基于玻璃毛细管的大气环境MeV质子微束的产生与测量

本文采用玻璃毛细管产生了大气环境中工作的2.5 MeV质子外束微束,并对束斑直径及能量分布随玻璃毛细管与束流方向之间角度(倾角)变化进行测量.测量结果表明,在玻璃毛细管轴向与束流方向一致时(倾角为0°),产生的微束中存在保持初始入射能量的直接穿透部分以及散射部分,其中直接穿透的质子占比最大,束斑直径也最大.随着玻璃毛细管倾角的增大,当其大于几何张角时,束斑直径变小,产生的微束全部为能量减小的散射部分,直接穿透质子消失.我们对质子在玻璃毛细管内传输时的内壁散射过程进行了模拟计算及离子轨迹分析,发现大角度的散射部分决定了形成的外束微束斑外围轮廓,而束斑中心区域由不与毛细管内壁产生任何作用的直接穿透离子构成,其大小由玻璃毛细管出口直径以及几何容许张角决定.采用玻璃毛细管产生的外束微束具有产生简单廉价,微束区域定位简单的特点,有望在辐射生物学、医学、材料等领域得到广泛应用.

声致液滴失稳动力学研究

声场中液滴稳定性理论的完善对超声雾化技术和超声悬浮技术的发展具有重要价值.本文通过实验、理论、数值模拟相结合的方式,研究了驻波声场(19.8 kHz)中的液滴失稳现象及其动力学机制.结果表明,随着声场强度的增大,液滴失稳模式由圆盘失稳转变为边缘锐化失稳,更重要的是,液滴在失稳过程中其赤道面扩张加速度存在自发增大的现象.经分析,本文揭示了液滴变形过程中其赤道处声辐射负压与长径比之间的正反馈机制,前者与后者的二次方成正比,阐明了液滴自加速失稳的形成原因.之后,建立了包含表面张力和考虑正反馈机制的声辐射压力的液滴界面平衡方程,最终得到了声致液滴失稳的无量纲判据,即当声韦伯数Wea≤1时,液滴界面保持平衡;Wea>1时,赤道声吸力大于表面张力,液滴发生失稳,该理论判据与实验结果吻合良好.

分子动力学模拟研究水/乙醇二元体系的热力学性质

采用分子动力学模拟方法研究了常温常压下水/乙醇体系的热力学性质,得到了不同浓度下二元体系的密度、自扩散系数、超额摩尔体积和径向分布函数。结果表明:随着乙醇摩尔分数的增加,二元体系的密度呈递减趋势,超额摩尔体积则先减小后增大且存在最小值,而乙醇的自扩散系数增大;结合径向分布函数分析可知,在乙醇低浓度时,水分子间的氢键网络结构较强,乙醇分子分散于其中,而随着乙醇浓度的增加,乙醇-乙醇分子之间的关联性增强,形成自己的氢键网络,而水分子仍倾向于自聚集,两种氢键网络相互交错。

一些药液难在水稻、小麦和甘蓝表面润湿展布的原因分析

试验表明 ,水稻、小麦和甘蓝叶片的临界表面张力分别为 36 .7、36 .9和 36 .4 m N/ m。在测定了30个杀虫剂商品后发现 ,大多数药剂推荐浓度药液的表面张力值大于水稻、小麦和甘蓝的临界表面张力值 ,药液中的表面活性剂浓度未达到临界胶束浓度。

三种消解方法在测定近海沉积物中Pb、Cu、Cd、Hg及As的应用

常压湿式消解、高压微波消解、常压微波消解3种方法被应用于近海沉积物中Pb、Cu、Cd、Hg、As5种重金属元素的分析。以近海海洋沉积物标准物质为样品经3种方法消解后，通过石墨炉原子吸收法测定Ph、Cu、Cd和氢化物发生原子荧光法同时测定Hg、As。结果表明，样品经常压湿式消解，其Ph、Cu、Cd回收率在80％。123％内而Hg、As回收率低；经高压微波消解，标样中Ph、Cu、Cd、As回收率在84％～117％内，对Hg测定回收率偏低；常压微波消解更适合于Cu、Cd、Hg、As的消解，其回收率在95％-121％之间而Pb回收率低于42．4％。常压湿式消解与常压微波消解被用于大亚湾人工渔礁区沉积物样品的处理．有较好的测定结果。

基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制

疏水力作为胶体物理化学及生物大分子体系中重要作用力,具有典型的多尺度作用程特征,其中亚稳态液膜空化气泡桥接诱发长程疏水力和固液界面水分子重排熵效应诱导短程疏水力假说占据着当前学术主流,但仍缺少系统理论研究.为进一步阐明基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制,借助原子力显微镜(AFM)及分子动力学模拟对全氟辛基三氯硅烷疏水化颗粒与表面间长程疏水力进行了系统研究.AFM力测试结果表明:长程疏水力作用程随接近次数增加而逐渐增大并逐渐趋于稳定,第十次接触时进针曲线跳入黏附距离达到502.01 nm,退针曲线中观察到了预示空化气泡毛细桥断裂的台阶.此外,发现经典毛细力数学模型可以较好地拟合进针曲线,通过计算得到毛细桥体积约为0.30μm^(3),从理论角度直接验证了亚稳态液膜空化气泡毛细桥的存在.进一步借助GROM ACS(GROningen M A chine for Chemical Simulations)大尺度牵引分子动力学模拟从分子尺度探索疏水颗粒分离过程中空化气泡毛细桥产生、演化过程与力学行为的内在关联机制,结果表明:疏水颗粒从基板表面跳出分离瞬间,产生的局部压降吸引氮气分子向液膜内部扩散从而形成空化气泡毛细桥,同时,在毛细桥断裂时刻在计算弹簧势力曲线中观察到了力跳跃行为.最后研究了溶液气体含量对长程疏水力的影响规律,发现气体分子含量和空化气泡毛细桥体积增长速率与毛细桥拉伸断裂长度呈现正相关关系,进一步表明了长程疏水力的气体浓度依赖效应.基于亚稳态液膜空化的长程疏水力作用机制的揭示有助于进一步完善胶体物理化学及生物大分子间相互作用理论体系,同时对调控实际矿物浮选过程具有重要指导意义.

基于双柔性电极模拟叉指图案电极的液体介电泳研究

介电泳通过非均匀电场作用于介电液体内偶极子影响表面润湿性,实现液滴接触角可调,克服了电润湿效应的接触角饱和限制,但其驱动电极需图案化处理,难以实现实用的三维可调光学器件.本文采用外裹绝缘介电层且互不导通的双柔性电极缠绕于平板基底形成二维平面线墙,模拟叉指图案电极以驱动液体介电泳,给出了“液滴-叉指平面线墙”模型的接触角与电压理论关系.在0—250 V_(rms)电压范围内实验测量的接触角变化可达32°,符合上述理论关系,为构造液体介电泳三维可调光学器件提供了理论和实验基础.

分子动力学模拟超临界水微观结构及自扩散系数

采用分子动力学模拟方法,选用COMPASS力场,对超临界水的微观结构和扩散系数进行了研究。结果表明,在超临界区水分子的氢键作用明显减弱,但是仍有氢键存在。水分子的键长和键角在温度为648～748 K时变化迅速,在温度为748～973 K时变化很小。径向分布函数特征峰值在温度为648～748 K时随温度的升高而增大,在温度为748～973 K时随温度升高而减小,表明水分子近程结构有序性随温度变化。超临界水自扩散系数是常温常压水的2个数量级,随温度升高而增大,随压力的升高而减小。

一些有机物在高压乙醇中无限稀释扩散系数的测定与计算

在40～200℃、0～16MPa范围内,运用Taylor分散技术实验测定了苯、吡啶和对硝基苯胺在乙醇中的无限稀释扩散系数.对于上述三种溶质,低温下扩散系数几乎不随压力变化;当温度超过100℃时,扩散系数随压力的增加明显下降,温度越高下降趋势越明显.使用修正的Wilke-Chang方程和Yang-Ma-Chen方程预测了高压乙醇体系的无限稀释扩散系数.与实验测量值的对比结果表明,温度低于100℃时修正的Wilke-Chang方程、Yang-Ma-Chen方程均能很好地预测高压乙醇体系的无限稀释扩散系数,平均偏差分别为7.3%和6.4%;但在高温条件下,除温度因素外,压力对缔合因子也有很大影响,从而使模型计算值远高于实验测定结果.吡啶和对硝基苯胺在乙醇中的无限稀释扩散系数未发现有文献报导.

基于气泡运动的液体表面张力系数测量方法研究

为提高液体表面张力测量的准确性和稳定性,提出一种基于气泡运动的液体表面张力系数测量方法。根据气泡在液相中的受力情况,建立气泡在液相中脱离体积及瞬时稳态上浮速度数学模型,基于搭建的气体水下生成及控制平台,采用水浴加热法改变液相温度,将6种不同温度下蒸馏水及空气,分别作为实验的液相和气相进行实验测量,使用高速摄像机采集气泡运动图像,所采集图像使用Matlab软件进行图像处理与数据分析,将实验数据及液相物性,代入到所建立的模型中,推导出不同温度下蒸馏水的表面张力系数大小,采用最小二乘法线性对测算结果进行拟合。结果表明该方法具有可行性。

胜利原油与水的界面张力研究

采用滴体积法测定了胜利原油与水的界面张力 ,用界面移动法测定了原油油滴在水中的电迁移率。并考察了水相盐浓度、pH值对油水界面张力及油滴电迁移率的影响。研究结果表明 ,原油 水的界面张力先是随水相中NaCl浓度的增大而减小 ,而后随水相中NaCl浓度的增大而增大 ,水相中NaCl的浓度为 2 %时 ,油水界面张力出现最小值。相应地 ,油滴在水中的电迁移率则是先增大后减小 ,在NaCl浓度为 2 %时达到最大值。在水相 pH值为 2～ 12时 ,原油水界面张力随pH值的变化规律是先增大后减小 ,在pH值为 4时达到最大值 ,而油滴在水中的电迁移率却随

分离式热管小倾角蒸发段传热特性的试验研究

由于分离式热管蒸发段水平及小倾角布置的重要工程应用意义，在试验台上进行了1：1的模型试验，对分离式热管蒸发段的传热特性进行了试验研究．试验确定了工作温度、热流密度、充液率、倾角等因素对传热特性的影响；用核态沸腾理论对蒸发管的换热特性进行了无因次分析，回归试验数据得到了无因次对流换热准则关系式，它与试验结果有很好的一致性，相对误差在15％以内．研究结果表明，随着热流密度的增加，换热系数增加；工作温度增大，换热系数也增大；倾角增加时，换热系数增大；合理充液率为65％～90％，在此范围内，充液率对换热系数的影响很小．此研究结果为大型小倾角布置的分离式热管换热器的工程设计提供了依据．

NaBr,NaCl和KBr在几种有机溶剂中活度系数的测定

分别测定了NaBr在甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中,NaCl和KBr在甲醇和乙醇中共8个体系(溶液物质的量的浓度在0.1 mol.L-1范围内)在298.15、313.15和323.15 K下的电导率,利用Debye-Hücker和Osager-Falkenhangen公式计算了以上溶液体系的平均离子活度系数,讨论了浓度和温度对电解质溶液活度系数的影响。其中NaBr在乙醇中,NaCl在甲醇中和KBr在甲醇中的平均离子活度系数的计算结果与已发表文献中的数据进行了比较。结果表明,该方法的活度系数结果与文献数据有较好的一致性。

一种用数字示波器测量液体表面张力系数的实验方法

将弹簧作为电感线圈,与取样电阻构成RL串联电路.在正弦交流信号激励下,用数字示波器测量取样电压与作用力的关系,从而测得液体的表面张力系数.

液体分子自由程压力系数与温度系数研究

Ｊａｃｏｂｓｏｎ在Ｅｙｒｉｎｇ分子模型基础上提出了液体分子自由程理论．根据这个理论，液体分子自由程即分子表面之间的距离应为Ｌ＝２Ｖａ／Ｙ．本文在Ｊａｃｏｂｓｏｎ理论基础上，给出了液体分子自由程压力系数与温度系数两个参量，研究了部分烷烃、烯烃、醇、苯及其卤代物的自由程压力系数与温度系数．在以后的研究中。

纳米流体的制备及传热性能研究的现状

对纳米流体的概念进行了概述,重点阐述了纳米流体的典型制备方法及传热性能的研究现状,讨论了影响纳米流体导热的因素.

红外光谱法研究静磁场对大鼠脑组织的影响

电气工业的发展使得人们生存的环境中充满了各类频率的电磁污染,为了探讨静磁场可能产生的生物学效应及其发生机制,从实验上研究了0.17 T静磁场曝露作用30天后对于大鼠脑组织红外光谱特征的影响,实验结果显示实验组1549 cm-1附近的酰胺Ⅱ带吸收峰有较为明显的红移现象,在1635 cm-1处为蛋白质酰胺Ⅰ带峰位置有较大的差异,另外,利用二阶导数谱分析了实验组与对照组在分子结构上存在的差异。这些变化可以反映脑组织在静磁场曝露作用前后组成成分的变化,说明傅里叶变换红外光谱方法是研究电磁场不同生物效应的发生机制的一种有效手段。

液体的内压和内能的统计热力学理论

利用分布函数理论导出了液体的内能和内压公式。液体的内压和过剩内能可以表示成体积的幂级数形式 ,其中的系数可以用多体相互作用势和多体径向分布函数表出 ,它们仅仅与温度有关。讨论了液体仅存在第n次多体相互作用势情形的内压和过剩内能的表达式 ,结果与Egel staff的微扰理论结果具有相同的形式 ,不仅给出了相应参数的表达式而且适用于多体相互作用较强的情形。定义了物性参数α(T)和m ,得到的液体过剩内能和内压的表达式与Frank实验结果具有相同的形式 ,其结果不仅给出了参数α(T)和m的表达式 ,而且指出了Frank的过剩内能和内压公式只适用于参数α(T)

纳米水滴在光滑壁面上润湿行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术,研究了纳米水滴在光滑壁面上的润湿行为规律。模拟结果表明,壁面宽度、厚度以及水分子数对接触角及汽—液界面厚度的影响不大。随着壁面作用势能的减小,接触角线性增大;当壁面作用势能为1.674 k J/mol时,接触角约为90°。随着温度的提高,汽—液界面厚度逐渐增大;疏水壁面的接触角随温度的提高而逐渐增大;对于中性壁面,温度对接触角影响不大;亲水壁面的接触角随温度的提高而逐渐减小。

接触角迟滞和气-液界面张力温度敏感性对液滴蒸发动态特性的影响

基于润滑理论和滑移边界条件,构建了考虑接触角迟滞时液滴在均匀加热固体壁面上蒸发的数学模型,探讨了接触角迟滞对蒸发液滴动力学的影响,并分析了不同气-液界面张力温度敏感性的液滴蒸发特征.研究结果表明:接触角迟滞对液滴蒸发过程有较大影响,随接触角迟滞增大,液滴的接触线钉扎时间延长,铺展阶段和去钉扎阶段时长缩短,液滴蒸发显著加快;迟滞角的增大使前进接触角增加,后退接触角减小,且后退接触角减小的幅度大于前进接触角增加的幅度.提高气-液界面张力对温度的敏感性系数可通过减小后退接触角,改善液滴在壁面上的润湿性,从而加强液滴传热,致使加快液滴蒸干.因此,改变接触角迟滞和气-液界面张力对温度的敏感性均可实现对液滴运动的调控,从而控制其蒸发进程.