Al_2O_3-TiO_2纳米团聚颗粒及其激光烧结体微观形貌

对Al2O3-TiO2纳米团聚颗粒重构球体的形貌及结构进行了分析,用激光技术对其进行了烧结试验;用SEM和EDS等手段对烧结体组织结构进行了分析。结果表明:纳米结构团聚颗粒在重构烧结时,内外部形貌差别与球体粒径有关;激光烧结体是网状富钛重结晶相包围着氧化铝相,而且该相有未熔纳米粒子。

烧结时间对片状氧化铝团聚颗粒平均直径的影响

本次实验采用硝酸铝和氢氧化钾为原料,AlF3为添加剂,烧结工艺分别为950℃/10 h,950℃/15 h和950℃/20 h制备得到了团聚的α-Al2O3颗粒,采用X射线衍射仪和扫描电镜检测了颗粒的物相和形貌,并计算了团聚颗粒的平均直径,得出结论:产品为α-Al2O3;烧结工艺为950℃/20 h团聚颗粒的平均直径最小。

束状团聚颗粒碳纳米管薄膜场发射行为研究

碳纳米管(CNT)由于其优异的场发射特性,被作为阴极发射材料广泛应用于真空电子器件中。研究CNT薄膜的场发射行为特性,对设计和制造性能优异的CNT薄膜冷阴极器件具有重要指导作用。通过酞菁铁(FePc)热解法在铜铬复合基底上制备出有束状CNT团聚颗粒随机分布的CNT薄膜。在场发射过程中,该CNT薄膜的最大发射电流表现出增强趋势。通过对比CNT薄膜场发射前后的SEM图片以及场发射图片,分析CNT薄膜微观形貌和有效发射区域的变化。结果表明:束状团聚颗粒CNT薄膜,以单个束状CNT颗粒为发射单位,尺寸最大的CNT颗粒优先发射。由于过大场发射电流对发射单位的损坏,束状CNT颗粒根据尺寸由大到小依次成为主要发射点,由此引起有效发射点数或发射面积的改变,间接影响发射电流大小和发射区域改变。因此,可通过控制CNT薄膜束状团聚颗粒的生长分布或老化损伤处理来调控场发射电流大小,改善CNT薄膜的发射性能。

颗粒团聚行为对弥散型核燃料芯体失效的影响分析

针对燃料颗粒团聚行为对弥散型核燃料芯体失效的影响,开发了弥散型核燃料元件代表性体元模型的参数化建模及数值计算脚本,综合考虑燃料-基体界面损伤层、燃料颗粒辐照肿胀以及环境压力等关键特征进行了数值建模,系统分析了燃料颗粒团聚体积分数、颗粒团聚位置、运行环境静水压力以及基体材料性质对弥散型核燃料芯体失效的影响规律,发现燃料颗粒团聚区域是弥散型核燃料芯体失效的起点,而运行环境静水压力对芯体应力集中有抑制作用,揭示了燃料颗粒团聚现象对弥散型核燃料元件力学性能的“短板效应”。团聚区域的燃料颗粒通过密集堆叠的方法进行几何建模,局部燃料颗粒团聚体积分数由最小颗粒间距定义。有限元计算结果表明,燃料颗粒团聚体积分数越大,弥散型核燃料芯体越容易失效。而包壳外的环境压力会降低芯体内燃料颗粒团聚区域的应力水平,但随着局部团聚程度的增加,环境压力对芯体中Mises应力的影响逐渐减小。此外,燃料颗粒团聚区域相对弥散型核燃料芯体厚度方向位置改变对芯体的最大Mises应力几乎没有影响;燃料颗粒团聚区域在弥散型核燃料芯体的面内分布位置和环境压力共同决定弥散型核燃料芯体的失效行为。本研究可为弥散型核燃料元件的失效条件预测、可靠性评估和结构优化设计提供分析方法和数值依据。

颗粒团聚分布的复合材料数值模型

目的提出颗粒团聚分布的数值模型参数化建模方法,以高效建立颗粒有序分布的复合材料微观构型。方法以颗粒尺寸、颗粒团聚区域的半径以及团聚区域局部体积分数和整体体积分数的比值作为表征颗粒团聚结构的基本建模控制参数,首先建立了圆形/球形区域内的Voronoi多胞元结构,其次编写基于Python语言的接口程序,根据角点坐标和几何拓扑关系将多胞元结构导入有限元软件中,并对每个胞元按团聚区域局部体积分数进行缩放,形成了圆形/球形区域的颗粒团簇,最后使用随机顺序吸附算法将团聚颗粒在代表单元内周期性随机投放,生成了颗粒团聚分布的复合材料二维/三维微观构型。结果使用不同控制参数进行数值建模测试,生成一个颗粒数目在1000以内的二维/三维颗粒团聚微观构型仅需要数分钟,验证了本文方法的有效性。使用二维模型对单轴拉伸进行数值模拟,结果表明,材料宏观塑性随着颗粒团聚程度的增大而降低。结论本文建模方法可以为复合材料结构设计提供有效的数值仿真支撑。

海洋非色素团聚颗粒对水下量子通信性能的影响

为了研究海洋非色素团聚颗粒对水下量子通信性能的影响,基于Mie散射理论和Gordon模型,分析了非色素团聚颗粒的散射与吸收特性。针对不同波长的光信号,建立了海洋非色素团聚颗粒质量浓度与链路衰减、量子安全密钥产生率、信道建立速率、幅值阻尼信道容量之间的关系模型并进行了仿真。结果表明,当采用波长为580 nm的光信号进行水下量子通信、传输距离为2 km、海洋非色素团聚颗粒的质量浓度为1.2 mg/L时,对应的链路衰减、量子安全密钥产生率和幅值阻尼信道容量分别为1.659、8.295×10^(-5)和0.486;保真度为0.899时,量子信道建立速率为58.2 pair/s。该仿真结果可为海洋环境中量子通信系统的设计与优化提供参考依据。

高通量提升管内颗粒团聚特性模拟研究

针对高通量循环流化床提升管内固体颗粒的团聚特性,基于OpenFoam开源软件,通过多项质点网格法(MP-PIC),采用考虑团聚作用的分区曳力模型(ZM)模拟三维提升管内的气固流动特性,并通过阈值法研究表征颗粒团聚特性的主要特征参数的分布规律。结果表明:团聚物的体积分数在提升管内呈现出强烈的不均匀分布现象,团聚物平均存在时间随提升管高度的增加而减小,而团聚物出现频率随之增大。从提升管的中心到边壁处,平均存在时间逐渐增大,而频率却逐渐降低,且表观流速和颗粒循环量对边壁区域的影响程度大于中心区域。团聚物的平均存在时间范围为5—45 ms,出现频率维持在4—34 Hz。

黄泥土微团聚体颗粒组对Cu^(2+)的吸附与解吸研究

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区黄泥土不同粒径微团聚体颗粒组样品,用平衡液吸附法和CaCl2与HCl溶液的连续解吸法研究原土和不同粒径微团聚体颗粒组对重金属Cu2+的吸附和解吸特征。结果表明,对于Cu2+的吸附,原土用Langmuir方程拟合最佳,而不同粒径微团聚体颗粒组用Freundlich方程拟合最佳。原土和不同粒径微团聚体颗粒组吸附量大小顺序为粘粒级>砂粒级>原土>粉砂级>粗粉砂级,这与其游离氧化铁和有机质含量呈显著正相关。原土和不同粒径微团聚体颗粒组对Cu2+的专性吸附质量分数随吸附量增加而减少,而非专性吸附质量分数则相反。不同粒径微团聚体颗粒组吸附总量小于原土,所以传统风干磨细的研究方法可能高估了土壤对铜固持能力。

典型农耕区黑土和沼泽土团聚体颗粒中重金属的分布特征解析

了解重金属在土壤中的富集特征是其风险评价和土壤修复的基础。分别以黑龙江省典型的农耕黑土和沼泽土为研究对象,采用干筛法获得>4 000、4 000～2 000、2 000～1 000、1 000～250、250～53和<53μm 6个粒级的土壤团聚体颗粒组。利用等离子质谱(ICP-MS)测定了本土和各级团聚体颗粒中Cr、Cd、As和Pb的含量,并对其颗粒组分布特征及对有机碳的响应进行了解析。研究表明,2种土壤中的重金属Cr、Cd和Pb的富集因子均大于1,而As则存在明显的流失。除了黑土中的As和Pb外,其他重金属随着团聚体粒径的增加而呈现富集减弱的趋势。其中,Cr和Cd主要趋向分布在粉-黏团聚体(<53μm)颗粒中;Pb在黑土中易赋存于1 000～2 000μm大团聚体中,在沼泽土中则富集于53～250μm的微团聚体中;As不但趋向被吸附在53～250μm的微团聚体中,而且在黑土中也容易被吸附在>1 000μm的大团聚体中。金属质量负载计算表明,大粒径颗粒组对土壤中重金属含量的总体贡献较大。土壤中有机碳含量均随着团聚体粒径减小而升高,Cr和Cd分布与颗粒有机碳含量正相关,黑土中As的分布与颗粒中有机碳含量负相关而在沼泽土中呈弱正相关,Pb的分布则与有机碳含量均无明显的相关性。

循环流化床提升管中团聚物颗粒浓度的实验研究

基于FCC和河沙颗粒的局部瞬时颗粒浓度时间序列，研究了循环床上行气固两相流中团聚物的颗粒浓度及其与时均颗粒浓度之间的关系。实验分析揭示出团聚物内部颗粒浓度与当地时均颗粒浓度不仅具有明显的相关性，而且两种浓度在径向上亦具有相同的自相似分布特征，并由此给出了团聚物内部颗粒浓度与当地时均颗粒浓度相互关系的经验关联式，研究结果对描述气固上行两相流的结构形态和建立流动模型有重要意义。

恢复年限对裸露边坡土壤团聚体颗粒和碳、氮、磷分布的影响

研究了不同恢复年限下裸露边坡土壤团聚体颗粒的分布以及土壤团聚体颗粒碳、氮、磷元素的含量。研究选取切挖后恢复43a和切挖后恢复3a的裸露边坡为研究对象,以农田为对照,分别采集上述边坡土壤样本,通过一组土壤筛将土壤样品筛分,计算各粒级（〈0.25mm,0.25~0.5mm,0.5~1mm,1~2mm,2~3mm,3~5mm和〉5mm共7个粒级）土壤团聚体百分含量,而后将土壤各粒级团聚体分别研磨用于化学测定。研究结果表明,随着边坡恢复年限的增加土壤颗粒向大团聚体聚集,〉5mm粒级团聚体含量表现为切挖43a边坡〉切挖3a边坡〉农田。切挖后恢复43a的裸露边坡〉2mm粒级团聚体占全土的82.85%,切挖后恢复3a的裸露边坡〉2mm粒级团聚体占77.48%。土壤有机碳和氮含量在对应各粒级团聚体中均表现为切挖43a边坡〉农田〉切挖3a边坡。切挖后恢复43a的裸露边坡粒径〉5mm团聚体中有机碳占全土有机碳含量的46.24%,切挖后恢复3a的裸露边坡为35.48%。切挖后恢复43a的边坡粒径〉5mm团聚体氮含量占全土氮含量的比例为56.62%,切挖后恢复3a的边坡为43.61%。各粒级团聚体的C/N研究结果显示,切挖后恢复43a的裸露边坡土壤团聚体C/N高于切挖后恢复3a的裸露边坡的C/N。而土壤团聚体磷含量表现为农田〉切挖43a边坡〉切挖3a边坡,其中切挖后恢复43a的边坡和切挖后恢复3a的边坡土壤各粒级团聚体磷含量之间差异不显著。研究认为,随着边坡恢复年限的增加,土壤结构逐渐恢复,土壤大团聚体（粒径〉5mm）所能提供的碳、氮和磷元素也逐渐增加。

DSMC-LES方法研究循环流化床内颗粒团聚物的流动特性

采用直接模拟MonteCarlo方法(DSMC)模拟颗粒间的碰撞,采用考虑颗粒脉动流动对气相湍流流动影响的大涡模拟(LES)研究气相湍流.单颗粒运动满足牛顿第二定律,颗粒相和气相相间作用的双向耦合由牛顿第三定律确定.数值模拟垂直管内气固两相上升流动,对管内气相速度和颗粒相速度、浓度以及聚团流动进行分析.研究平均单个颗粒团聚物的存在时间、颗粒团聚物的时间份额和颗粒团聚物的生成频率分布特性,模拟结果与文献的实验结果基本吻合.

太湖地区几种水稻土团聚体颗粒组中PAHs的分布及其环境意义

以太湖地区代表性的青紫泥、黄泥土、白土等3种水稻土为研究对象,采用低能量分离分散法提取得到不同粒径的团聚体颗粒组,用HPLC测定了本土和分离得到的团聚体颗粒组中16种PAHs的含量.结果表明,供试水稻土不同粒径的团聚体颗粒组中PAHs含量分布存在差异,PAHs总含量以<2μm粒径的团聚体颗粒组最高,其次是200～2000μm粒径的团聚体颗粒组,PAHs在这2个团聚体颗粒组有明显富集现象(富集系数为1.25～3.92);而20～200μm和2～20μm粒径的团聚体颗粒组中PAHs含量小于本土,呈现亏缺现象(富集系数为0.64～0.88).考虑到不同粒径团聚体颗粒组的相对组成,水稻土中PAHs主要分布于20～200μm和200～2000μm2个团聚体颗粒组中,而在<2μm粒径的团聚体颗粒组中最少.PAHs在不同粒径的团聚体颗粒组中的含量分布与其总有机碳、腐殖质碳、胡敏酸碳的含量有关,并在很大程度上受芳构化疏水性有机物含量的控制.因此,水稻土不同粒径团聚体颗粒中有机碳及其组分的性质影响着这些团聚体颗粒组分对PAHs的吸持与固定.

长期不同施肥处理下黄泥土原土和团聚体颗粒组的菲含量变化

研究了太湖地区长期不同施肥处理下黄泥土团聚体颗粒组的组成、有机C含量,以及菲的分布和溶出特点。结果表明,不同施肥处理下,团聚体颗粒组均以0.25～0.02mm所占比例最高,其质量分数范围为38.3%～43.6%,而黏粒组所占比例最低仅为7.9%～11.7%。另外,施用猪粪和秸秆可大幅度提高2.00～0.25mm颗粒组所占的比例。而不同施肥处理下2.00～0.25mm颗粒组的有机C含量最高,介于20.57～28.32g/kg,并且施用猪粪和秸秆可提高原土和团聚体颗粒组的有机C含量。施肥处理对团聚体颗粒组的菲含量也有较大影响,以化肥区菲含量最高,其次为无肥区,常规区和秸秆区最低。而不同施肥处理下,菲在团聚体颗粒组中的分布具有相似的特征,主要分布在<0.002mm和2.00～0.25mm两个颗粒组。长期施肥处理对原土和团聚体颗粒组菲的溶出无显著影响,在电解质作用下菲均无溶出。因此,长期不同施肥处理在影响团聚体颗粒组的组成、有机C含量的同时,也可对黄泥土团聚体颗粒组中的菲分布有着显著的影响。

基于颗粒团聚理论的纳米制冷剂导热系数计算

用基于颗粒团聚理论的导热系数算法计算了2种铜-水纳米流体在不同配比下的导热系数并与实验数据对比,证明了算法的可行性.使用该算法计算了5种铜-R22纳米制冷剂在不同配比下的导热系数.计算结果表明,颗粒团聚理论和热阻网络法是进行纳米制冷剂导热系数研究的有力工具.

团聚硼颗粒在HTPB富燃料推进剂中的流变特性

为了探索球形团聚硼颗粒的制备效果,对端羟基聚丁二烯(HTPB)黏合剂、不同类型的团聚硼颗粒与HTPB黏合剂以一定质量配比形成的悬浮液,以及含团聚硼颗粒HTPB富燃料推进剂流变特性进行了对比研究。结果表明,HTPB黏合剂的表观黏度随温度的升高而降低,最终趋于某一定值;在一定温度下,无定形硼粉经团聚改性后,团聚硼颗粒与HTPB形成悬浮液的表观黏度和屈服值较团聚前降低,且两者均随时间的增加而增加;采用含团聚硼颗粒的富燃料推进剂药浆的流变特性大大改善,有利于含硼富燃料推进剂能量的提高和燃烧性能的改善。

团聚硼颗粒与不同黏合剂的表-界面作用

用DCAT 21型表面/界面面张力仪测试计算了团聚硼颗粒(ABP)、叠氮缩水甘油聚醚(GAP)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、高氯酸铵(AP)和铝粉(Al)的接触角和表面自由能。基于所得表面自由能数据,通过计算粘附功和铺展系数,研究了团聚硼颗粒分别与GAP、HTPB、AP和Al粉之间的表-界面作用。结果表明,ABP-GAP和ABP-HTPB界面之间的粘附功(61.38mN/m和60.98mN/m)大于ABP-AP和ABP-Al粉界面的粘附功(51.56mN/m和55.12mN/m),其铺展系数(21.98mN/m和20.27mN/m)大于ABP-AP和ABP-Al粉的铺展系数(7.50mN/m和6.49mN/m),而且团聚硼颗粒分别与GAP、HTPB、AP和Al粉界面之间的相互作用大小顺序依次为:ABP-GAP>ABP-HTPB>ABP-Al粉>ABP-AP。

固冲补燃室团聚硼颗粒燃烧试验

研究团聚硼颗粒在补燃室中的点火燃烧对提高固冲发动机性能具有重要意义。通过试验模拟固冲发动机工作过程的方法,开展了补燃室流场条件下的团聚硼颗粒点火燃烧试验。结合高速火焰图像处理技术和流场参数测量结果,对试验中团聚硼颗粒的点火燃烧状态、火焰结构以及颗粒尺寸变化等进行了分析,获得了补燃室燃气温度和氧气含量等因素对团聚硼颗粒点火燃烧过程的影响机制。对燃烧残渣进行了分析,发现燃烧前后颗粒尺寸变化不大,燃烧过程中高温气流可能进入了颗粒内部并与硼颗粒发生反应。

循环流化床中颗粒团聚物性质的PDPA测量

提出了一种利用相位多普勒粒子分析仪 (PDPA)来测量气固循环流化床中颗粒团聚物性质的方法 ,并运用此方法初步考察了操作条件对循环流化床稀相区中颗粒团聚物性质的影响 .在本实验操作条件下 ,颗粒团聚物的时间分率、频率、内部空隙率以及轴向速度等性质都存在轴径向的不均匀分布 ,具有较明显的环核特征 ;固体循环速率对颗粒团聚物性质径向分布影响不大 ,表观气速的变化可引起其轴向分布规律发生显著改变 ,但其径向的环核特性仍然存在 .

不同粒径团聚硼颗粒的堆积密度研究

对团聚硼颗粒进行筛分,测量并研究了不同粒径团聚硼颗粒的松散堆积密度和振实堆积密度,采用电子扫描显微镜对团聚硼颗粒的表面形貌进行了观察。结果表明,无定形硼粉经团聚后,颗粒粒径增大,松散堆积密度和振实堆积密度均提高;随团聚硼颗粒粒径的减小,两种堆积密度均先减小后增大,当颗粒粒径在0.25 mm<d≤0.30 mm范围,颗粒的振实堆积密度达到最小;颗粒粒径在d≤0.104 mm范围,振实堆积密度达到最大;颗粒粒径在0.30 mm<d≤0.84 mm范围,颗粒的松散堆积密度达到最小,此时,团聚硼颗粒的振实堆积密度较松散堆积密度相对于其他颗粒粒径增加的程度最大。