Beeinflussung der Turbulenzstruktur in der ebenen Mischungsschicht zweier Ströme durch Polymerzusätze

Zusammenfassung Ausgehend von der Frage, ob beim Phänomen der Widerstandsverminderung (Toms-Effekt) die Wirkung der Polymeren nur auf die Strömung in den wandnahen Bereichen beschränkt ist oder eine solche auch in wandferneren Gebieten gefunden werden kann, hat die vorliegende Untersuchung zum Ziel, den Einfluß derartiger Zusätze in der sog. Freien Turbulenz zu analysieren, bei denen also keine Wechselwirkungen mit festen Wänden vorhanden sind. Als besonders einfaches Beispiel einer solchen Strömung wurde diejenige in einer ebenen turbulenten Mischungsschicht ausgewählt, die sich zwischen zwei mit verschiedener Geschwindigkeit bewegten Parallelströmen ausbildet. In derartigen Strömungen existiert eine charakteristische Wirbelstruktur, die von einer turbulenten Mikrostruktur überlagert wird, und es sollte untersucht werden, wie diese Strukturen sich bei Zugabe von widerstandsvermindernden Polymeren ändern.Als Untersuchungsmethode wurde die raum-zeitliche Korrelationsanalyse mittels Laser-Doppler-Anemometern verwendet. Da aber die bekannten Systeme hierfür nur bedingt einsetzbar sind, wurde eine für diesen Zweck besser geeignete optische Anordnung neu entwickelt.Als wichtigstes Ergebnis wurde gefunden, daß durch den Polymerzusatz die Intensität und die Kohärenzlänge der turbulenten Makrostrukturen erheblich anwachsen, wohingegen die turbulenten Mikrostrukturen weitgehend unterdrückt werden. Größe und Abstand der Wirbel werden zwar verkleinert, doch wird ihre Aufeinanderfolge vergleichmäßigt, und ihre Lebensdauer nimmt entsprechend zu. Weiter wurde nachgewiesen, daß die mit der Polymerzugabe verbundene Viskositätserhöhung nicht die Hauptursache für diese Effekte sein kann, da solche bei newtonschen Flüssigkeiten mit vergleichbarer Viskosität längst nicht in so ausgeprägter Weise auftreten.Das ebenfalls beobachtete verringerte Dickenwachstum vor allem im Anfangsbereich der Mischungsschicht in Verbindung mit einer Verstärkung der Intensität der langsameren turbulenten Längsschwankungen legt die Deutung nahe, daß durch die Hauptströmung infolge Entknäuelung und Orientierung der Polymermolekeln eine Fließanisotropie erzeugt wird. Dagegen läßt sich die Verlangsamung des Wirbelwachstums und die Unterdrückung der Mikroturbulenz am ehesten durch die Behinderung lokaler Dehnströmungen infolge einer stark erhöhten Dehnviskosität erklären. Die Vorstellung, daß bei den Austauschvorgängen in einer freien turbulenten Mischungsschicht die Flüssigkeitseigenschaften keine Rolle spielen, ist somit durch diese Untersuchung als zumindest für viskoelastische Flüssigkeiten nicht zutreffend nachgewiesen worden.

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An important question concerning the phenomenon of drag reduction (Toms effect) is whether the influence of polymer additives is restricted to regions near the wall or whether it also extends to the core. Therefore the aim of the present investigation was to analyse the influence of such additives on socalled free turbulence in which there are no interactions with rigid walls. A plane turbulent mixing layer formed between two parallel streams moving with different velocities was chosen as a particularly simple example of such a flow. There exists in these flows a characteristic vortex structure with a superimposed turbulent micro-structure. The influence on these structures of an addition of drag reducing polymers was investigated.Space-time correlation analysis using Laser-Doppler Anemometry was chosen as the technique for investigating the turbulent flow field. Because commercially available systems are not particularly well suited for such measurements, a special optical arrangement was developed.The most important result was that the polymer additive significantly raised the intensity and coherence length of the turbulent macro-structure whereas the turbulent micro-structure was strongly attenuated. The size and separation of the vortices were decreased but their occurrence became more regular and their lifetimes increased. Furthermore it was demonstrated that the viscosity increase associated with the addition of polymer could not be the main reason for these effects, as such effects were far less pronounced in Newtonian liquids of comparable viscosity.The slower growth in the thickness of the mixing layer, observed particularly in the initial region, as well as the increase in the intensity of the slower longitudinal turbulent fluctuations suggest that the main flow induces a flow anisotropy as a result of uncoiling and orientation of the polymer molecules. On the other hand the decrease in the vortex growth rate and the suppression of the micro-turbulence can best be explained by a hindrance of local extensional flows resulting from a strong increase in the extensional viscosity. The notion that fluid properties do not play a role in the process of momentum exchange in a free turbulent mixing layer has been shown by these investigations to be inappropriate at least for viscoelastic liquids.

Von der Abteilung Chemietechnik der Universität Dortmund genehmigte Dissertation; auszugsweise vorgetragen auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologischen Gesellschaft in Aachen vom 5.–7. März 1979 und auf dem VIII. Internationalen Rheologie-Kongreß in Neapel vom 1.–5. September 1980.     

用双波长可见光谱法快速测定半纤维素提取液中糖的含量

传统的Douglas比色法(间苯三酚-冰醋酸显色法)只能测定水溶性聚戊糖或戊糖,该研究对上述方法进行了改进,通过采用双波长技术实现对总糖和戊糖、己糖含量的同时测定。研究发现,425 nm是戊糖和己糖的等摩尔吸收波长,553 nm是戊糖的特征吸收波长,以上述二波长为基础大大简化了双波长法的计算公式。半纤维素提取液中干扰物质的光谱结果显示,提取液中的木素和葡萄糖醛酸对戊糖和己糖的测定结果都没有显著干扰。结果表明,该方法测定总糖和戊糖、己糖的含量都具有较高的精度和准确性,回收率为97.4%~101.9%。该方法简单、快速,非常适用于阔叶木和禾本科植物半纤维素提取液中混合糖含量的同时测定。     

A novel methodological approach for δ18O analysis of sugars using gas chromatography-pyrolysis-isotope ratio mass spectrometry

Although the instrumental coupling of gas chromatography-pyrolysis-isotope ratio mass spectrometry (GC-Py-IRMS) for compound-specific δ¹⁸O analysis has been commercially available for more than a decade, this method has been hardly applied so far. Here we present the first GC-Py-IRMS δ¹⁸O results for trimethylsilyl-derivatives of plant sap-relevant sugars and a polyalcohol (glucose, fructose, sucrose, raffinose and pinitol). Particularly, we focus on sucrose, which is assimilated in leaves and which is the most important transport sugar in plants and hence of utmost relevance in plant physiology and paleoclimate studies. Replication measurements of sucrose standards and concentration series indicate that the GC-Py-IRMS δ¹⁸O measurements are not stable over time and that they are amount (area) dependent. We, therefore, suggest running sample batch replication measurements in alternation with standard concentration series of reference material. This allows for carrying out (i) a drift correction, (ii) a calibration against reference material and (iii) an amount (area) correction. Tests with ¹⁸O-enriched water do not provide any evidence for oxygen isotope exchange reactions affecting sucrose and raffinose. We present the first application of GC-Py-IRMS δ¹⁸O analysis for sucrose from needle extract (soluble carbohydrate) samples. The obtained δ¹⁸O_{sucrose/ Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW)} values are more positive and vary in a wider range (32.1–40.1 ‰) than the δ¹⁸O_{bulk/ VSMOW} values (24.6–27.2 ‰). Furthermore, they are shown to depend on the climate parameters maximum day temperature, relative air humidity and cloud cover. These findings suggest that δ¹⁸O_sucrose of the investigated needles very sensitively reflects the climatically controlled evaporative ¹⁸O enrichment of leaf water and thus highlights the great potential of GC-Py-IRMS δ¹⁸O_sucrose analysis for plant physiology and paleoclimate studies.     

Determination of sugars and cyclitols isolated from various morphological parts of Medicago sativa L

Plant research interest has increased all over the world, and a large body of evidence has been collected to show the huge potential of medicinal plants in various disease treatments. Medicago sativa L., known as alfalfa, is a rich source of biologically active components and secondary metabolites and was frequently used from the ancient times both as fodder crop and as a traditional medicine in the treatment of various diseases. Cyclitols, naturally occurring in this plant, have a particular interest for us due to their significant anti‐diabetic, antioxidant, anti‐inflammatory, and anti‐cancer properties. In the present study we revealed the isolation, the identification, and the quantification of some cyclitols and sugars extracted from different morphological parts of alfalfa plant. Soxhlet extraction and solid phase extraction were used as extraction and purification methods, while for the analyses derivatization followed by gas chromatography with mass spectrometry was involved. The obtained results showed significant differences in the quantities of cyclitols and sugars found in the investigated morphological parts, ranging between 0.02 and 13.86 mg/g of plant in case of cyclitols, and in the range of 0.09 and 40.09 mg/g of plant for sugars. However, roots have the richest part of cyclitols and sugars in contrast to the leaves.     

Plasma treatment of bamboo fibers on the tribological property of polyimide composite filled with graphite

This paper is concerned with the effects of the air plasma surface treatment of bamboo fiber on the tribological properties of the bamboo fiber reinforced polyimide (bamboo/polyimide) composites filled with graphite. Plasma treatment and graphite bring positive effect on the improvement of friction reducing and antiwear of bamboo/polyimide composites. And Fourier transform infrared spectroscopy analysis shows that the bamboo fibers have been oxidized and etched by the air plasma treatment. The presence of active groups makes the polarity of the fiber increase, and so the bond property between the fiber and matrix is improved.     

硫代亚磷酸酯抗磨添加剂的合成与应用

通过改性抗磨添加剂亚磷酸二正丁酯 (T3 0 4)合成了新型含磷润滑油抗磨添加剂———硫代亚磷酸O ,O 二 (十二烷基 )酯 (T3 1 1 ) ,其结构经元素分析和HPLC MS确认。T3 1 1与T3 0 4相比热氧化稳定性及耐久性有明显提高。T3 1 1应用于卡车及公共汽车手动变速箱齿轮油中通过了FZG齿轮机试验、L 60 1热氧化稳定性台架试验及Mack变速箱循环台架试验。     

BER催化还原一些含氮功能基化合物的研究

用强碱性阴离子交换树脂制备了硼氢阴离子交换树脂还原剂(BER),使其在氯化铜等金属化合物的催化下还原一些芳香硝基、氰基、氮氮双键等含氮功能基化合物.还研究了BER的制备条件:如温度、溶剂、不同金属化合物对还原反应的影响,并初步探讨其反应机理.     

波阳重晶石还原条件的研究

本文研究了江西波阳重晶石用煤高温还原的条件。找出了最佳还原温度为1050℃,最佳矿、煤配比为3.5:1、还原时间60min,以及原料粒度、炉内气氖和原料中杂质对还原化率的影响程度。对重晶石的还原机理也进行了讨论。