共聚焦拉曼光谱研究ZnSO_4微液滴的风化过程

通过共聚焦拉曼原位光谱技术在分子水平上研究了沉积在聚四氟乙烯基底上的ZnSO_4微液滴的风化过程.根据获得的高信噪比的Raman光谱,详细探讨了湿度降低时ZnSO_4微液滴中Zn~(2+)和SO_4~2离子的缔合行为,即经由单齿、双齿最终转化为复杂的链状或网状接触离子对.利用曲线拟合技术对其光谱的ν1-SO_4~2峰进行分峰,获得了不同湿度下ZnSO_4微液滴中各组分的量化信息:高湿度时,液滴中主要包含自由的水合SO_4~(2-);随着湿度降低,自由SO_4~(2-)逐渐向单齿、双齿接触离子对转化,并在湿度为66%和34%时分别达到其最大值;继续降低湿度,复杂的链状或网状接触离子对逐渐成为液滴中的主要成分.     

褐煤爆炸冲击气流传播特性与CO生成特性数值模拟

为研究褐煤爆炸过程中冲击气流传播特性及CO毒气生成特性,以水平管道煤尘爆炸实验装置为依托,按1∶1比例建立水平管道几何模型,在构建煤尘爆炸动力传播特性数学模型的基础上,展开冲击气流传播特性与CO生成特性模拟分析。结果表明：通过对比不同时刻褐煤爆炸火焰传播距离模拟值与实测值,验证了模拟方法的可靠性。以冲击气流传播速度模拟值划分空间区域,得到：z=0～0.1 m为初始扬尘区,z=0.1～0.42 m为冲击气流速度跃升区,z=0.42～0.98 m为冲击气流高速传播区,z=0.98～1.4 m为冲击气流缓冲区。z=0.2 m与z=0.4 m截面上距圆心越远,冲击气流传播速度越大,这是由流体流动的“壁面效应”导致的,壁面附近空隙率大于流体内部,流动时所受阻力比较小,因此出现冲击气流在近壁处流速较大的分布特征。模拟CO毒气产物生成特性发现,管内z=0.3～0.6 m为CO质量分数相对最高的空间范围,局部最高达到0.024%～0.026%。在z＞0.7 m时,由于颗粒受重力作用,同时爆炸产生的高温气体受浮力作用,导致CO气体产物出现下沉的趋势。

     

氟苯-水体系界面不稳定现象

以乙醇、正丁醇和聚乙烯醇为水相表面活性剂,采用悬滴法测定了氟苯-水溶液体系的界面张力,观测了氟苯-水溶液体系的界面。实验结果表明：氟苯和去离子水相互饱和,氟苯-水体系界面清晰,氟苯液滴的形态和大小不发生变化;体系中界面张力与溶液中表面活性剂浓度间的关系遵守Langmuir-Szyszkowski方程;Sternling和Scriven的界面稳定性判据适用于实验中的氟苯-水体系的界面稳定性判定。     

微尺度下锥形微操作探针表面液滴形成的研究（英）

基于液滴的转移方法可实现微操作任务中微对象的拾取,锥形操作探针则常作为一种毛细力微操作执行工具。主要研究在空气冷凝模式下锥形探针端面的液滴形成。建立了微液滴形成的数学模型,主要包括初始液滴的形成、液滴的合并和液滴的移动,研究了影响操作液滴的关键参数,分析表明：过冷度决定最小液滴半径。对单液滴的生长机制进行理论分析,并通过数值求解的方法模拟了锥形操作探针端面的液滴形成。搭建实验测试平台,实验研究了微尺度下锥形微操作探针端面的液滴形成。实验结果表明：在空气冷凝模式下,操作探针端面能够形成微液滴。经过初始液滴的形成,液滴的合并和移动等过程最终可形成稳定的微液滴,且不同锥顶角下液滴的形成呈现多样化。     

电极熔蚀导致的气体开关绝缘子性能劣化

气体开关导通时,电极材料熔融或汽化并从电极表面移出,导致开关绝缘子被染污,并可能诱发开关内绝缘闪络事故,直接影响气体开关寿命和脉冲功率系统稳定性。在开关内嵌入有机玻璃圆环,收集黄铜电极熔蚀产物,并研究其对开关绝缘子表面形貌和沿面绝缘强度的影响。实验结果表明,电极熔蚀会产生大量金属蒸汽和溅射液滴,且熔蚀产物具有明显的轴向分布特性,其中,金属蒸汽冷凝并附着在绝缘子表面,形成细微的金属粉末;溅射液滴轰击绝缘子表面,在局部区域形成密集的表面裂纹和金属颗粒嵌入物。在两种电极熔蚀产物的共同作用下,开关绝缘子表面绝缘电阻下降,闪络场强降低;同时,绝缘子表面轴向不同区域的绝缘电阻差别很大,引起绝缘子表面电压分布不均和局部电场增强,最终导致开关绝缘子闪络电压降低,闪络概率增大。     

极紫外光源锡液滴靶的检测研究

采用正交放置的两路CCD,基于图像采集及处理的方法,建立了极紫外光源锡液滴靶发生装置的锡液滴检测系统,可以实时监测锡液滴的运动状态及稳定性。对本实验室频率为34 kHz的锡靶发生器产生的液滴进行了锡液滴监测实验。监测结果显示,锡液滴直径约为137 m,平均间距为375 m,稳定性较好,并对水平面上横向稳定性进行了分析。     

均匀液滴尺寸及间距的实验研究

液滴发生器产生液滴的尺寸和间距影响液滴层的辐射和蒸发特性,液滴尺寸及间距的可控性值得重点关注。根据Weber的射流不稳定修正方程,确定了均匀液滴流产生的无量纲波数及扰动频率范围,结合射流质量守恒,分析了均匀液滴流中液滴的尺寸和间距与无量纲波数的关系。在不同喷孔直径和射流压力下,对理论和实验结果进行了对比,验证了液滴尺寸和液滴间距的理论计算结果,为液滴层辐射蒸发特性的研究提供了依据。     

Interfacial tension in polyelectrolyte systems exhibiting associative liquid–liquid phase separation

A continued interest in polyelectrolyte phase diagrams guides the study of interfacial phenomena driven by polyelectrolyte complexation. The liquid–liquid interfaces formed by associative phase separation of oppositely charged synthetic and natural polyelectrolytes provide measurement challenges addressed by force-sensitive methods and deformed droplet retraction. The ultralow interfacial tension, typical of these systems, is sensitive to salt concentration and temperature and displays universal features described by mean-field theory. Several areas of fundamental development and novel applications of charge complexation for interfacial study and examples from membraneless organelles and biomolecular condensates are described.     

结构高度对纳米液滴碰撞壁面过程的影响

液滴与壁面的碰撞过程广泛存在于自然界以及各类生产生活中,探究其传热传质作用机理以及形态演变对发展表面自清洁、喷墨打印、强化滴状冷凝、抗结冰结霜等技术都具有重要意义。为了探究结构高度在碰撞过程中的作用,本文通过分子动力学模拟对纳米液滴与壁面的碰撞过程进行了研究。构建了具有方柱状结构的粗糙表面模型,研究了壁面上纳米柱状结构的高度对碰撞过程的影响,记录了液滴的变形过程,并对相关的动力学特征以及能量变化进行了分析。     

基于小波变换的撞击流压力波动信号分析

通过小波变换对信号进行多尺度细化分析,解决了傅里叶变换不能解决的许多问题．从分析噪声和信号本身奇异点的区别入手,利用小波在时频两域突出信号局部特征能力的重要性质,即噪声信号小波变换的极大值随尺度的加大而显著减少的特点,对撞击流反应器撞击区压力波动信号进行处理分析．分析结果表明:小波变换可以较好地去除信号中的噪声;通过消噪后信号的功率谱可知,撞击流压力波动信号具有自相似的分形特征,与前期的实验研究相吻合．