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。     

压缩冷凝机组性能测试系统设计

压缩冷凝机组性能测试系统是针对压缩冷凝机组测试台运行过程中所需要的参数进行采集、监测以及处理的专门软件。根据GB/T 21363-2008和JB T9056《容积式制冷压缩冷凝机组》所规定的制冷压缩冷凝机组测试要求进行,采用Visual Basic面向对象编程语言为开发平台,利用VB加载的DLL文件来实现I/O端口的输入输出功能,通过MSComm控件实现串口通信功能,开发出了系统测量精度高、数据可靠、操作方便、功能齐全的测试软件。经过选取不同型号的压缩冷凝机组,将其接入该系统中进行测试,全面监测硬件软件的运行,分析测试数据并输出测试报告,验证了测试系统的准确性、可靠性。     

Variational Monte Carlo analysis of Bose--Einstein condensation in a two-dimensional trap

The ground-state properties of a system with a small number of interacting bosons over a wide range of densities are investigated. The system is confined in a two-dimensional isotropic harmonic trap, where the interaction between bosons is treated as a hard-core potential. By using variational Monte Carlo method, we diagonalize the one-body density matrix of the system to obtain the ground-state energy, condensate wavefunction and the condensate fraction. We find that in the dilute limit the depletion of central condensate in the 2D system is larger than in a 3D system for the same interaction strength; however as the density increases, the depletion at the centre of 2D trap will be equal to or even lower than that at the centre of 3D trap, which is in agreement with the anticipated in Thomas--Fermi approximation. In addition, in the 2D system the total condensate depletion is still larger than in a 3D system for the same scattering length.     

冷凝管中冷却水流向问题的思考与分析--由一个实验问题说起

四氯化钛是无色液体,沸点为136℃,它极易水解,遇空气中水蒸气即产生HCl,形成"白烟"(TiCl4+H2O=TiOCl2+2HCl↑).四氯化钛可由TiO2氯化制备:TiO2+2Cl2=TiCl4+O2.但此反应在1000℃高温下进行仍然很慢,如果有炭粉存在时,在650℃～850℃反应便可顺利进行.实验室制备TiCl4时可利用图1所给的装置.     

扁平管管内负压冷凝流动阻力特性研究

本文采用试验的方法对扁平管内的负压蒸汽冷凝过程进行了研究。研究结果表明,这类扁管的特殊结构使得管内的蒸汽充满度高,冷凝液占据整个流动截面的份额小,流动顺利,阻力小,是很好的有利于冷凝液流动的管型。研究结果给出了这类扁平管的管内冷凝流动摩擦阻力的计算方法,为这类管型在空冷凝汽器的应用提供了设计依据。     

超疏水表面上冷凝液滴发生弹跳的机制与条件分析

使用液滴合并前后的体积和表面自由能守恒作为两个限制条件,确定了合并液滴的初始形状,即为偏离平衡态的亚稳态液滴,具有缩小其底半径而向平衡态液滴转变的推动力.进而分析了液滴变形过程中的推动力和三相线(TPCL)上的滞后阻力,建立了液滴变形的动态方程并进行了差分求解.如果液滴能够变形至底半径为0mm的状态,则根据该状态下液滴重心上移的速度确定液滴的弹跳高度.不同表面上冷凝液滴合并后的变形行为的计算结果表明,光滑表面上的液滴合并后,液滴只能发生有限的变形,一般都在达到平衡态之前就停止了变形,因此冷凝液滴不会发生弹跳;粗糙表面上的Wenzel态液滴的三相线上的滞后阻力更大,因而液滴更难以变形和弹跳;具有微纳二级结构表面上只润湿微米结构,但不润湿纳米结构的部分Wenzel态液滴能够变形至Cassie态,但没有明显的弹跳;只有在纳米或微纳二级结构表面上的较小Cassie态液滴合并后,液滴易于变形至底半径为0mm的状态并发生弹跳.因此,Cassie态合并液滴处于亚稳态,并且其三相线上的移动阻力很小,是导致冷凝液滴弹跳的关键因素.     

低压蒸汽滴状冷凝过程中液滴生长特性

研究了低压条件对滴状冷凝过程液滴生长特性的影响。首先,研究了超疏水表面上空气环境和蒸汽环境中附着液滴的接触角,发现蒸汽环境中的接触角比空气环境中的小,而蒸汽压力对接触角没有显著影响。第二,实验研究了冷凝过程中的液滴的生长周期和脱落尺寸,液滴的脱落半径随压力的降低而增大,生长周期也随之延长。第三,实验研究了液滴合并生长速率,并结合理论分析直接冷凝长大的生长速率,直接冷凝生长速率随压力的减小而减小,并随过冷度的减小而下降,而实验范围内合并生长速率不受压力影响。第四,根据滴状冷凝液滴分布的时间序列模型,分析了不同压力下液滴生长的临界尺寸,随着压力的降低,液滴生长方式的临界尺寸增大。     

空冷岛扁平管外翅片空间的大涡模拟研究

本文基于计算流体力学软件FLUENT采用大涡模拟方法(LES)及Smagorinsky-lilly亚格子模型,对空冷岛扁平管外翅片空间的流动与换热特性进行了三维瞬态湍流数值模拟。计算结果表明大涡模拟方法能较好地模拟空冷岛扁平管外翅片空间的瞬态流动特性,能够捕获更多的流场细节信息。可得出流场中温度、压力、涡量等各参数的瞬态变化特性以及翅片空间尾流区瞬态三维涡的发展演化过程,更好地预测多尺度湍流。为进一步揭示扁平管温度场和流场的协同关系以及大型空冷系统多尺度输运规律和非线性尺度效应机理打下基础。     

Condensation Behavior of Ag Aggregates on Liquid Surfaces

We report a condensation behavior of silver aggregates on silicone oil surfaces. The deposited Ag atoms diffuse and aggregate on the oil surface, and then form granular clusters and ramified islands. The apparent Ag coverage of the total area increases linearly with the nominal film thickness h for h 〈 0.9nm. However, the coverage exhibits a fluctuation behavior for 1.0 nm 〈 h〈 2.5 nm. It is found that the anomalous behavior of the coverage is resulted from a characteristic material condensation process in the aggregates.     

蒸汽冷凝过程的分子团聚模型及其对不凝性气体影响传热性能的解释

根据相变过程的微观物理机理和热力学特性,提出了冷凝传热过程中,近壁面蒸汽分子经由团聚阶段进而冷凝成宏观液滴的物理模型.并将团聚体分布与滴状冷凝传热性能相联系,从而研究不凝性气体对滴状冷凝传热过程的影响.在改进的Dillmann和Meier(DM)模型基础上,将分子团聚过程中的临界过饱和度与冷凝过程中的过冷度相联系,以及将团聚体的能量特性与液固界面物理化学特性相联系,将团聚模型与考虑固液界面效应的滴状冷凝传热模型相联系,建立了近壁面条件影响的分子团聚模型.利用模型计算了近壁面蒸汽中团簇体尺寸和分布,以及不凝性气体存在导致的蒸汽冷凝团聚体分布的变化,并结合滴状冷凝传热模型,定量解释了少量不凝性气体的存在,极大影响了冷凝传热性能的现象.模型计算结果与实验结果及文献中含不凝气的蒸汽冷凝传热实验数据进行了比较,两者符合较好,验证了所提出模型的合理性.