干湿循环作用下片岩片理面抗剪性能劣化实验设计

为揭示片岩片理面在干湿循环作用下抗剪性能劣化规律,选取云母石英片岩设计相应的直剪实验方案进行研究,并将该方案应用于实验教学。实验结果表明:干湿循环作用下,片理面抗剪性能劣化明显,干湿循环20次后,粘聚力和内摩擦角分别下降49.05%、15.34%,粘聚力下降幅度约为内摩擦角的3.2倍;片理面不断渗出黄褐色物质浸染岩样,使片理面逐渐显化,且逐渐沿片理面产生裂隙并不断向岩石内部扩展发育;片理面是水进出片岩内部的良好通道,水可将片理面间的泥质胶结物和可溶性矿物溶解并带出,使得片理面间胶结物及胶结面积逐渐减少,抗剪性能逐渐劣化。该实验教学对培养学生科研创新思维及理论联系实际能力具有重要意义。

压力振荡管内波系运动行为的可视化实验研究

气波制冷机具有制冷效率高、可带液工作等优点。为深入研究气波制冷机核心部件压力振荡管内部波系运动,设计了一套双开口压力振荡管可视化流场测量平台,利用视场拼接和纹影技术获得压力振荡管内密度梯度场的定量表达,并将实验结果与二维欧拉方程理论计算结果进行了交叉对比验证,误差为3.2%,证明基于纹影技术追踪管内复杂波系运动的方法不仅直观可视且准确可靠。基于上述方法,对不同压比和转速下的压力振荡管内波系开展了实验研究。实验结果表明,增大压比或转速均会提升激波马赫数。压比由1.5增大至3.0时,激波强度和膨胀波强度均显著增大,强化了对近管口区间气体的膨胀作用。转速由800 r/min提高至2400 r/min时,膨胀波波系运动路径逐渐向管口方向弯曲,降低了膨胀波在管口运动的速度,增加了膨胀波对近管口区间气体的作用时间。

2D阀先导级气穴特性的可视化实验

二维(2D)阀的阀芯具有周向转动和轴向移动的2个自由度,可实现先导控制和功率放大。其先导级阀口因节流会产生气穴,引起阀芯振动并伴有噪声,直接影响阀的稳定性。为研究2D阀先导级处气穴现象及其影响因素,开发了一套可视化实验装置,结合两相流仿真研究,验证了气穴现象与阀口开度、敏感腔体积、节流口形状、入口压力关系密切。结果表明:2D阀先导级高压节流口处的气体体积随阀口开度的增加而减少,直至消失;随入口压力增加,气体体积的变化近似呈线性增长趋势;随着敏感腔体积的增大而显著增加,平均增长速度达62%,且气体分布变得不规则;矩形节流口比弓形节流口处的气穴受入口压力等因素的影响较大,弓形节流口在入口压力增加时,气体体积增量仅为矩形的8%;同时发现,随着气体在感受通道内的扩散,气体边界从最初的类矩形变成多段不规则形状。

热对流可视化实验仪器的制作与演示

热对流是学生比较难理解的热传递方式,针对常见的热对流实验的不足,利用有机玻璃板、感温变色粉、指甲油、檀香等材料制作一套热对流可视化的实验仪器。采用转换法的思想,将热对流的循环过程转化为烟雾的流动,将热量传递转化为感温变色粉的颜色变化,从而实现热对流可视化。该实验装置具有现象明显、安全可靠、操作方便、价格低廉等优点。该仪器不仅可以演示热对流现象,也可以观察到热量的传递方向,让学生更好地理解热力学第二定律。

基于数据畅连的智慧化实验室设计与实现

为了辅助科研和生产制造,实现小批量、多种类的电动工具开关、传感器开关等一系列工程样品测试验证的自动化、智能化,采用一套基于LabVIEW虚拟仪器的软件平台构建智慧检测系统,集成了实验室内仪器、仪表、工装治具的通信控制与数据采集、数据共享以及实时视频监控访问功能。整套系统采用C/S架构模型来管理和协调硬件资源冲突、测试方法控制、测试过程管控、数据报告共享与处理等一系列现实问题。该平台适用于实验室日常运作中面临的各种复杂的应用场景,实现智慧实验室的运作和互联网的切实融合。

虚拟仿真技术在园林规划设计类课程数智化实验教学中的应用

园林规划设计课程是风景园林以及园林专业的主干必修课程,要求学生有较强的实践能力。随着时代的发展,传统的实验课教学模式已经不能满足教学的需要,在风景园林规划设计实验课程教学中引入虚拟仿真技术,系统梳理整合风景园林数智化技术,构建园林规划设计类课程数智化实验教学平台,对培养能适应和引领未来园林规划设计类行业发展需求的高质量新型人才具有重要意义。

氯气性质的趣味化生活化实验改进研究

梳理氯气相关实验的基础上,选择生活中常见的物品:300ml杨枝甘露瓶、10ml医用无菌注射器、塑料瓶盖、药丸板、细铁丝等设计出趣味化、生活化的实验,完成氯气的制备、氯气的氧化性、氯水的酸性和漂白性以及氯离子的检验等实验,作为日常生活中84消毒液和厕所洁厕剂不能混用的实验依据,在绿色化实验教学的同时体现化学实验的趣味性。

CO_(2)驱气体赋存特征微观可视化实验

CO_(2)微观赋存特征对现场利用CO_(2)驱油提高采收率具有重要意义,然而目前的实验手段无法直观揭示CO_(2)驱油过程中的赋存状态,相关研究成果较少。采用微观渗流模拟技术,通过刻蚀不同孔喉特征二维微观可视模型,开展了CO_(2)混相与非混相驱及气驱后水驱微观可视化驱替实验,明确了不同驱替方式、不同驱替阶段和不同孔喉特征下CO_(2)的赋存特征。结果表明,CO_(2)赋存特征受驱替方式、驱替阶段和孔喉特征的共同影响,CO_(2)驱阶段,CO_(2)赋存特征主要受驱替方式影响,其次是孔喉特征影响;气驱过程中CO_(2)主要以连续相形式存在,但混相驱时局部CO_(2)富集且处于超临界状态,部分溶解在残余油中,而非混相驱富集现象不明显;气驱后转水驱过程中,CO_(2)赋存特征受驱替方式和孔喉特征的共同影响,混相驱替时,低渗透模型中气体赋存形式呈分散的泡状,细小喉道中存在段塞,高渗透模型中以密集的段塞为主、分散的泡状为辅;非混相驱替时,低渗透模型细小喉道中存在段塞,高渗透模型以小段塞为主,集中分布于喉道中间。研究成果有助于研究CO_(2)微观驱油机理和CO_(2)赋存特征,对提高CO_(2)驱油效率和辅助CO_(2)埋存研究具有理论指导意义。

液压调节阀空化流场分布特性的可视化实验

为了研究调节阀内部的气液两相流变化规律,开发调节阀空化场可视化实验平台并研究其内部空化流分布特征。该调节阀入口压力为2.5~4.0 MPa,背压为1.0 MPa。通过空化场可视化实验表明:随入口压力增加,调节阀节流口处低压区域逐渐扩大,促进了空化区域的发展;调节阀空化特征具体表现为空化流中间段空泡数密度最大、环流道出口部分以及空化流尾流部分的空泡数密度相对较低,空穴气-液交界面尾部轮廓比较模糊,下游流道中偶尔会出现脱落的游离型空泡。该研究将数值仿真和可视化方法相结合应用于探究调节阀实际生产中的空化问题,为理论教学和工程实际应用提供了新思路。

基于高校智慧化实验室建设的安全准入体系研究

实验室安全准入体系是高校实验室安全管理体系的重要组成部分。本文通过分析当前高校实验室安全准入方面存在的主要问题,结合广西民族大学智慧实验室建设相关情况,提出构建智慧实验室安全准入体系的具体措施,实现实验室智慧化管理与安全准入体系相结合,切实增强高校实验室安全管理能力。

旋流作用下的液膜初始破碎可视化实验研究

利用背光照明和高速相机,对强剪切气动雾化喷嘴出口雾化进行了可视化实验研究,探究旋流中的液膜初始破碎特性及一二级旋流对液膜初始破碎的影响。唯象描述了液膜破碎过程和模式,并分析图像获得表征液膜初始破碎特性的物理量:液膜破碎长度和径向拍振频率。实验结果表明:旋流作用下液膜破碎主要为液袋破碎和液丝破碎模式,这与平面液膜相似,且受工况的影响规律也相同,但旋流作用使得破碎过程和模式叠加,更为复杂。液膜破碎长度主要由一级旋流决定,二级旋向的影响可忽略。径向拍振频率认为是由Kelvin-Helmholtz(KH)和Rayleigh-Taylor(RT)不稳定机理共同主导,且受一二级旋流共同影响;此外,在大气流流量时,同旋更有利液膜失稳破碎,即径向拍振频率更大,而小流量时反旋更利于破碎。进一步由实验数据得到拟合经验公式,两者吻合良好,且发现径向拍振频率可能与旋流数之间存在关联。最终认为旋流作用下液膜更易失稳破碎,且一级旋流决定了液膜初始破碎的基本形态,二级旋流起强化剪切和辅助作用。

VESTA软件的晶体学可视化实验教学设计与应用

晶体学是材料学、化学、物理学和生物学等学科的一门重要基础课程。为了帮助学生对晶体有直观而又全面的认知,设计了基于VESTA软件的晶体学可视化实验教学。以3种典型的晶体结构(面心立方紧密堆积钙钛矿型结构(CaTiO_(3))、六方紧密堆积金红石型结构(TiO_(2))和层状硅酸盐结构(Mg_(3)[Si_(4)O_(10)](OH)_(2)))为例,介绍了VESTA软件在晶体学中的巧妙应用。通过该软件的应用,有助于学生建立晶体结构与形貌、物化性质之间的联系,拓宽复杂晶体的认知领域,提高学习兴趣和效率。

最优化方法可视化实验系统的设计与实现

随着科技的日益发达和计算机技术的广泛应用,最优化方法愈发显示出其重要作用,最优化方法的重要性被愈来愈多的人所认识。实践表明,最优化方法已成为现代管理科学的重要理论基础和不可缺少的方法,被人们广泛地应用到公共管理、经济管理、工程建设、国防等各个领域,发挥着越来越重要的作用。而对于当今社会的大学生而言,则更应当具备这方面的知识和能力。事实上,在众多科技与工程领域中,如果没有最优化算法,就不可能产生一流的研究成果。正因如此,《最优化方法》课程成为大学理工科学生非常重要的一门必修课程,也是国际工程教育认证要求的必修课程之一。

某放化实验室退役的实践与经验

本文介绍了清华大学两个放化实验室退役的实施过程。该项目历经十年,经历了复杂的过程和诸多挑战。但在施工方和项目负责单位的共同努力下,最终圆满地完成了任务,并积累了丰富的退役经验。本文详细描述了从立项到最后验收的全过程中涉及到的各种问题和应对措施。还强调了项目实施过程中的关键因素,如项目管理、源项调查、废物最小化、辐射防护、工业安全和废物运输等。总的来说,本文对放化实验室退役项目的实施提供了有价值的经验和建议,可供其他类似放化实验室和团队参考和借鉴。

“可视化实验”在高中物理创新实验教学中的运用——利用硫酸铜溶液演示磁场对运动电荷的作用力

通过对传统的洛伦兹力演示仪器进行改进和创新,并利用生活中熟悉的材料和仪器自制创新教具进行洛伦兹力的可视化实验演示,让学生“看见”洛伦兹力,并真实感受到洛伦兹力的存在,更好地激发学生学习物理和探索科学知识的兴趣。

将课程化实验室转变为功能化实验室的探讨

从功能化实验室建设的基本思路、基本特征、管理与实效以及需要解决的问题几方面,阐述将课程化实验室转变为功能化实验室必要性。结合天津商业大学的具体情况,对课程化实验室转变为功能化实验室后的管理模式进行了探索和实践,逐渐改变实验室使用率偏低的状况。

基于数据畅连的智慧化实验室设计与实现

在实际的研发、生产活动中,经常会面对小批量、多种类电动工具类开关、光电传感器、气压压力传感器、电感式接近传感器等一系列工程样品验证测试的需求,如测试产品电气性能、机械寿命、传感器的响应频率/响应速度、防水防尘等环境测试项目。面对需求各异的复杂局面,我们建立了一套基于C/S架构模型的智慧实验室运作流程。积累了应对实验室硬件资源冲突、测试方法控制、测试过程管控、测试数据共享与处理等一系列现实问题的对策和经验。现提取一个案例进行研究与扩展,提供可借鉴的经验与经典案例复现,以期展示智慧实验室的运作和互联网的切实融合。

初中化学教学中趣味化实验教学的应用分析

趣味性化学实验有利于激发学生对化学学习的乐趣,提高学生的整体求知欲望,对于学生的学习效果与教师的教学水平都有着非常积极的帮助。趣味性化学实验还可以将生活中的化学现象与化学知识进行紧密地融合,帮助学生在实验的同时了解到化学知识的魅力,从而提升学生对化学的学习热情。本文首先分析趣味化学实验教学在初中化学教学中的应用价值,初中化学教学中趣味化实验教学的主要策略,最后做出总结。

稠油氮气泡沫辅助蒸汽驱可视化实验研究

针对稠油蒸汽驱采收率偏低的问题,利用二维物理模拟设备开展N2泡沫辅助蒸汽驱可视化实验研究,得到了泡沫注入前后油层波及情况以及泡沫驱的微观图像,并对泡沫驱微观机理进行了分析。实验结果表明:由于油水黏度的差异,注采井间容易出现黏性指进现象,从而产生明显的汽窜通道,油层波及范围有限;泡沫驱过程中,泡沫占据多孔介质中的大孔道,使后续流体发生转向进入小孔道,从而扩大油层波及范围;泡沫驱结束后,油层最终波及范围可达到77.93%,比单纯蒸汽驱提高了31.75个百分点;同时,泡沫的乳化作用能够有效地剥离多孔介质中的残余油,从而增大微观驱油效率。

泡沫金属强化石蜡相变蓄热过程可视化实验

相变材料的低热导率是限制潜热蓄热广泛应用的重要原因。将相变材料石蜡真空条件下注入到泡沫金属铜内制备泡沫金属铜-石蜡复合相变材料,通过铜的高热导率及高孔隙材料的大面体比来强化相变换热过程。采用DSC示差扫描量热法对石蜡进行热物性测量获得准确的石蜡相变温度及相变潜热。以管壳式相变蓄热结构为对象,提取对称结构进行可视化设计,对比纯石蜡及泡沫金属铜-石蜡复合材料在相同运行条件下的相变过程,追踪二者熔化过程的相界面位置随时间的演化过程并布置热电偶准确测量材料内部的温度分布。结果显示加入泡沫金属后的复合材料的内部温差明显减小,温度分布均匀,蓄热热通量显著增大,有效缩短相变时间并缓解了自然对流造成的顶部过热和底部不熔化现象。