连续下落水滴的入水形态与水噪声分析

以连续下落的三个水滴为研究对象,以不同时间间隔、高度、水滴粒径为变量,对水滴入水形态及噪声展开研究。研究得到下落时间间隔T=0.2 s时,会出现“压入气泡”现象;在T=0.2 s与T=0.4 s时,水噪声与单位面积动量呈同步正向关系,T=0.3 s时,水噪声先增加,在单位面积动量至16.2 kg/(m^(2)·s)时,减小至一半左右;连续下落水滴入水噪声分为“压入气泡噪声”与“水气迸发噪声”,前者时域图为正弦波,频率较低,能量较大,后者呈现无规则扩散状,频率较高,声压值为前者一半。

Mass transfer area in a multi-stage high-speed disperser with split packing

In this study, the mean droplet diameter in the cavity zone and the total mass transfer area of a multi-stage highspeed disperser(HSD) reactor with different packing combinations were measured and evaluated. The effects of rotational speed and packing radius, as well as the packing ring radius and numbers, on the mean droplet diameter and the total mass transfer area were evaluated. A model was established to calculate the mass transfer area in the cavity zone in the HSD reactor, and it was found that the packings contribute 61%–82% of the total mass transfer area. A correlation for predicting the mass transfer area in the packing zone was regressed by the dimensionless analysis method. An enhancement factor based on the mass transfer area in the packing zone was proposed to evaluate the effect of packing combination on mass transfer area. Two optimum packing combinations were proposed in consideration of the mean droplet diameter and the enhancement factor.

粗糙界面上纳米液滴蒸发模式的分子动力学研究

通过采用分子动力学的方法对粗糙界面上纳米液滴的蒸发模式进行了研究,探讨了纳米液滴与粗糙界面的接触面积比(RCA)对纳米液滴蒸发过程中接触半径、接触角的影响。界面的粗糙度通过基于Wenzel润湿模型构建的纹理图案实现。研究表明,在平衡态时,相较于理想光滑界面,当接触面积比较小时,纳米液滴接触角增大明显(RCA=33.3%,θ=106°),而当接触面积比较大时,此现象不明显(RCA=50%,θ=81°;RCA=66.6%,θ=85°)。在蒸发过程中,当RCA=33.3%时,纳米液滴的蒸发模式为混合模式(mixed mode);当RCA=50%时,纳米液滴的蒸发模式为恒定接触半径模式(CCR mode);当RCA=66.6%时,纳米液滴的蒸发模式为恒定接触角模式(CCA mode)。

改进Grab Cut算法的复合绝缘子憎水性评估

为快速、准确地识别复合绝缘子伞裙的憎水性,提出了一种基于改进Grab Cut算法的复合绝缘子憎水性评估方法,在Grab Cut的基础上引入自适应对比度增强算法来解决图像光照不均匀问题和自适应平滑滤波算法解决图像噪声问题。在伞裙表面滴下20μL的液滴,使用改进后的Grab Cut算法对电晕老化样品、自然积污硅橡胶样品、不同憎水性硅橡胶样品和实际运行工况复合绝缘子进行液滴面积识别。结果表明:算法能降低由于复合绝缘子运行时伞裙表面积污产生的图像噪声,且能较为准确地分割液滴图像与复合绝缘子背景,验证了其有效性和可靠性;可对人工加速老化和自然老化样品液滴面积变化进行测算,并对照静态接触角法,实现复合绝缘子憎水性的评估。

绘画创作应用材料中施胶剂制备及性能测试研究

施胶工艺可强化颜料的鲜艳效果、防止纸张晕染和延长绘画作品的保存时间等,在我国古书画装裱、修复、固色中的应用广泛。分析了绘画创作应用材料中施胶剂的应用现状;重点以宣纸、墨汁、胶料和4种颜料为主要材料,配制不同比例的明胶、明矾和胶矾水溶液,以不同施胶方案制备宣纸试样,进行了胶矾水固化性能、墨滴晕散、色度差和色牢度方面的测试。结果表明,胶矾水固化成膜时间较短、成膜后的硬度稍低,明矾起到了促干、软化的作用。相比于单独的明矾或明胶水,胶矾水对于墨滴晕散的控制能力较强,明矾起到墨滴助留作用。经过固色色度和色牢度测试,采用胶矾水施胶的宣纸颜色更加明亮、粘接性好、色牢度更优。

憎水迁移过程中的波动性

迁移时间是复合绝缘子人工污秽试验中的重要参数,为了说明迁移时间对于污层憎水性能描述的局限性,本文对染污复合绝缘子的憎水迁移过程进行了研究。通过测量高温硫化硅橡胶(high temperature vulcanizing silicon rubber,HTV)试片污层表面液滴接触角、液滴水平投影面积及HTV芯棒的污闪电压,发现污层憎水性能随迁移时间增长呈波动性增长。污层表面憎水性小分子不断向空气扩散,是导致憎水性呈波动性增长的内因;污层内部水分含量的变化,则是导致憎水性能呈波动性增长的主要原因;当试品所处迁移环境空气流通性较好时,有利于促进试品污层干燥,减小憎水性随迁移时间增长过程中的波动性。研究认为:染污复合绝缘子污层表面憎水性能随迁移时间总体上是增长的,但是,憎水性波动过程的存在,以及迁移过程受迁移环境的影响显著,使得单一的迁移时间不是描述污层憎水性能的理想参数。要提高复合绝缘子人工污秽试验与自然污秽试验间的等价性,需要寻找更合适的参数来描述试品污层的憎水性状态。

染污硅橡胶在不同憎水性时的污闪特性

研究了硅橡胶平板模型在不同憎水性条件下的污闪特性。试品以定量涂刷的方式染污,通过控制迁移时间,使固体污层获取不同程度的憎水性能。以污层表面的液滴面积最大值来代表污层的憎水性强度,分析污层憎水性能对平板模型的污闪电压、污层电导以及电弧发展过程的影响。随着污层憎水性能的改善,试品污闪电压逐步上升。污闪电压与液滴面积最大值存在关联,但两者间的分散性随污层憎水性能的改善而增加。污层表面水珠形态对电弧发展过程有重要影响,当污层表面水珠能形成连续水膜时,电弧通道集中且污闪电压低;当污层表面水珠呈离散分布时,放电区域分散且污闪电压高。根据污闪试验结果以及不同憎水性强度污层表面的液滴形态,将亲水性表面HC7细分为HC7A、HC7B、HC7C和HC7D四种状态。HC7B状态下,污层憎水性能虽然很微弱,但相对污层完全没有憎水性的情形(HC7C和HC7D),试品的污闪电压有明显的上升。因此,依据HC7B状态下的污闪电压设计复合绝缘子结构,可以在保证绝缘子安全裕度的同时,优化绝缘子的结构高度。

空气流动性对染污高温硫化硅橡胶试品憎水迁移过程的影响

为了完善复合绝缘子人工污秽试验方法,研究了空气流动性对染污高温硫化(HTV)硅橡胶试品憎水迁移过程的影响。研究在人工污秽试验的基础上展开,试品被分为2组,分别放置在空气流动性相差显著的密封容器中进行干燥,通过测量污层表面液滴的静态接触角以及液滴面积等方法,对比研究了污层表面的憎水性能随迁移时间的变化过程。试验结果表明:在其他因素一致的前提条件下,迁移环境空气流动性较好时,有利于污层保持干燥,进而改善污层获取憎水性的能力;而空气流动性较差时,试品憎水迁移过程较缓慢,且污层状态易受到迁移环境波动的影响。复合绝缘子憎水迁移过程受迁移环境的影响,空气流动性是一项需要被重视的新环境因素。该研究结论可以加深对复合绝缘子憎水迁移过程的理解,同时也有助于完善复合绝缘子的人工污秽试验方法。

复合绝缘子弱憎水性状态描述方法Ⅲ——液滴面积法的适用性

寻求合适的方法及参数来描述染污复合绝缘子的弱憎水性状态,对弱憎水性状态给出明确的定义,并对当前已有的7个憎水等级进一步细化。通过10μL靛蓝溶液在染污高温硫化硅橡胶试片表面的垂直投影面积,来反映污层的憎水性状况,并尝试将液滴面积与染污绝缘芯棒的污闪电压建立联系,以揭示弱憎水性阶段憎水性能改变对绝缘子污闪特性的影响。结合液滴在污层表面的形态以及试品的污闪特性,在人工污秽试验的基础上将当前憎水等级HC7进一步细化为四个阶段,分别是HC7A、HC7B、HC7C及HC7D。比较液滴面积、液滴接触角以及喷水分级试验结果,将新憎水等级HC7B定义为弱憎水性状态。试验研究认为:液滴面积法弥补了液滴接触角法在染污试品呈弱憎水性状态下的不足,可以用于弱憎水性阶段的憎水特性研究;而憎水性较强时,面积法对憎水性的辨识能力有限,选用接触角法更适合此阶段的研究。

空气动力型绝缘子表面不同区域的水滴撞击特性

绝缘子严重覆冰会引发闪络进而导致电网停电事故,研究水滴撞击绝缘子表面的流场和运动特性对了解绝缘子的覆冰形成过程具有重要意义。以空气动力型绝缘子为研究对象,基于Lagrange法,通过数值求解覆冰过程中绝缘子外部连续气流场和水滴运动轨迹,提出一种以区域分割方式数值计算绝缘子表面不同区域水滴碰撞系数的方法;分析了风速和水滴中值体积直径（MVD）对水滴碰撞系数的影响,并进行了试验验证。研究结果表明：对于空气动力型绝缘子,其钢帽和绝缘子伞边缘碰撞系数差别不大（〈3%）,2个区域的碰撞系数都远大于迎风侧绝缘子伞表面碰撞系数（高60%-190%）;迎风侧绝缘子伞表面的碰撞系数也几乎是背风侧绝缘子整体碰撞系数的2倍;水滴碰撞系数随风速和MVD的增大而增大,且MVD对水滴碰撞系数的影响程度比风速更大;采用区域分割方式分析得到的绝缘子覆冰特性与试验结果更相符。

3种喷头雾滴输运沉积参数的试验与分析

为了研究在感应荷电状态下高电压对雾滴输运沉积参数的影响,选用3种德国Lechler公司生产的不同流量的TR80-01c、TR80-02c、TR80-03c型喷头,在相同的喷雾压力和液体介质条件下进行试验。利用显微图像结合数字图像处理技术对荷电雾滴输运沉积面积、覆盖率、沉积密度、分布均匀性等状态参数进行取样和分析。试验结果表明:随着输运距离的增加,3种喷头的雾滴覆盖率δ先上升后下降,最高峰值分别达到52.04%、54.89%和57.31%;而雾滴沉积密度ρ先下降后上升,最低值分别为241、268、283个/mm^2。随着静电电压的增大,3种喷头的雾滴沉积区域面积随之增大,最大值分别达到4 462、7 170、8 280 cm^2;而雾滴分布均匀性有所下降,最低值分别为33.23%、31.91%和30.47%。根据具体喷雾施药场合,调节适当的电压,是增加药液沉积和分布均匀的重要措施。

侧吹炼铜过程中乳化现象的模拟

为定量描述熔炼过程中乳化现象,首先建立了基于相似原理的物理模型,然后使用高分辨率相机和Image Pro-Plus 6.0软件考察了气体流量对熔池内乳化层的形成、乳化液滴尺寸分布的影响规律,最终建立了传质界面面积ɑ的估算方法.结果表明:乳化液滴的体积表面积平均直径值(SMD)随着气体流量的增大而减小,乳化层内ɑ值随着气体流量的增大几乎呈线性增长,铜锍与渣的分离可由重力和扩散传质引起.

原油乳状液稳定性光学评价方法研究

以光散射原理为基础,建立了原油乳状液比表面积与时间的关系模型,进一步推导了原油乳状液衰变速率表达式。借助近红外扫描仪,评价了石油磺酸盐原油乳状液和碱原油乳状液两种体系的稳定性。红外扫描实验结果表明,碱原油乳状液体系、石油磺酸盐阴离子表面活性剂原油乳状液体系、OP-15非离子表面活性剂原油乳状液体系的半衰期分别为10.92,0.96,0.26 h。对各种原油乳状液体系的衰变速率进行了定量计算,计算结果表明,碱原油乳状液体系、石油磺酸盐阴离子表面活性剂原油乳状液体系、OP-15非离子表面活性剂原油乳状液体系的液珠衰变速率分别为0.000 652,0.055 6,0.121 8。计算结果和常规析水指数测定结果在分析原油乳状液稳定性方面具有一致性,验证了所建立的数学模型在原油乳状液稳定性评价中的可行性。

石家庄地区雾霾天气下云滴和云凝结核的分布特征

2009年5~10月在石家庄地区对雾霾天气下的近地面到高空的云雾滴和云凝结核（CCN）进行了7架次飞机探测.利用PMS云粒子测量仪器、机载温湿仪和连续气流纵向热梯度云凝结核仪获得的云雾粒子和云凝结核（CCN）探测资料,分析了层积云（Sc）和高积云（Ac）中云粒子浓度、液态含水量、粒子算术平均直径和粒子有效平均直径的垂直分布特征;分析了CCN垂直和水平分布特征以及谱分布.结果表明雾霾天气状况下,云滴数浓度在102个/cm3量级上.高云粒子粒径总体大于低云粒子.云含水量平均值范围为0.03~0.14g/m3;地面到600 m高度内,CCN值的平均值为3034cm-3（过饱和度S=0.3%）.对CCN的活化谱进行拟合表明石家庄属于典型大陆性核谱,云对CCN有消耗作用,逆温层的存在使得该区CCN浓度累积增加.

沪宁地区辐射雾的微物理结构及其演变

１９９６年１２月２７～３１日沪宁地区连续５天出现了浓雾天气。利用三用滴谱仪和ＡＤＡＳ对辐射雾的微物理结构及温、压、湿、风等要素的垂直分布进行了探测。通过对这些观测资料的分析，揭示了该地区辐射雾的微物理结构特征及其演变过程。结果表明：雾的微物理结构与大气污染程度紧密相关，逆温层的长时间存在可以影响雾的微物理结构。此外，还观测到含水量、谱宽等存在周期为２０～３０分钟的振荡现象。

一次秋季冷锋降水过程气溶胶与云粒子分布的飞机观测

利用机载PMS(Particle Measuring Systems)测量系统,对2008年10月4—5日石家庄地区一次冷锋降水云系的3次气溶胶和云粒子探测资料进行了分析。结果表明,冷锋过境降水前后,气溶胶粒子分布差异较大。降水发生前,气溶胶粒子平均数浓度约为103cm-3,平均直径为0.95μm;气溶胶主要集中于3000m高度以下的对流层低层,云内气溶胶数浓度明显减少。降水发生后,气溶胶粒子平均数浓度约为102cm-3,比降水前约小1个量级,平均直径为1.28μm;气溶胶主要集中于1200m以下的近地面层,其数浓度随高度增加而降低。气溶胶粒子浓度在低层云区内水平变化较小,而在无云区和云下近地层水平起伏较大。云粒子平均浓度比气溶胶小1～2个量级。气溶胶粒子平均谱主要呈双峰型,而云粒子谱主要为单峰型。

叶片吸收雾滴过程中雾滴覆盖面积的变化规律

为了给气雾培、叶面施肥以及植保机械的研究提供进一步的理论依据,研究了作物组织吸收雾滴的过程.建立了一个相对湿度为100%,温度为20℃的环境控制室,以蒸馏水为载体,利用Matlab图像处理技术研究了雾滴在活体植物猩猩木叶片表面不同位置其覆盖面积随时间变化的规律.首先,为了消除雾滴蒸发对试验的影响,分别用直径为238.77,229.92,212.60μm的雾滴来验证其蒸发率:在600 s内的蒸发率分别为1.4%,2.8%,3.1%.因此假设雾滴在前600 s内几乎无蒸发.之后,选取直径分别为540,340μm的雾滴进行雾滴覆盖面积变化的研究.利用雾滴发生器将不同直径的雾滴喷射到叶面不同的位置,利用图像采集系统获得雾滴的照片,观察雾滴覆盖面积的变化情况.叶片吸收雾滴的试验表明:叶片表面不同位置覆盖面积的变化是不同的,雾滴在叶片表面的覆盖面积前期变化缓慢,到后期变化迅速,而且越往后期变化越明显;雾滴的覆盖面积越大,雾滴吸收速度越快.

北京及周边地区2003年夏秋季气溶胶和云滴分布特征

对2003年夏秋季利用机载PMS在北京及周边地区进行的不同天气状况下6次气溶胶粒子探测资料进行了分析。结果表明,北京及周边地区气溶胶粒子的分布,在不同天气背景时有较大差别。粒子平均浓度的最大值为3.46×102cm-3,最大粒子浓度为5.26×103cm-3,相差一个量级;粒子平均最大直径为1.392μm,最大直径为2.75μm。粒子平均浓度的最小值为25.7cm-3。在有雾的天气条件下,气溶胶粒子浓度在近地层基本随高度的增加而减小,粒子尺度变化较为复杂。在阴雨天气情况下,气溶胶粒子浓度和尺度都有增加的现象。另外,逆温层底存在明显的气溶胶粒子累积。0℃层以下气溶胶粒子呈单峰分布,0℃层以上气溶胶出现双峰结构。小云粒子一直是多峰结构,峰值直径分别在3.5μm、12.5μm、23.5μm处。

有机硅表面活性剂Tech-408和Fairland2408对农药雾滴在烟草叶片上覆盖面积的影响

[目的]研究有机硅表面活性剂Tech-408和Fairland2408对农药雾滴在烟草叶片上覆盖面积的影响,寻找提高农药使用效率的途径。[方法]将10%吡虫啉乳油稀释3 000倍,分别加入有机硅表面活性剂Fairland2408和Tech-408以及农乳500#后,采用连续拍摄的方法,测试直径范围为340～360μm单个雾滴在‘NC471’、‘云110’和‘T66’3种烟叶片上的蒸发时间和覆盖面积,重点研究Fairland2408和Tech-408对药液雾滴在烟草叶片上覆盖面积的影响规律。[结果]表面活性剂不同,雾滴覆盖面积的扩展程度也不同。当Tech-408、Fairland2408和农乳500#的添加比例为0.03%时,雾滴覆盖面积在上述3种烟叶片上扩展的平均倍数分别为8.1、6.4倍和1.2倍。表面活性剂添加比例不同,其对农药雾滴覆盖面积的影响程度也明显不同。随着Tech-408、Fairland2408和农乳500#的添加比例从0.03%增加到0.1%,雾滴在‘T66’烟叶片上覆盖面积分别增大了39.8%、156.1%和53.3%。[结论]有机硅表面活性剂Tech-408和Fairland2408和其添加比例均对吡虫啉在烟叶上的雾滴覆盖程度有明显影响。

雾滴大小和覆盖密度与农药防治效果的关系

农药的雾滴粒径大小、覆盖密度、药液配制浓度对杀虫剂、杀菌剂和除草剂等的药效均有显著影响。根据农药雾滴粒径大小，可以将雾滴分为极细雾、细雾、中等雾、粗雾等。一定范围内，对于触杀作用的农药，采用细小雾滴喷雾对农作物病虫草害能取得更好的防治效果。雾滴粒径与农药药效之间存在生物最佳粒径的关系，农药喷雾技术理论研究认为，防治飞行的害虫适合使用10～50μm 的细小杀虫剂雾滴，防治作物叶面爬行类害虫幼虫则适合采用30～150μm 的杀虫剂雾滴，喷洒杀菌剂防治植物病害时适合采用30～150μm 的雾滴，而喷洒除草剂时，则适合采用100～300μm 的较粗大雾滴。在农药喷雾中，一定的雾滴覆盖密度就可以达到理想的防治效果，并不需要采用大容量淋洗式的喷雾方式，这是因为每个农药雾滴类似“炸弹”，都有其“杀伤范围”，称之为雾滴杀伤面积/杀伤半径（biocide area/ biocide radius），且杀伤面积/杀伤半径与雾滴致死中密度（LN50）有关。本文论述了雾滴粒径大小、覆盖密度与杀虫剂、杀菌剂和除草剂药效之间的关系，进而分析农药雾滴致死中密度以及雾滴杀伤面积/杀伤半径，以期为农业生产、精准化施药提供参考。