电压,以及侧壁电极可加工等性能。针对材料表面平整度对击穿电压的影响进行了相关的研究,在此基础上制备的液体透镜聚焦性能良好,焦距变化的理论值与实验测量值高度吻合,可实现3cm至无穷远范围内的有效变焦。基于金属侧壁结构的电润湿液体透镜将在柔性显示以及液体透镜阵列化、多型化发展中发挥重要的作用。     

金属玻璃液体中的强脆转变现象

强脆转变是玻璃形成液体在从低温到高温升温过程中由强性液体转变为脆性液体的现象,反之从高温到低温冷却过程即为脆强转变.由于其意味着液体的结构发生了某种快速、非连续的变化,强脆转变现象成为异常动力学的典型代表.自1999年《Nature》杂志首次报道了水的强-脆转变现象之后,液体的强脆转变现象就作为凝聚态物理和材料科学领域中的前沿和热点问题被广泛关注.越来越多的研究表明,强脆转变现象在金属玻璃形成液体中普遍存在.为阐明金属玻璃强-脆转变现象对于深入理解玻璃转变本质、探讨液固遗传微观结构特征、揭示晶化过程相互竞争规律、提高玻璃形成能力、促进金属玻璃制备和处理工艺标准化等方面的重要意义,综合评述了强脆转变现象在金属玻璃形成液体中的普遍性、特殊性、定量表征、热力学表现以及结构起源等研究领域的最新进展,并指出了该领域今后的发展方向.     

泡沫金属电磁感应传热机理研究

研究了电磁感应加热下泡沫金属填充液体的磁–热能量转换及瞬态升/降温传热过程,搭建了泡沫金属填充液体在感应加热与液体冷却下的联合控温实验系统,采用“频域–瞬态”和“松耦合”方法求解电磁–传热耦合数值模型,揭示了泡沫金属填充液体的电磁场与热源分布规律、温度响应特性、温度均匀性以及泡沫金属结构和材质等参数的影响规律。结果表明,泡沫金属填充液体的电磁感应传热特性与泡沫金属的结构和材质密切相关。     

旋流式气液分离器内流场的数值模拟

气液分离器作为制冷系统中的关键部件,其分离性能的优劣对系统有着重要的影响。为了研究旋流式气液分离器的分离性能,首先从理论上介绍了旋流式气液分离器的分离机理,列出其主要结构参数,然后基于计算流体动力学(CFD)方法,采用Gambit建模,利用Fluent软件,对旋流式气液分离器进行了模拟仿真,并对进口附近壁面速度场、不同尺寸和进出口截面流场矢量图、纵向剖面气液体积分数分布图等进行了重点分析。仿真结果表明设计是正确、合理的。     

直接供液与重力供液制冷系统的对比研究

重力再循环供液是指蒸发器依靠制冷剂自身的重力送入蒸发器,在供液高度大于蒸发器对制冷剂的阻力情况下,部分制冷剂液体在蒸发器和气液分离器所形成的回路中再循环。由于再循环作用不需要外加动力,并强化管内制冷剂的沸腾换热,蒸发器的效率得以明显提高。文中介绍了重力再循环供液制冷系统和蒸发器的结构,提出采用J.Chawla关系式和Shah关联式相结合的方法预测再循环蒸发器制冷剂侧的换热系数。采用空气侧热平衡法,对直接膨胀供液和重力再循环供液制冷系统分别进行了多蒸发温度下的性能测试。表明重力再循环供液制冷系统比直接膨胀供液制冷系统的制冷量平均增加26%,COP平均增加18%,蒸发温度平均升高1.1℃,传热系数是直接供液的1.57倍。J.Chawla关系式和Shah关联式相结合预测再循环蒸发器制冷剂侧的换热系数,其曲线结构与实验值近似,平均误差不大于20.6%。文章还对各热工参数的变化原因进行了分析。     

极端条件下熔体锡和铋的结构演化行为

液体作为物质的基本形态之一，广泛存在于自然界以及诸多工程领域所涉及的宽广热力学状态区间，探索和认知特定热力学条件下液体的结构、性质及其演化规律，无论在物理、化学、地球及行星科学等前沿基础领域，还是在冶金化工、国防安全等工程领域，都具有极其重要的科学与应用价值。在高温高压等极端条件下，即使单组分液体也可能存在两种或两种以上的结构，它们之间的转变称为液-液转变。简要回顾了金属熔体锡和铋在结构方面取得的最新进展，并讨论了如何在物理上更加合理地理解单组分物质中两种或多种液体的存在，为深入理解液体性质及复杂相图提供参考。     

规则结构多孔填料塔两相流动特性实验研究

本文以空气和水为工质,对规则结构多孔填料塔的气-液逆向流动特性进行了可视化实验,研究了填料塔内气一液两相流动规律.实验结果表明:当液体流量一定时,随着气体流量的增加,压力损失增大;当气体流量一定时,随着液体流量的增加,气相压力损失增加.根据实验结果提出了采用水力雷诺数、韦伯数和无量纲流动参数的填料塔内气-液两相流动阻力系数实验关联式.     

离子液体对脉动热管启动与运行的影响

本文主要考察了不同离子液体加入量对于4弯头的闭合回路脉动热管(紫铜材质)启动性能和运行情况的影响,并采用高速摄像研究了不同离子液体加入量对液弹脉动性能的影响。结果表明,当离子液体加入量比较大时,脉动热管的启动功率和启动温度会有所降低,有利于其迅速启动,同时可以有效避免出现"烧干"。离子液体质量分数为0.67%时,液弹脉动与水基脉动热管的振幅和相对速度基本相同;离子液体质量分数分别为19.1%和44.4%时,液弹脉动具有高频率小振幅的脉动特性。     

磁液变形镜的镜面动力学建模和实验验证

磁性液体是磁性纳米微粒分散在基液中形成的具有磁性又具有流动性的稳定胶体.磁性液体的流动性会随着周围磁场的变化而改变,基于磁性液体的变形镜的反射镜面通过液面下方驱动器阵列所产生的局部扰动磁场而变形.磁性液体变形镜与传统的变形镜相比,具有镜面连续平滑、变形行程大、制造成本低、易扩展等优点.本文以基于方形驱动器阵列的磁液变形镜为例,考虑磁性液体受重力场、电场、磁场多物理场耦合的作用,在笛卡尔坐标系中建立了磁液变形镜的动力学模型;然后基于推导出的理论模型,设计了磁液变形镜的结构和参数,并用MATLAB,COMSOL Multiphysics和Tracepro软件联合仿真了磁液变形镜镜面响应性能;最后搭建基于磁液变形镜原型样机的自适应光学系统,测试了磁液变形镜的镜面响应线性度和动力学特性,实验结果验证了所建模型的准确性和磁液变形镜面形控制性能.     

过渡金属掺杂锐钛矿TiO_2(101)表面的改性

采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对过渡金属Fe,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag和Au的中性原子在锐钛矿TiO_2(101)面上的掺杂改性开展了系统深入的理论研究.通过比较分析锐钛矿TiO_2(101)面掺杂前后的几何结构、电子结构和光学性质等,揭示了宏观催化活性与电子结构、光电子特性之间的关联.结果表明:过渡金属掺杂能减小禁带宽度或引入杂质能级,从而提高TiO_2(101)面的可见光响应;杂质能级通常位于禁带内,这主要是由过渡金属原子的d电子态贡献形成的;不同过渡金属掺杂的TiO_2(101)面具有不同的光催化性能,这与掺杂后的禁带宽度、费米能级位置、杂质能级的形成位置以及过渡金属原子的最外层电子排布等有关.本研究为TiO_2光催化剂结构设计与改性提供了指导性参考,并有利于加深人们对其他材料的过渡金属掺杂的理解.     

电流变阻尼器的抗冲击性能研究

从理论和试验两个方面研究了所设计的电流变阻尼器在大冲击下的抗冲击性能,分析了电流变液性能与阻尼器结构参数对抗冲击性能的影响。认为采用高性能的电流变液体及改变结构参数,都可以使电流变阻尼器的高速缓冲性能提高。电流变液流速对电流变液的屈服应力影响显著,其值随流速的增加按指数规律减小。从定性、定量两个方面分析了电流变阻尼器作为阻尼器效果不明显的原因为：由电流变效应引起的阻尼力在整个液压阻力所占比例太小,不能通过改变电压来使液压阻力具有很大的调节可控范围。     

生机勃勃的凝聚态物理

通常,物质具有固态、液态、气态和等离子态四种形态。而凝聚态是指固体、液体,以及介于固体和液体之间(如液晶、聚合物、分子膜、凝胶等)形态的总称。凝聚态物理则是研究凝聚态物质的结构和组成粒子(如原子、分子、离子、电子)之间相互作用与运动的规律并从而阐明其性能和用途的科学。它涉及金属、半导体、超导体、磁性物质、晶体、电介质等等,是物理学中门类繁多、内容丰富、发展迅速、应用广泛的一个分支学科,已成为当今物理学异常活跃的领域。     

高蒸发率下筛网通道式液体获取装置的金属筛网毛细性能研究

筛网通道式液体获取装置是低温推进剂在轨管理的关键技术之一,其中具有高蒸发速率的低温推进剂在金属筛网的毛细性能是影响筛网通道式液体获取装置工作性能的主要因素.以筛网通道式液体获取装置的常用金属筛网——荷兰斜纹编织网为研究对象,以乙醇和丙酮为工质,采用红外热像仪实验研究了在高蒸发率下易挥发工质在荷兰斜纹编织网经丝方向的毛细...     

泡沫金属换热器开发及性能研究

根据泡沫金属换热器的结构特点和强化换热原理,采用数值模拟的方法,研究了泡沫金属区域内部流动和传热特性。从阻力特性、换热系数、压降损失等方面分析泡沫金属换热器的换热性能。研究发现,改变泡沫金属换热材料的高宽比、空气流速和孔隙率,都能改变换热器的换热性能。结果表明,泡沫金属可以提高换热器的换热效率,但是压力损失很大,改变孔隙率和泡沫金属结构能够调节其压力损失,提高换热器的综合换热性能。     

金属纳米颗粒与二维材料异质结构的界面调控和物理性质

二维材料具有原子级光滑表面、纳米级厚度和超高的比表面积,是研究金属纳米颗粒与二维材料的界面相互作用,实时、原位观察金属纳米颗粒的表面原子迁移、结构演化和聚合等热力学行为的重要载体.设计和构筑金属纳米颗粒与二维材料异质结构界面,在原子尺度分析和表征界面结构,揭示材料结构和性能之间的相互关系,对于理解其相互作用和优化器件性能具有重要价值.本文总结了近年来金属纳米颗粒在二维材料表面成核、生长、结构演化及其表征的最新进展,分析了金属纳米颗粒对二维材料晶体结构、电子态、能带结构的影响,探讨了可能的界面应变、界面反应,及其对电学和光学等性质的调控,讨论了金属纳米颗粒对基于二维材料的场效应管器件和光电器件的性能提升策略.为从原子、电子层次揭示微结构、界面原子构型等影响金属纳米颗粒-二维材料异质结性能的物理机制,为金属-二维材料异质结构的研制及其在电子器件、光电器件、能源器件等领域的应用奠定了基础.     

纳米结构影响沸腾换热特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟液体在纳米结构表面的快速沸腾过程.主要研究了纳米结构表面粗糙度以及栏栅形和棋盘形两种排列方式对液体快速沸腾过程以及换热特性的影响.研究结果表明,随着纳米结构表面粗糙度的增加,栏栅形和棋盘形纳米结构表面液体沸腾起始时间均提前.当栏栅形和棋盘形纳米结构表面粗糙度相同时,棋盘形纳米结构表面会进一步缩短液体沸腾起始时间.形成这种现象的原因是纳米结构表面粗糙度的增加,增加了固液接触面积,提高了初始时刻热通量,减小了固液界面热阻,导致表面附近液体动能增大,增大了液体高度方向的温度梯度,有利于液体发生沸腾.当纳米结构表面粗糙度相同时,棋盘形纳米结构表面具有较小的界面热阻,从而缩短了沸腾所需要的时间.     

极大值法测量表面张力系数

测量金属薄片从液体中拉出过程中液膜高度和拉力的关系,分析其产生的原因,给出液体表面张力系数的准确测量方案.     

在线电解修整磨削的电解磨削液研制

为了对金属结合剂砂轮电解修整 ,研究并配制了电解磨削液。根据电解磨削液的性能要求 ,分析确定了电解磨削液中具有电解、钝化、防锈和润滑等性能的各组元 ,并通过静态实验确认了各组元对电解磨削液性能的影响。确定最佳电解磨削液在实际系统中对金属结合剂砂轮进行电解修整得到了较为满意的修整结果。所研制的电解磨削液具有实用价值 ,可用于生产。     

T型微通道气液两相流流动与传热的数值研究

为进行微通道气液两相流动及传热研究,建立了T型微通道模型,利用VOF方法进行数值模拟,对弹状流流型进行了数值分析,考察了弹状流的形成过程、速度、表面张力和粘度对弹状流流型的影响,计算了气泡速度和液膜厚度,并与经验关联式进行比较。结果表明:液体粘度对弹状流的影响较大;而表面张力对弹状流几乎没有影响,当气速一定时,液速越大,气泡的长度越小而液柱的长度越大。气泡速度和液膜厚度与经验关联式的计算结果误差分别为2.57%和4.87%。     

非晶合金及合金液体的局域五次对称性

简要回顾了从20世纪30年代至今,有关非晶合金及合金液体的局域结构五次对称性的实验、理论和模拟研究.在简单液体的早期研究中,人们已经意识到五次对称性在简单液体的无序结构、过冷和晶化等起着重要作用,二十面体短程序作为五次对称性的典型代表受到了广泛关注.自从Frank提出简单液体中二十面体短程序的结构单元,大量的理论和实验研究已经明确在简单液体、合金液体和金属玻璃中存在局域五次对称性,并且建立了局域五次对称性与合金液体复杂动力学行为、玻璃转变、液体-液体相变以及非晶合金的形变等统一的定量描述和物理图像,表明了局域五次对称性作为结构参量的简单、普遍和有效性.