三七炮弹的碘化银成核率检测

三七炮弹是进行人工增雨和防雹作业所需碘化银催化剂的主要载体之一.炮弹中碘化银催化剂的成核率数据是人工影响天气作业设计和指挥中进行催化剂作业剂量测算的重要参考,因此,对人工影响天气业务中使用的三七炮弹的碘化银成核率进行检测非常重要。2013年11—12月中国气象局人工影响天气中心利用新建的1200L等温云室和钢板式20 m^3专用爆炸室等设备,对目前人工影响天气业务中使用的两个厂家三七炮弹(样品1、样品2)的碘化银成核率进行国内首次统一检测。检测结果表明:两厂家炮弹成核率检测结果的拟合值量级均为10"~10^(12)/(g·AgI)(检测温度-6℃至-20℃),样品2成核率明显高于样品1。将本次检测结果与国内历次三七炮弹检测结果相比发现,两样品在负温高温段的成核率值均高于以往检测结果,其中,在具有指示意义的-10℃下的成核率,两样品均比以往检测结果要高2~3个量级。不同检测实验中成核率检测结果存在较大差异的现状说明,采用同一平台开展成核率统一检测十分必要。

铁电陶瓷微观电畴演化的成核率模型

大量的实验已经证实电畴翻转是铁电材料非线性和迟滞性本构曲线的根本原因.根据这些描述电畴运动的物理实验结果,提出了成核率模型来模拟铁电材料的非线性本构行为.进一步由模型建立了基于微观电畴运动的电畴翻转体积分数演化方程.应用该模型得到的理论计算结果与实验数据的比较表明,模型能够描述铁电材料的非线性本构行为.同时模型所揭示的微观电畴成核的演化行为可进一步的指导宏观唯象模型的建立与改进.

单组分气体自发凝结成核率模型修正

单组分气体自发凝结成核率预测模型中,内部一致经典成核理论(ICCT)因其较好的准确度得到了较为广泛的关注,但该模型仍存在未考虑真实气体效应及液滴曲率半径对表面张力影响的缺点。鉴于此,从两方面对ICCT模型进行了改进与修正,并与水、重水、醇类(正丙醇、正丁醇)、烃类(正庚烷、正辛烷)等成核率实验数据进行对比,以验证模型的准确性。研究结果表明:同时考虑真实气体效应及液滴曲率半径对表面张力影响时,水及重水修正模型计算结果比ICCT模型更好,但醇类、烃类等气体计算结果反而不如ICCT模型,预测效果较差,认为产生此现象的原因是Benson&Shuttleworth(BS)表面张力模型的不准确性;仅考虑真实气体效应的修正模型对各类介质的计算结果均取得了比ICCT模型更好的预测结果,推荐在成核率计算时使用此模型。

人工催化消雷纳米级碘化银成核率与核化速率的研究

通过20L和1200L云室条件下的检测试验,对微米级和纳米级碘化银的成核率与核化速率进行了统计分析,实验证明纳米级碘化银冻结阈温高且成冰性能好,在人工影响闪电方面是一种较好的消雷催化剂。

液相中气相成核率的分子动力学模拟

本文运用分子动力学模拟方法对氩过热液相中的气相成核过程进行了研究。模拟结果表明液相中形成气泡经历三个过程:一是诱导过程,系统压力基本维持不变;二是气化核心形成,产生大量小气核,系统压力快速上升;三是小气核聚合形成大气核,系统压力缓慢增大至平衡。模拟得到了液相中的气相成核率,较经典成核理论(CNT)预测的气相成核率大8个数量级。随着模拟系统密度以及过热度的增大,液相中的气相成核率也随之增大,与CNT的结论一致。

液滴外延下生长参数对InAs纳米结构形貌的影响

利用液滴外延法在GaAs(001)衬底表面制备InAs量子点,通过控制变量分别研究沉积速率、沉积量对In液滴在GaAs表面生长过程中的影响.使用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)表征I⁃nAs纳米结构形貌,得出结论:(1)沉积速率主要通过影响In液滴成核率来控制液滴的密度,即随着沉积速率的增大,In原子在衬底表面的成核率增加,InAs量子点密度增加,实验符合生长动力学经典成核理论.(2)沉积量的改变主要影响液滴的熟化过程,即随着沉积量的增大,可参与生长的活跃的In原子增加,促进了液滴熟化,使得扩散坍塌的原子数量增加,导致在InAs纳米结构中出现多量子点现象.

聚合物熔体在强静电场下成核与长大的理论分析

根据经典热力学和动力学两方面理论 ,推导出了聚合物熔体在强静电场作用下成核率和晶核长大率的表达式 ,从理论上解释了聚合物熔体在强静电场作用下的结晶行为 .

静压法合成金刚石的成核研究

针对静高压合成技术中片状样品的组装工艺特点 ,分析了在高温 (约 150 0K)高压 (约 5GPa)下石墨与触媒之间的相互扩散过程和金刚石在合成腔中的成核几率。根据外界提供给石墨的能量大小 ,判断出纳米石墨微晶是形成金刚石晶核的基本单元。金刚石成核很可能是纳米石墨微晶转化为金刚石晶核的结构相变过程。讨论了在触媒的参与下金刚石的成核率与温度压力变化的关系 ,证明了压力是控制金刚石成核的有效参数 ,而温度不宜作为金刚石成核的控制参数。

氩蒸气均匀核化率的分子动力学模拟

从分子动力学方法出发,对氩蒸气均匀核化过程进行了模拟,并分别采用经典均匀成核理论(CNT)预测、Cluster分析以及平均第一次出现时间(MFPT)3种方法进行了成核率计算.模拟结果表明,在相同条件下,Cluster分析法及MFPT方法得到的成核率在同一个数量级,而CNT预测的成核率比Cluster分析法及MFPT方法得到的成核率小3个数量级,其差异可由推导CNT成核率时对Cluster所做的平衡热力学假定进行解释.3者得到的临界Cluster分子数均为20左右.由Cluster分析方法可知,成核率随冷却脉冲强度增大而增大,这与实际均匀核化过程一致.

橄榄石成核动力学方程的修正及其对动力学数据的约束

本文从成核动力学理论出发,考虑新相晶核的表面能对其形状的影响,修正了晶面成核情形的成核动力学方程.新的成核率方程还原了传统成核率方程中通常简化为常数的指前系数.结合修正的相变体积分数计算公式,新的成核率方程可以确定出成核过程中的两个物理参量:新相晶粒与反应相晶粒的接触角度及新相物质与反应相物质之间的表面能.分析结果表明,Ni_2SiO_4的接触角度和表面能分别为0.57°,32.33 J·m^(-2),而Mg_2SiO_4和(Mg,Fe)_2SiO_4的数据质量不足以确定表面能与形状因子.结合对加温加载路径在高温高压试验中影响的研究,我们认为亟需补充高质量的成核率数据来确定橄榄石的成核率参数.

基于高速膨胀的气体液化成核模型修正

当前基于高速膨胀的气体液化研究仍处于理论探索阶段,所用成核模型多为内部一致经典成核理论(ICCT),不过该理论应用于低温真实气体时偏差较大。针对理论推导过程的忽略因素,作如下修正:采用逸度求解化学势差,液滴曲率对表面张力影响的修正优选Tolman模型,状态方程优选SRK、低温表面张力推荐LD公式。将模型修正前后的理论结果与水、烷烃的实验数据对比发现,低温时ICCT预测值偏高,最大偏差3~4个数量级;而修正后偏差可降低1~2个数量级,预测偏差降至2个数量级以内,特别对烷烃类偏差均在1个数量级以下。修正后的模型能获得较好的预测结果,可作为天然气高速膨胀液化研究的成核基准公式。

工艺对合成宝石级金刚石成核及品质的影响

根据国产六面顶液压机合成宝石级金刚石的合成块腔体内部过剩压减小及电阻变化的特点,使用天宏控制工程第三代操作系统检测六面顶压机设备的合成电流、合成电阻等参数重新编制宝石级大单晶合成工艺曲线。根据所设定的工艺曲线进行分阶段控制合成腔体内部的压力和温度,来稳定合成块内部金刚石的生长环境。研究发现合成宝石级金刚石前期10小时工艺对人工种植的高品级工业金刚石晶种的成核率、以及已经成核的金刚石优晶占比有着重大影响;合成期间10小时以外的工艺对已经成核的金刚石后期持续生长成为优质宝石级金刚石有着重大影响。

超音速分离器结构优化与流体流动特性研究

以超音速分离器为研究对象,分别按排液口间隙尺寸δ与喉管直径D之比为0.3,0.4,0.5,0.6,0.7建立了5个模型。采用SST(剪切应力输运)κ-ω湍流模型对分离器内部流体流动特性进行了数值模拟,考察了压力分布、温度分布、激波位置、成核率与液滴半径等参数随δ的变化规律。结果表明:δ=0.5D时超音速分离器扩散段的极低压范围最大,膨胀能力最大,温度场分布更均匀,极低温范围也更大;优化δ值使激波位置下移,可更早产生诱导凝结核而利于液滴生成与增长;在分离器入口压力84.8 kPa、入口温度279.6 K、水蒸气体积分数0.75%条件下,δ=0.5D时分离器的成核率最高为318 kg^(-1)·s^(-1)、液滴直径达到996.8 nm,均高于其他模型,有利于提高其分离性能。

脉冲电流对Sn-Pb合金凝固组织的影响

研究了脉冲电流对Sn－10％Pb合金凝固组织的影响。实验表明：粗大的富Sn树枝状初晶细化成近球状结构，提出了一个脉冲电流对凝固组织影响的唯象机制，用经典的均匀形核理论和电动力学理论导出了脉冲压力与脉冲电流之间和成核率与脉冲压力之间的关系，脉冲电流产生的大小不同的脉冲压力对晶核的形成和长大产生不同程度的影响是导致不同观测结果的基本原因。

碘化银核化过程的数值模拟研究

根据DeMott等给出的不同成核机制下AgI成核效率的实验结果 ,通过数值模拟的方法 ,研究了AgI粒子在云室、层状云和对流云中的核化过程。通过对云室的模拟 ,发现云滴浓度和云雾持续时间是造成不同云室检测的AgI成核率相差悬殊的主要原因。数值试验结果表明AgI的成核方式在层状云和对流云中有很大不同 :层状云中AgI主要以接触冻结、浸没冻结等慢核化过程为主 ,而对流云中则以凝结冻结过程为主。

人工影响天气碘化银催化剂研究进展

碘化银(AgI)类催化剂是人工影响天气外场试验和业务作业中使用最广泛的催化剂,其核化效率和核化机制在很大程度上影响催化效果。在总结美国、中国和欧洲多个国家利用云室和风洞研究AgI类催化剂的核化机制、核化阈温及成核率的室内实验成果的基础上,梳理利用室内实验成果发展的AgI数值催化模式,旨在为下一步优选新型高效AgI类催化剂和改进数值催化模式提供借鉴。AgI类催化剂核化机制包括凝华核化、接触冻结核化、凝结冻结核化和浸没冻结核化,其核化过程受大气温湿条件、催化剂粒子大小、成分等多种因素影响,并与催化剂粒子的燃烧溶液法、燃烧焰剂法和爆炸法等发生方式有关。目前国内外使用的AgI类催化剂含有不同成分,有多种催化剂粒子产生方式,催化剂粒子的核化机制和成核率有很大差异。将来应重点基于高性能云室和风洞,分析不同催化剂配方的核化机制和成核率,优选新型高效催化剂,改进AgI数值催化模式。

CaCO_3溶液中黄铜和紫铜表面结垢特性

为研究CaCO3析晶污垢在黄铜和紫铜表面的生长特性,在35℃、0.5mmol/L的CaCO3溶液中,通过静态反应,采用称重法获得不同浸入时间的结垢质量,并采用扫描电子显微镜(SEM)得到不同浸入时间污垢的微观形貌.结果表明:相同条件下紫铜比黄铜更易结垢;pH升高不仅使结垢量增大而且促进四方形文石和方解石的形成,并且四方形文石逐步重结晶形成热力学最稳定晶型(方解石);pH升高使本体溶液中均相成核率和金属表面异相成核率均增加,且均相成核率增加更多.

大颗粒立方氮化硼单晶的合成

在Mg-B-N 体系中通过控制立方氮化硼晶体的成核率及生长速度,在4.5～6.0GPa、1500-1900℃的高压高温条件下,在几分钟时间内,成功地获得了粒径达毫米量级的立方氮化硼单晶体,其最大单晶粒径达1.6mm。研究了该体系中立方氮化硼单晶的生长特性,讨论了该种单晶体在Mg-B-N

炸药爆轰合成超微金刚石的数值模拟

在相变模型基础上对炸药爆轰过程中超微金刚石的合成进行数值模拟 .用简单反应速率函数估算炸药爆轰反应区的热力学参数 ,用动力学有限元程序 DYNA2 D模拟爆轰产物的膨胀过程 .按均匀成核和长大两步模拟爆轰过程中游离碳相变成金刚石的过程 ,同时考虑金刚石在爆轰产物膨胀过程中的石墨化 .计算了不同装药条件和保护条件下金刚石的成核率、长大线速度、石墨化率、金刚石得率及粒径分布等信息 .对计算结果进行分析和讨论 .

几种碘化银焰剂成冰性能检测

碘化银焰剂是人工影响天气作业中重要的冷云催化剂,目前国内使用的碘化银焰剂有多种配方,有必要对它们的成冰性能进行统一评估。本研究采用1m^3等温云室,对我国人影作业中使用的7种碘化银焰剂(编号为1~7号)进行了统一检测。结果表明:7种焰剂成核率的量级按每克催化剂计算在10^(10)~10^(13)g^(-1)(-8^-18℃)之间,用指数函数拟合能较好地反映成核率随温度的变化;在低温段(≤-16℃),各焰剂成核率较高,不同焰剂之间的成核率差异相对于高温段(>-16℃)要小;在高温段,3、4、7号焰剂也具有较高的成核率,成冰性能要好于其他焰剂;7种焰剂的核化速率不同,-8℃时90%的冰核完成核化的时间在7.8~18min之间,推断该温度下的成核机制以接触核化等慢过程为主。