超声波对苯酚在NKAⅡ树脂上吸附平衡的影响

本文以苯酚水溶液/NKAⅡ树脂吸附体系为实验对象，研究超声波对液固吸附平衡的影响。分别测定了在超声场和无超声场条件下，苯酚在NKAⅡ树脂上的吸附等温线，报道了在超声场条件下苯酚在高聚物吸附剂上的吸附等温线。研究结果表明：超声场作用下的吸附平衡等温线要低于在常规条件下的吸附等温线，超声场强度越大，苯酚在吸附剂上的吸附容量就越小。向吸附体系施加超声场，会导致吸附体系的温度升高。超声场对吸附平衡的影响是由超声场的热效应和非热效应所引起的，而后者的影响要大于前者。向液固吸附体系添加乙醇或乙酸乙酯作为第三组分，能进一步使体系的相平衡关系朝着吸附量减少的方向移动，这种变化在超声波场条件下更为明显。

超声波场强化解吸的机理分析

在定域吸附的假定条件下,从能量的角度出发,由统计热力学理论得到了有外场作用的吸附平衡关系式。由此进一步讨论了超声波场强化解吸的机理,得到了在超声波场中吸附相分子比基准态分子获得更多的能量是导致吸附平衡等温线降低, 即强化解吸的主要原因。由于超声波的“聚能效应”使得吸附相分子比基准态分子能够获得更多的能量,这正是超声波对固液吸附系统能够强化解吸的本质所在,其理论研究与实验结果一致。研究结果还表明, 吸附相分子在超声波场中只要获得可与kT比拟或更高的能量,解吸效果就会明显,这体现了强化解吸中超声波场与温度场之间的协同作用。 关键词:能量公设;非热效应;

薄液膜二维表面驻波的流动稳定性研究

驻波作为薄液膜表面波中的一种波 ,其流动稳定性受界面热不平衡效应的影响。基于边界层理论和界面热不平衡效应 ,推导出沿倾斜璧面下降的在蒸发、等温和冷凝状态下普遍适用的二维表面驻波空间稳定性方程 ,从理论上深入分析了热不平衡效应、流体物性、壁面倾角和雷诺数对驻波稳定性的影响。研究表明 :热不平衡效应对驻波稳定性的影响仅在小雷诺数下较为明显 ,在高雷诺数下 ,稳定性主要取决于惯性力和粘性力 ;

激光惯性约束聚变动理学效应研究进展

动理学效应的研究是近年来激光惯性约束聚变领域的研究热点,有助于理解实验结果和传统流体模拟之间的偏差。间接驱动黑腔中等离子体的温度、密度跨越多个量级且靶丸组分复杂,在局域的高温低密度区域,粒子的非平衡效应开始变得显著,可能会间接影响内爆性能。对ICF领域动理学效应的概念和部分进展做了简要综述。

热非平衡效应下蒸发或冷凝剪切液膜流的非稳定性

热非平衡效应下的液体薄膜流在相变和剪切力耦合作用下,气液交界面处的边界条件更为复杂,在一定程度上影响着液膜流动的非稳定性。通过建立热非平衡效应和剪切力耦合作用的液膜流动控制模型,得到扰动增长率与热非平衡效应、相变强度、剪切力、雷诺数和倾角间的理论表达式,探讨了不同因素对流动非稳定性的影响规律。研究表明,界面蒸发状态所引起的扰动将加剧流动非稳定性,而冷凝状态减缓其非稳定性;热非平衡效应及其相变强度的影响在小雷诺数下较为明显,随雷诺数增加,其影响逐渐减弱。扰动增长率随倾角呈单峰曲线变化,垂直液膜处于最不稳定状态,而水平流液膜最有利于减小流动的非稳定性;正向剪切力使表面波非稳定性增强,反向剪切力使其非稳定性减弱。

钝体标模高焓风洞试验和飞行试验相关性的数值分析

在高焓风洞喷管膨胀流动中,会出现组分和振动能量的非平衡冻结现象,给试验数据的分析、外推和使用带来困难。笔者选择有飞行试验数据的钝锥体ELECTRE作为高焓风洞试验的标模,用热化学非平衡Navier Stokes软件,计算了飞行条件和相应的考虑组分和振动能量的非平衡冻结效应试验条件的模型绕流流场,用双尺度参数ρL和Stanton数,分析试验条件下的热流数据外推飞行条件的问题。研究结果说明:在模型头部区域,保持总焓和双尺度参数ρL不变,热流数据从试验条件外推到飞行条件是可行的;在模型尾部区域,试验条件和飞行条件的Stanton数有较大差别,用双尺度参数ρL把热流数据从试验条件外推到飞行条件有较大误差。最后提出了用CFD设计高焓风洞试验条件的思路,并识别真实气体效应显著改变热流分布的高焓风洞试验能力区域。

热化学非平衡模型和表面温度对气动热计算影响分析

针对准确预测高超声速飞行器气动热环境问题,考虑高温空气化学反应效应和热力学非平衡效应,利用高超声速飞行器高温气体/非平衡效应流场计算软件(AEROPH_Flow),开展了热化学非平衡气动热数值计算,分析了高温空气化学反应模型、热力学非平衡模型、表面催化特性和表面温度对气动热环境计算结果的影响规律。研究结果表明:热化学非平衡模型对气动热的计算结果有较大影响,在气动热的数值计算中,要根据飞行环境的热化学机制或空气化学反应和非平衡效应的强弱,选择适当的空气化学反应模型和热力学模型;在高马赫数和热化学非平衡条件下,气动热数值随着表面温度的变化规律变得非常复杂,不能再认为气动热遵从随着表面温度的升高而降低的规律,表面温度最好取接近真实飞行情况的分布和不同的固定值,这样就可以找到最大的或准确的热流值。

热非平衡效应与切应力耦合作用下波状液膜流的稳定性

当液体薄膜流界面同时存在切应力和相变时,切应力和相变引起的非热平衡效应将改变液膜的流动状态和界面力平衡状态,二者的相互耦合将使流体动力学特性和稳定性更为复杂。基于完整边界条件,采用参数摄动法,建立了沿倾斜壁面下降的热非平衡效应与切应力耦合作用下的二维液膜流动的Orr-Sommerfeld方程,得到波速和扰动增长率的表达式,着重分析了相变和切应力的影响。结果表明:冷凝状态及其相变强度的增加使得液膜的稳定性得到加强;而蒸发状态及其相变强度的增加导致液膜稳定性减弱;反向切应力有利于流动稳定,正向切应力不利于流动稳定;热非平衡效应不仅影响扰动增长率,而且对临界波数和临界雷诺数也有影响。

以热量平衡为基础的体感温度模型及气候要素的效应分析

通过对夏季人体热量平衡方程的建立与计算 ,结合我国不同年龄段人群的新陈代谢特点 ,分别建立了不同的体感温度模型。经与我国目前应用较为广泛的人体舒适度统计模型的计算结果相比较 ,证明以热量平衡为基础的人体体感温度模型更具有普遍性。还分析了风、湿度、辐射对体感温度的影响效应。这些结果将为拓宽舒适度服务范围 。

煤低温自燃发火的热效应及热平衡测算法

煤在低温自燃发火过程中的热效应是多种多样的 ,但主要是煤与氧的化学反应热 通过装煤 85 0kg的大型煤低温自燃发火实验台模拟煤自燃过程 ,根据实验台测定的温度场变化和传热学理论 ,推导出计算不同温度时松散煤体低温氧化放热强度的热平衡测算法 通过对不同煤样的自燃发火测试 ,利用该方法推算出不同的煤在相同温度下的放热强度 ,为煤自燃特性的定量分析及自燃发火预测提供了理论依据 图 1,表 1,参

非平衡分子动力学模拟晶体薄膜热导率

利用非平衡分子动力学(NEMD)模拟方法计算了氩晶体薄膜的热导率.当薄膜厚度达到微纳米量级时,热传导过程产生非Fourier效应,计算热导率的Fourier公式已不再适用,故采用松弛时间近似的Catta-neo方程求解热导率.计算结果表明,当薄膜尺寸达到微纳米量级时,热导率是温度的非线性函数.

饱和土非等温固结和不排水剪切的热力学本构模型

基于非平衡态热力学理论,建立了一种无需屈服面、流动法则等概念的非弹性多物理场力学模型。该模型引入耗散力、耗散流及颗粒熵概念,将土体颗粒层次的耗散机制及其引发的宏观能量耗散统一地描述为一组迁移系数和能量函数模型,从而得到非弹性变形的本构关系。考虑了温升时孔隙内原本无法自由流动的结合水向自由水转化并激发相应能量耗散的过程,以描述饱和土体的非等温固结行为。应用该模型对不同超固结比(OCR)饱和黏性土的非等温固结及温度对不排水剪切的影响进行了模拟并和实测数据进行对比,验证了模型的有效性。模拟结果表明:饱和土体的非等温固结行为与OCR值密切相关,且具有不可逆特性,在循环温度荷载作用下将产生变形累积;而温度对饱和土体不排水剪切强度的影响则依赖于土体类型及OCR值等因素。

HDPE/CB导电复合材料电-热平衡态电学行为

研究了HDPE/CB导电复合材料在不同环境温度下电 -热平衡态的电学行为 ,发现其电流密度 -电场强度 -电导率 (J-E-σ)关系曲线经临界点参量约化后可有效地重叠。根据自发热临界电流密度、电场强度以及电导率与材料线性电导率之间的标度关系 ,揭示了复合材料在不同温度下的导电机理的一致性及宏观电学行为与微观导电网络结构的相互关联性。

基于积分法的热非平衡效应下剪切液膜流的表面波演化模型

当液膜表面同时存在热非平衡效应和切应力作用时,引发液膜流动不稳定的扰动及其影响将更为复杂。基于边界层理论,通过建立气液界面受热非平衡效应和切应力耦合作用的液膜流动的理论模型,采用包含弱非线性项的积分法,推导出热非平衡效应下剪切液膜流的表面波积分演化模型,模型中包括了相变强度、切应力、雷诺数和倾斜角度等不同参数的影响,为分析复杂边界条件下的液膜流的演化特征和稳定性提供了一种可借鉴的理论模型。

知识创新是工业尿素合成技术创新之本——实验室研究篇

对国内外研究者在尿素合成反应的热力学、动力学、化学平衡及相平衡等方面的研究成果进行了总结和评价,提供了尿素合成反应的热力学、动力学数据和相图,提出了一些新理念。

知识创新是工业尿素合成技术创新之本——实验室研究篇(续)

对国内外研究者在尿素合成反应的热力学、动力学、化学平衡及相平衡等方面的研究成果进行了总结和评价,提供了尿素合成反应的热力学、动力学数据和相图,提出了一些新理念。

硅晶体热导率及点缺陷散射影响的分子动力学模拟

由于材料中存在的缺陷结构会对材料的导热性能造成影响,本文应用逆非平衡分子动力学方法对硅材料的热导率及空位缺陷、间隙原子两种点缺陷结构对材料热导率的影响进行模拟研究.模拟结果表明:由于点缺陷存在时声子与缺陷间的散射作用,材料热导率随两种点缺陷浓度的增加逐渐减小,低缺陷浓度使得材料热导率有更大幅度的降低,随缺陷浓度增加,热导率降低的幅度逐渐平缓;当材料中存在相对较高缺陷浓度时,温度对热导率不再具有显著影响.通过对热阻的分析得出,各温度下含两种点缺陷结构时的相对热阻增量均与所考虑的点缺陷浓度呈线性关系.进一步由此宏观量间的线性关系揭示出微观层面声子、缺陷散射的平均自由程与点缺陷浓度间的反比关系.以线性关系的斜率作为衡量点缺陷对材料热阻(热导率)影响程度大小的影响因子,两种点缺陷的影响因子均随温度的升高而降低,而间隙原子对材料热导率有相对更大的影响.

热化学非平衡高超声速平板边界层线性稳定性分析

高超声速边界层流动转捩是近期空气动力学研究的热点问题。对于环境扰动较小的自然转捩过程,稳定性分析已被证明是研究扰动演化的重要手段。另一方面,高超声速边界层内的温度会随着马赫数的升高而快速上升,极高的温度会引起所谓的高温真实气体效应,使得量热完全气体假设失效,从而对边界层稳定性和转捩产生影响。本文针对高温热化学非平衡气体,利用空气5组分模型开展了平板边界层的线性稳定性分析,重点研究了热化学过程对模态稳定性的影响,并探究了边界层离散谱模态的演化和同步过程。研究表明,对于由第二模态主导的高超声速二维边界层:(1)扰动相比基本流更趋向于热化学冻结态;(2)扰动方程中新出现的非平衡源项的扰动项对稳定性影响很小,非平衡过程主要是通过改变基本流剖面来间接影响稳定性;(3)声速是影响第二及更高模态的重要参数,热化学平衡态假设引起的声速计算式的变化能够解释边界层温度和厚度降低时第二模态频率反而降低的非常规趋势。

真实气体效应对Ma10级进气道流动的影响

为了探究高马赫数超燃冲压发动机高速飞行时真实气体效应对进气道流场的影响,仿真获得了不同气体模型下Ma10级进气道流场结构和性能。结果表明:进气道主流流场温度较低,不足以触发空气的离解反应,反应仅发生在边界层内,但反应程度较低,远未达到化学平衡状态,除了边界层温度及热载荷特性,其流场结果则更为贴近冻结流流场,因而化学非平衡模型与热完全气体模型的进气道通流流场结构和性能基本一致。而真实气体效应导致边界层特性的不同,对进气道起动特性产生影响,吸热离解反应通过对进口分离包的抑制和增大进口马赫数将进气道的再起动马赫数从9.8降低到9.4。在对进气道在宽速域应用中的钝化设计研究发现,真实气体效应虽然对前缘钝化进气道流场的压力分布和性能无明显影响,但是其能起到整体降低壁面热流的作用,不仅钝头处的热流降低了1MW/m2,通道内的热流也整体降低了0.1MW/m2。

非平衡分子动力学法模拟计算SiC材料的热导率

为了探究更高效的碳化硅(SiC)材料热导率的模拟方法,应用逆非平衡分子动力学(rNEMD)法及传统非平衡分子动力学(NEMD)法对β晶型SiC(β-SiC)材料的热导率进行模拟计算和对比; 2种方法的模拟过程均先建立横截面尺度小而轴向尺度大的棒状模型,采用周期性边界条件、应用修正嵌入原子法(MEAM)势函数,先后进行正则系综(NVT)的弛豫和微正则系综(NVE)内的动态沿轴向生成温度梯度的过程,分别利用傅里叶定律模拟计算得到SiC材料的热导率。结果表明:2种方法的计算结果均出现热导率随生成温度梯度的材料轴向尺度增加而增大的有限尺度效应,应用倒数拟合的外推法可以计算模拟体系沿轴向为无穷大时的宏观体相β-SiC材料的热导率; r NEMD法具有较高的计算效率,更适合热导率的模拟计算。