氢气泡法图像的数字化处理分析

对氢气泡法产生的时间线进行数字化,把图像的灰度分布存入数组进行运算,识别氢气泡时间线的前缘和后缘。根据距氢气泡发生线最近的两条时间线的前缘或后缘间距以及氢气泡时间线的时间间隔,计算流速分布。本文还提出一种测量湍流结构的速度的方法,简称结构相关法:对两幅一定时间间隔的氢气泡图像进行数字化得到灰度数组,圈定拟序结构的一部分,利用相关原理比较两图像的数组,得到所圈定拟序结构的位移,进而求得其运动速度。

氢气泡网格图像测速法──瞬态二维速度场测量

本文介绍一种二维瞬态多点流场测量方法──网格图像测速法。运用数字图像处理技术由氢气泡时间－染色线流动显示图像自动生成网格图像，网格图像的网格结点为氢气泡块角点的拟合点，由网格结点的位移确定流场速度。

氢气泡模板法制备多孔镍用于电催化氧化乙醇

多孔镍通过同时在水溶液中析出氢气及还原镍离子电沉积生成,其在强碱溶液中对乙醇表现出良好的电催化氧化效果。在1 mol/L KOH溶液中,多孔镍的电极反应为准可逆的β-氢氧化镍与β-羟基氧化镍之间质子耦合电子转移。循环伏安图显示峰值电流密度与电势扫描速度平方根成线性关系,据此计算可得多孔镍的质子扩散系数值为2.92×10-8cm2/s,其高于块状镍体系的质子扩散系数值约4个数量级,这可能由真实表面积增大导致。循环伏安法和计时电流法用来表征多孔镍对乙醇的电催化氧化能力,相对于(220)镍电极,多孔镍表现出更高的催化效率,计时电流法测量的催化反应速率常数为7.17×103cm3/(mol·s)。

氢气泡模板法电沉积制备三维多孔铜的工艺参数研究

采用硫酸铜电解液,在高度阴极极化条件下,利用阴极析出的氢气泡“模板”电解沉积制备三维多孔铜。研究了电流密度、电沉积时间以及添加剂(Cl^-、PEG)对多孔铜孔径、孔壁结构以及铜晶粒形貌的影响。结果表明,在0.4 mol/L CuSO4、1 mol/L H2SO4组成的基础电解液中,以纯铜作阳极、纯镍作阴极,当电流密度为3 A/cm^2时,通电25 s可在阴极上制备出平均孔径为53μm的多孔铜。向电解液中加入Cl^-,会使多孔铜结构变得致密和光滑,但会使孔径过度增加;加入PEG,微孔结构变得比较规则,孔径也明显减小,但多孔铜结构不致密;在120 mg/L Cl-和80 mg/L PEG的协同作用下,可制得孔隙分布均匀、孔壁致密光滑的多孔铜。

展向离散抽吸法控制边界层转捩实验研究

通过实验成功发展了一种生成大振幅稳定条带的有效方法,即展向离散抽吸方法。在此基础上,开展条带控制边界层转捩的研究。实验在水洞中进行,以零压力梯度平板边界层为研究对象,利用氢气泡时间线法观测引入条带前后人工激发转捩边界层中扰动发展变化,分析条带对转捩的控制效果及参数影响。结果表明,展向离散抽吸方法生成的稳定条带最大振幅可达28.4%U(U为自由流速度);实验中引入的宽度14和28mm的稳定条带都能起到抑制转捩的作用;条带振幅越大、宽度越窄,抑制效果越明显。研究结果为探索降低水/空气中航行器摩阻的新技术提供有价值的参考。

改良电沉积法制备硝酸根高敏传感铜簇

溶液中硝酸根的检测是生态环境保护中亟待解决的首要问题.用氢气泡模板法通过调节沉积时间制备出了系列对硝酸根具有良好电化学传感作用的高密度纳米铜簇材料.通过能谱分析、扫描电镜观察和电化学性能测试对该系列纳米铜簇的成分、相结构、形貌和催化性能进行了测定.研究结果表明,沉积时间是影响纳米铜簇材料传感性能的重要因素.通过优化沉积时间,可以获得纳米枝晶和大量纳米颗粒复合的结构,该结构对硝酸根具有较强的传感信号,且在0.03-1.5mmol/L的NO3^-1 浓度范围内还原峰电流密度与硝酸根离子浓度成线性关系.

工艺参数对氢气泡模板法电沉积多孔镍薄膜比表面积的影响

以阴极析出的氢气泡为模板制备出多孔镍薄膜。用显微镜观察了孔壁结构、孔径大小和分布状况,用电化学工作站测试了多孔镍薄膜的阻抗性能并计算出其比表面积。通过正交试验确定的制备多孔镍的最佳工艺条件为:氯化铵1.5mol/L,氯化镍0.1mol/L,温度40°C,时间20s。在最佳工艺条件下制备的薄膜孔分布均匀,结合力较好,比表面积较大(155cm2/mg)。

涡轮叶栅端壁区非定常流场显示

用氢气泡法流场显示技术，获得了不同攻角、不同径向间隙下涡轮平面叶栅端壁区内各种旋涡的发生、发展、涡－涡干涉、涡－附面层干涉的非定常流动图画，加深对涡轮端壁区流动结构的认识。

平板上挡板前后涡核位置的测量

在水洞中用氢气泡法对平板上挡板前后的涡核位置进行了测量。本试验旨在确定挡板高度及其雷诺数对涡核位置的影响。结果表明，（ａ）对于单个挡板情况，涡核离开平板的高度和涡核与挡板的距离将随着挡板的高度增加而增加，但涡核的高度和距离与挡板高度的比例随挡板高度的增加而降低；（ｂ）对于两个挡板情况，挡板的高度和挡板之间的距离对涡核位置的影响是主要的。

网板周围流态的可视化研究进展

对网板的研究目前主要集中于网板流体力学方面,而对网板周围流态的研究甚少。实现网板周围流态的可视化,不仅有利于为网板的性能优化提供借鉴,也可为计算机数值模拟结果进行验证。本研究中,综合采用线条法和氢气泡发生法对3种不同类型网板可视化的相关研究,分析了矩形平面网板、立体曲面网板和双翼型网板模型周围水流的流态分布,解析了流态分布与网板升力特性的关系,并对中国在网板研究中所存在的问题和今后的可实施性发展提出一些建议。

多孔铜叠氮化物的原位合成及性能表征

采用氢气泡模版法,以金属钛飞片为电极,在飞片上直接沉积多孔铜膜,通过与叠氮酸气体之间的原位叠氮化反应生成多孔铜叠氮化物,对其形貌、热性能进行表征。结果表明：采用氢气泡模版法可制得具有三维多孔结构的多孔铜膜,原位叠氮化后的产物为叠氮化亚铜,叠氮化亚铜薄膜仍为多孔金属铜的三维孔状结构,晶粒尺寸约为20-100nm;叠氮化产物的热分解峰为211.76℃,活化能为180k J/mol;采用制备的多孔铜叠氮化物驱动钛飞片,可引爆CL-20。

多孔枝晶镍铜合金的制备及其电催化析氢、肼氧化性能

以镍网(NM)为基体,采用氢气泡模板法合成了独立分相金属Ni、Cu为主晶相、具有四级复合微纳结构的镍铜合金电催化剂(NiCu/NM)。在电催化析氢(HER)及肼氧化(HzOR)反应中,NiCu/NM表现出优良的催化活性,在1.0 mol·L^-1KOH(含0.5 mol·L^-1N2H4·H2O)溶液中,电流密度为10 mA·cm^-2时,其需要的HER及HzOR过电势分别为104和41 mV;在双电极体系中,电流密度为100 mA·cm^-2时,NiCu/NM的分解槽压仅为0.536 V,远低于全水分解过程所需的1.921 V,大大提高了电池的产氢效率。无论三电极体系还是双电极体系,NiCu/NM均表现出优异的催化活性及稳定性。分析认为,镍铜合金薄膜的多级复合结构使其展现出增大了近14倍的电化学活性面积(ECSA),为电催化反应提供了大量催化活性位点,也为电极表面的电荷传输、物质传递提供了充足的通道;Cu的掺入提高了材料的本征HER活性,两者协同促进了电催化活性的提升,其中NiCu/NM的结构优势对其优良的催化性能起主导作用。

层流边界层流动可视化研究

本文由边界层相似理论,考虑壁面倾斜角度和粘性的影响,设计了边界层水流速度可视化方案,建立了可视化模型,通过投影法显示了层流边界层流动状态,对实验进行了模拟和分析,结果表明,实验现象和理论实现了很好的吻合。

超便捷高表面积3D多孔镍的可控设计探究

基于优化的全新的电镀液:醋酸,硫酸镍和添加剂PEG4000,本文采用氢气泡模板法设计出了高比表面积的3D多孔镍薄膜。详细地探究了电流密度、镀液温度、沉积时间等工艺参数对多孔镍薄膜的空隙结构(比表面积,孔隙率)的影响规律。此外,采用场发射电子扫描显微镜对样品的微观结构进行分析,并证明样品具有良好且均匀性好的多孔性,孔壁内存在大量空隙,以及比表面积高达138 cm^2/mg。

气泡去除夹杂物技术研究现状及发展趋势

利用气泡去除钢中夹杂物是洁净钢生产中重要的精炼手段之一。气泡去除夹杂物机理表明,通过气泡碰撞粘附夹杂物上浮和气泡尾流携带夹杂物上浮是气泡去除夹杂物的两种主要方式,微小气泡具有优异的粘附去除钢中夹杂物效果已成为共识。对钢包吹氩、钢包长水口吹氩、反应诱发微小异相技术、中间包气幕挡墙、增压减压法、超声空化法、増氮析氮法和微小氢气泡法等气泡去除夹杂物的去除效果和应用前景进行了比较分析,结果表明钢中生成小尺寸气泡对夹杂物去除效果优于大尺寸气泡。利用弥散微小气泡去除钢中夹杂物技术的开发越来越受到冶金工作者的重视,部分新技术已被开发并趋于成熟。

湍流边界层中下扫流与“反发卡涡”

用氢气泡法观测湍流边界层的下扫流和有关的流动结构 .实验中发现一种新型涡结构 ,它的特征与典型的发卡涡正好相反 .发卡涡的头部指向下游 ,而它的头部指向上游 ;发卡涡的两腿之间 ,由于涡的诱导产生上升流 ,而它则在其两腿之间 ,由于涡的诱导产生下扫流 .

正三棱柱体在低雷诺数下流动特性的实验研究

以正三棱柱体为例,对低雷诺数下的钝体绕流特性进行实验研究。采用氢气泡示踪法,对流体经过正三棱柱体(柱面对来流)的流场进行流动显示,观察流动分离以及尾涡的变化情况。采用粒子成像测速技术(PIV),得到正三棱柱体柱面对来流的尾流场随雷诺数Re=200~1500的变化情况,并对流场进行定量分析。研究发现:流动分离点始终位于正三棱柱体底边顶点,位置不随雷诺数变化而变化;随着雷诺数的增大,柱面对来流方向的尾涡形成长度先增大后减小,Re=200工况下尾涡形成长度最小,Re=800工况下尾涡形成长度最大,定量分析得到的尾涡形成长度与流动状态图像相符合;随着雷诺数的增大,绕流阻力系数先增大后减小,Re=300工况下阻力系数达到最大值,Re=1500工况下阻力系数最小。