粉尘爆炸实验装置综述

本文回顾了粉尘爆炸实验的各种装置.按粉尘颗粒和气流的运动方式进行分类.同时,对每一类实验装置的优缺点及各类实验装置所得到结果的合理性进行了分析.     

激波与沉积可燃粉尘相互作用的实验研究

在新建立的激波管中实现了激波对沉积可燃粉尘的卷扬与点火。利用自行设计的瞬态阴影摄影系统和高空间分辨率的新型红外光敏二极管成功拍摄了激波后燃烧粉尘云的阴影图像和测量了激波后可燃粉尘的点火诱导时间。通过对实验结果的较深入的分析，揭示了激波与可燃粉尘床相互作用的基本特征     

煤粉尘爆炸过程中火焰的传播特性

为了揭示煤粉尘爆炸过程中火焰传播特征,采用2种不同质量分数挥发分的煤粉在半封闭竖直燃烧管中进行实验。分别使用高速摄影装置和红外热成像装置记录火焰传播过程和空间的温度分布情况,并分析2种煤粉尘云的火焰传播速度和温度曲线。结果表明:在同等条件下,火焰在挥发分质量分数高的煤粉尘云中的传播速度和火焰温度要高于其在挥发分质量分数较低的煤粉尘云中的。煤粉尘云的体积质量和点火能量也影响着火焰的传播过程,随着煤粉尘云体积质量的增大,火焰的传播速度和火焰温度整体上呈现先增大后减小的趋势,在传播的后半段火焰速度出现震荡现象;随着点火能量的增大,火焰在煤粉尘云中的传播速度和最高温度也相应升高。通过大量的实验数据计算得到特定条件下火焰传播速度和温度的经验公式。     

公共汽车内的力学

 在学习牛顿第一定律时,中学老师举出的例子,公共汽车突然刹车时,会使得站在车内的乘客向前倾倒。由此说明了任何物体具有保持原有运动不变的性质即具有惯性。在公共汽车中,只要你仔细观察,还会发现许多其他力学现象,通过这些现象可以深刻反映出力学原理。1.在后面“大块头”坐得稳某单位的班车在等待人们乘车,当车上上来几个“大块头”时,人们往往会开个玩笑:“到后面压车去,你们坐到后面,车稳当!”事实上,这些“大块头”未必真的坐到了后面,大家只是一笑了之。车开动了,当车通过凸凹不平的路面时,车厢后面坐的体重轻的人被颠得离开了坐位,这时,大家又哄笑起来:“你们不行吧!     

2021-08期封面

铝粉反应模型是对悬浮铝粉尘气-固两相爆轰进行数值模拟研究的关键。通过考虑铝粉燃烧产物氧化铝（Al₂O₃）在高温下的分解吸热反应,改进了铝粉的扩散燃烧模型。将该模型嵌入到三维的气-固两相爆轰数值计算程序中,分别对铝粉/空气混合物以及铝粉/氧气混合物的爆轰进行了数值模拟,计算得到的稳定爆轰波速度与实验结果、文献值均吻合较好,误差小于5.5%,表明改进的铝粉反应模型适用于不同氧化气体氛围中铝粉尘爆轰的模拟计算。此外,对两相爆轰参数及爆轰流场的物理量分布进行分析,获得了铝粉反应模型对爆轰波结构的影响规律。     

飞秒激光脉冲序列烧蚀硅的孔型质量研究

为了改善高能流密度飞秒激光的烧蚀质量,使用法布里珀罗腔产生子脉冲间隔在1～3 500 ps内连续可调的飞秒激光脉冲序列,系统探究了单个飞秒高斯脉冲与不同脉冲间隔的脉冲序列在硅上烧蚀的孔型质量。实验结果显示,子脉冲间隔在50～100 ps范围内时,孔边缘的冠状重熔物大大减少,其厚度仅为单个飞秒高斯脉冲的40%,周围基底几乎没有粘连的粉尘或热损伤痕迹,孔型品质因子数值从单个飞秒脉冲的0.52提升至0.89。本文报道的飞秒激光脉冲序列,基于后续子脉冲与喷出物的二次烧蚀原理,子脉冲间隔在50～100 ps范围内时,后续子脉冲能够最大程度的雾化喷出物,从而减少冠状重熔物与高温粉尘污染损伤,烧蚀质量得到改善。     

Effects of Adiabatic Dust Charge Fluctuation and Particles Collisions on Dust-Acoustic Solitary Waves in Three-Dimensional Magnetized Dusty Plasmas

Taking into account the combined effects of the external magnetic field, adiabatic dust charge fluctuation and collisions occurring between the charged dust grains and neutral gas particles （dust-neutral collisions）, the dust-acoustic solitary waves in three-dimensional uniform dusty plasmas are investigated analytically. By using the reductive perturbation method, the Korteweg-de Vries （KdV） equation governing the dnst-aconstic solitary waves is obtained. The present analytical results show that only rarefactive solitary waves exist in this system. It is also found that the effects of the wave vector along the z-direction, dust charge variation, collisional frequency, the plasma density, and temperature ratio can significantly influence the characteristics of low-frequency wave modes. Moreover, for the collisional dusty plasmas, there is a certain critical value μc of the plasma density ratio μ, if μ 〈 μc, the width of the waves increases with μ, otherwise the width of waves decreases with μ.     

铝粉/空气二维黏性两相爆轰的数值模拟

为了深入研究爆轰波形成和传播的机理与特性,建立了管内铝粉/空气二维黏性两相爆轰过程的数学模型,采用守恒元与求解元方法进行数值计算,并对其物理参数的分布进行了分析。结果表明:管内燃烧转爆轰的初期,压力沿径向变化明显,与壁面碰撞有明显的反射波;燃烧转爆轰的中后期,压力沿轴向变化明显,但径向效应仍不能忽视,碰撞形成的反射波对最终稳定爆轰波的形成影响较大。研究结果同时表明:不仅铝粉颗粒初始半径对爆轰波的形成与传播有一定的影响;而且气体的黏性作用在研究爆轰管内近壁面处流场时不容忽视。研究结果有利于进一步揭示铝粉燃烧转爆轰的机理。