应用PIV技术测试涡旋波流场

涡旋波流动作为一种特殊的流动现象,可以使流体在相对较宽的槽道中产生较强的波动和对流混合,从而在小Re数条件下起到强化传质的效果。本文利用PIV流场显示技术,对振荡流在非对称槽道中所形成的涡旋波的产生机理和发展规律进行了实验研究和定量分析,测得了涡旋波流场的速度矢量图,阐明了涡旋波流场周期性变化的特点。分析了Re数和St数对涡旋波流动的影响,并得出了旋涡涡心位置以及涡心处涡量的动态变化规律。     

斜压流体产生涡旋的数值模拟

本文以二维定常方腔中的自然对流为例，对斜压流体产生涡旋的力学现象进行了数值研究和计算结果的显示     

旋转流体的实验研究

本文是作者近几年在旋转流体实验室模拟方面做的主要工作，研究涉及气动转台上，旋转流体对流涡旋的运动，水动转台上，旋转流体斜压波表面流动的变化，不稳定性结构，三维温度结构，急流的三维结构，地形的影响等诸多方面的问题。部分实验结论与大气实际观测结果有着极好地相似。     

循环电载下热效应对铁电材料畴变的影响

铁电材料在力、电载荷作用尤其是循环载荷作用下有明显的热效应.热效应会在铁电材料中引起应力场和电场.另外,在外载作用下铁电材料发生约束畴变时也会产生附加的应力场,这些附加的应力场和电场都会对铁电材料的畴变产生影响.而且在循环载荷作用的情况下,这种影响会逐渐累积.但在以往的研究中,很少涉及这种影响.该文就循环电载下热效应引起的力、电场和约束畴变时产生的附加应力场对铁电材料畴变的影响进行了初步研究.     

电流变液体黏性变化趋势的试验研究

以微观试验和流变性能试验为手段，分别研究零电场下和在电场作用下的电流变液体黏性变化规律．研究结果表明：零电场下电流变液体的黏性与Krieger-Dougherty公式具有很好的拟合效果，其中逾渗临界值强依赖于悬浮液体中固体颗粒的性质并随工作温度变化．在电场作用下，电流变悬浮液体的黏度随剪切速率的变化规律分为3个阶段：即呈线性的启动段、非线性的幂定律模型流动段和宾汉模型流动段．研究结果为电流变效应工程应用提供依据．     

NUMERICAL STUDY OF PARTICLE DISTRIBUTION IN WAKE OF LIQUID-PARTICLE FLOWS PAST A CIRCULAR CYLINDER USING DISCRETE VORTEX METHOD

Particle-laden water flows past a circular cylinder were numerically investigated. The discrete vortex method (DVM) was employed to evaluate the unsteady water flow fields and a Lagrangian approach was applied for tracking individual solid particles. A dispersion function was defined to represent the dispersion scale of the particle. The wake vortex patterns, the distributions and the time series of dispersion functions of particles with different Stokes numbers were obtained. Numerical results show that the particle distribution in the wake of the circular cylinder is closely related to the particle's Stokes number and the structure of wake vortices: (1) the intermediate sized particles with Stokes numbers, St, of 0.25, 1.0 and 4.0 can not enter the vortex cores and concentrate near the peripheries of the vortex structures, (2) in the circular cylinder wake, the dispersion intensity of particles decreases as St is increased from 0.25 to 4.0.     

阳极结构调整对稀土电解槽的影响

以目前使用的6 k A稀土电解槽为研究对象,采用实验验证与数值模拟计算相结合的方式对采用不同阳极结构的稀土电解槽进行了全面分析讨论。使用斜角切割阳极片可以在维持电解槽槽电压、氧化物利用率、产品合格率等技术指标不变的情况下,克服传统正交切割阳极片在使用过程中随着阳极片反应消耗造成电流效率降低及缩短石墨坩埚使用寿命的现象。其可作为稀土电解槽工艺改造的一个发展方向。     

利用基于Gouy-Chapman模型的离子有效电荷定量表征离子特异性效应

离子特异性效应在固-液界面反应中是普遍存在的. 近期研究指出, 在较低电解质浓度的某些体系中, 离子特异性效应可能并非来源于色散力、经典诱导力、离子半径或水合半径的大小等, 而是界面附近强电场中的离子极化作用. 这种作用可使界面附近的吸附态反号离子被强烈极化(高达经典极化的10⁴倍). 强烈极化的结果将导致离子在界面附近受到的库仑力远远超过离子电荷所能产生的库仑力, 这体现在离子的有效电荷将远大于离子的实际电荷. 因此胶体体系中基于这种强极化的离子有效电荷可以用来定量表征离子特异性效应的强度. 本研究在蒙脱石-胡敏酸混合悬液凝聚过程中发现了Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cu²⁺四种离子的离子特异性效应, 提出了基于激光散射技术测定离子有效电荷的方法, 并成功获得了被强烈极化后的离子有效电荷数值. 实验测得的Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cu²⁺四种离子的有效电荷值分别为: Z_{Na(effective)}=1.46, Z_K(effective)=1.86, Z_{Ca(effective)}=3.92, Z_{Cu(effective)}=6.48.该结果表明: (1) 离子在强电场中的极化将大大提高离子的有效电荷, 从而极大地增强离子所受的库仑作用力;(2) 离子的电子层数越多, 离子极化越强烈, 离子的有效电荷增加越多.     

数值模拟离子强度敏感水凝胶的多场特性

发展了多物理模型来研究溶液中离子强度敏感水凝胶电-力-化学多场耦合的特性. 模 型的主要控制方程包括：计算水凝胶内外离子浓度分布的Nernst-Planck化学场方程；描述 膨胀变形的力学场方程和描述电场的泊松方程. 无网格有限云团法和牛顿迭代法用来数值离 散和求解控制方程. 通过对比多场耦合的响应, 包括胶的膨胀率和胶内外离子浓度和电势的分布，探讨了影响胶体变形的主要因素. 对数值模拟结果和实验结果进行了对照.     

带电粒子在四电荷系统内的运动模型及其应用

: 以对称分布的四电荷系统为例, 研究任意带电粒子在对称的电场分布内的运动性质, 借助椭圆函数和 积分的方法分别推导出粒子的运动学方程, 探讨了该类运动模型在求解物理问题时的应用.