微通道中水蒸气凝结过程流型变化的分子动力学研究

本文建立了外力作用下流体流动和凝结过程的分子动力学模型.在蒸汽压力为3.7177 MPa时,模拟得到了不同外力条件下水蒸气凝结过程的流型,分别为环状流、射状流、塞状流、泡状流、带有小汽泡的液体流,模拟结果与相关文献中实验流型吻合较好.模拟发现水蒸气在0.3833 MPa压力下凝结时,出现一种新的波动流流型.最后对凝结过程中流型间转换机理进行了讨论.     

水蒸气超音速流动中自发凝结现象的数值模拟

本文研究了水蒸气超音速流动过程中的自发凝结现象.在欧拉坐标系下建立了二维可压缩守恒型数值计算模型,引入3系数维里型状态方程对水蒸气超音速凝结流动进行了数值模拟,依据Moore等提供的实验数据对缩放喷管算例进行了数值校验,验证了数值模型的可信度和准确性,在此基础上分析了水蒸气超音速凝结流动的特点和规律,揭示了水蒸气超音速流动过程中的自发凝结、液滴增长,凝结冲波等热力学现象的规律.     

水蒸气超音速非平衡凝结流动中的激波效应

对水蒸气超音速非平衡凝结流动进行了数值模拟,研究了水蒸气超音速流动过程中的非平衡相变及凝结激波现象,揭示了压缩激波与核化凝结流动之间相互作用的非平衡流动规律.发现了激波的耗散效应对非平衡相变的影响,探讨了激波发生时,波阵面处核化凝结、液滴生长的变化规律.     

均匀核化过程中凝结核分维数研究

运用分子动力学模拟方法,对水蒸汽均匀核化凝结过程进行了研究.采用分形理论分维数统计中的小盒计数法,对二维条件下凝结核的分维数的变化规律进行了统计计算.模拟结果表明,水蒸汽均匀核化过程中所形成的凝结核表面的分维数并非一过程量,凝结核表面分维数并不随凝结核的长大而变化,当凝结核长大到一定程度后,其表面分维数将达到一恒定值.本文对初始温度为500℃,密度分别为100和200 kg/m3的过热水蒸气冷却到20℃的过程进行了模拟,水蒸汽在二维均匀核化过程中所形成的凝结核表面分维数为1.79.     

高温平板气膜冷却流热耦合数值模拟

本文采用流热耦合的数值计算方法,对某高温平板气膜冷却实验台试验段进行了数值模拟,主要研究内容包括:数值预测热障涂层对超级合金平板的热保护作用、主流加入水蒸气后对气膜冷却效果的影响以及平板内部温度沿板厚方向分布的特点.通过对数值模拟结果的分析发现,热障涂层能够有效地保护超级合金平板表面;主流加入水蒸气后气膜冷却效率会降低.此外,在射流孔附近区域,平板内部温度沿板厚方向的分布是非线性的,越远离射流孔,该温度分布越接近线性.     

竖直波纹板表面凝结过程的强化传热研究

根据波纹板壁面与凝结液间的表面张力使液膜减薄的强化凝结传热的机理建立数学模型,计算了波纹板槽道谷底和波峰两侧液膜传热的综合效果与当量竖直平壁相比较的传热结果,提出了一种可兼顾通流截面和强化效应的双尺度波纹形式,对双尺度波纹、普通波纹板和当量平板进行了凝结传热性能比较实验,表明双尺度波纹板凝结侧传热系数可比普通波纹板增强约40％。     

电场作用下水蒸气核化的分子动力学研究

本文采用分子动力学模拟的方法对电场作用下水蒸气在纳米硅固体颗粒上的异质核化过程进行了研究。氩原子作为载气,与水蒸气进行能量交换带走水蒸气核化释放的热量。模拟系综初始温度为450 K,系综达到平衡后,载气温度标定为200 K,同时对系综施加一定强度的电场。研究结果表明,电场作用下的核化团簇沿电场方向被拉伸,增加团簇与水蒸气的接触面积,促进核化。随着电场强度的增加,核化平衡温度增加;根据团簇分析表明水蒸气的核化率随电场强度的增加而线性增加。     

混合蒸气在圆管外凝结特性的实验研究

在搭建圆管混合蒸气凝结换热实验台的基础上,在圆管外进行了一系列不同气相浓度酒精和水混合蒸气的Marangoni凝结实验。在实验过程中进行了可视化研究并拍摄了大量的凝结图片,研究了酒精蒸气浓度对传热系数的影响及冷却水流量对壁面温度的影响.实验结果表明,传热系数随酒精浓度的提高而降低,酒精浓度为1%时传热系数达到最高值,换热系数比相同工况下纯水蒸气提高近30%.最后,对传热系数随浓度的变化做了定性分析。     

近饱和区过热水蒸汽性质的分子动力学模拟研究

本文根据统计热力学理论,应用分子动力学模拟方法,对过热水蒸气的热物性进行了研究.选取实验压力为10MPa,利用TIP4P模型和不同经典方程,模拟计算温度从320℃到800℃时水蒸气的压力.从结果可以看出:近饱和区标准维里方程模拟压力值偏离实验值较远,径向状态方程和段式状态方程模拟结果的误差要小于维里方程的.随温度的增加,三种方程的模拟结果均趋于实验值.另外,本文还对影响模拟结果的一些因素进行了详细的讨论.     

基于化学势的吸收过程热力学分析

溴化锂浓溶液对水蒸气的吸收与凝结的热力学过程,一般都用浓度梯度这个驱动势(Fick定律)来分析,但这并不完善。而化学势是引起质传递的真正驱动势,本文基于化学势这一理论对水蒸气的被吸收过程进行了热力学分析,得出蒸发器的水蒸气虽温度低于喷淋溶液的温度,但它的化学势高于溶液中水的化学势,所以被溶液吸收,且溶液温度(浓度)越高化学势差值越大,水蒸气越易被吸收,针对这一特点,本文提出了对吸收器设计的改进意见。     

大学一年级物理实验教学的对策

分析了中学物理实验教学现状,指出大学与中学物理实验教学衔接存在的问题,根据现代教育理论,提出了大学一年级物理实验教学的对策。     

自制动量矩守恒演示仪

本文介绍了一种自制的动量矩守恒演示仪，该仪器具有小巧、美观、灵活、稳定、方便等特点。     

用分光计测棱镜折射率的不确定度评定

本文根据国内不确定度概念在物理实验中的简化作法，对用分光计测棱镜折射率实验进行了不确定度的分析。     

力学量算符的本征函数的计算

给出一种利用升或降算符力学量算符本征函数一般表达形式的方法，这种方法比其它方法简单得多。     

钨酸锌激光晶体的光谱测量

用基质晶片作参比,测量了Cu+、Er3+等离子激活的钨酸锌晶体的光谱,并进行了分析讨论,发现激活离子与基质晶格之间存在能量传递过程.晶体在可见光区有比较强的荧光.     

落球法测液体的粘滞系数小球收尾速度的研究

从理论上推导了在液面下的小球何时达到收尾速度公式，并给出一组实验数据，得出小球从液面自由下落时很快能达到收尾速度的结论。     

溶液折射率公式的一种验证方法

给出了通过阿贝折射仪测溶液折射率和百分比浓度来验证其折射率公式的一种方法。     

固定化光合细菌包埋颗粒内底物传输特性

本文分析了在不同操作条件下固定化光合细菌包埋颗粒内的底物传输特性,得到入射光照强度、培养温度和培养基pH值等操作参数对包埋颗粒内底物传输Thiele模数、内扩散有效因子的影响.分析发现Thiele模数随实验参数变化呈先增加后下降变化趋势,内扩散有效因子则呈相反的变化趋势,表明了当操作条件越适于光合细菌生长代谢,内扩散速率对包埋颗粒内底物消耗的限制性影响越明显.较低的Thiele模数表明包埋颗粒内底物消耗主要为反应控制过程.     

晶柱粘连对CsI:Na转换屏分辨特性的影响

本文用MonteCarlo方法研究了CsI:Na转换屏中晶柱之间的粘连对其空间分辨特性的影响,给出了不同粘连程度下可见光在转换屏中的点扩展函数及相应的MTF曲线.通过几种不同粘连系数下模拟结果的比较可见,要获得一个高分辨的转换屏应尽可能减小晶柱之间的粘连.对于一个实际的转换屏其粘连系数至少应在40%以下,最好控制在20%以内.     

热功当量实验中水的终温修正的研究

本文通过对量热器中水的传热过程的理论分析和实验比较,证明应该用牛顿冷却定律修正量热器中水的终温。