对流效应和溶质浓度对KNbO_3晶体界面形貌稳定性的影响

研究了在不同对流形态对ＫＮｂＯ３晶体生长形貌的影响．在温度梯度较小的扩散－平 流区域，晶体以枝蔓晶的形态生长；而在温度梯度较大的扩散－对流区域，生长出的晶体呈现 光滑晶面．通过测定不同区域ＫＮｂＯ３晶体界面附近的溶质浓度分布，从对流效应降低晶体界 面附近的溶质浓度分布的不均匀性的角度研究了对流效应对晶体界面形貌稳定性的影响，证明 对流效应提高了晶体界面形貌稳定性，与晶体界面弥散度的理论计算结果相一致．同时解释了 扩散－对流区域的晶体尺寸大于扩散－平流区域的晶体尺寸的原因．观察并定性地解释了不同 溶质浓度ＫＮｂＯ３形成不同的界面非稳定形貌，当 ＫＮｂＯ３重量百分比为２０ｗｔ％时形成骸晶， ３０ｗｔ％时形成枝蔓晶．

Zn(Ⅱ)在δ-MnO_2和γ-MnOOH两种矿物上吸附的初始溶质浓度效应

研究了在Zn(Ⅱ)总量一定的情况下,不同的初始溶质浓度和吸附动力学过程对吸附等温线及吸附不可逆性的影响.将总量一定的吸附质Zn(Ⅱ),分批次(1次,3次,15次)加入到2种不同的吸附剂体系(δ-MnO2和γ-MnOOH)中,得到吸附等温线.实验结果表明,对于Zn(Ⅱ)-δ-MnO2吸附可逆体系,吸附-解吸等温线及可逆性随着Zn(Ⅱ)加入批次的增加未见明显变化;而对于Zn(Ⅱ)-γ-MnOOH吸附不可逆体系,吸附等温线随着Zn(Ⅱ)加入批次的增加显著升高,吸附量变大,吸附不可逆性降低.这主要是由于在两种矿物上的微观吸附状态不同所导致的,而这种差异是受吸附动力学过程影响的,这是传统吸附热力学所不能解释的,但是符合亚稳平衡态吸附(MEA)理论的预测.

电子束表面熔凝处理钛镀镍合金的组织与溶质浓度分布

采用高能量密度电子束进行了钛镀镍合金表面熔凝处理的研究。借助于光学显微镜、扫描电镜和EDS能谱分析等方法研究了熔凝层显微组织和溶质浓度分布。结果表明 :钛镀镍表面合金层经电子束表面熔凝处理后 ,熔凝层组织发生了明显的变化 ,大部分凝固组织为细小的等轴晶 ,而沿基体进行的非均质形核造成的联生长大倾向不明显。因熔凝层冷却速度较快 ,熔凝层溶质原子过饱和度增大 ,但熔凝层的溶质浓度分布趋于均匀化。

超临界流体萃取过程中溶质浓度的非稳态现象

研究了超临界流体提取天然香料过程中溶质浓度的非稳态现象。分析了产生第一类和第二类非稳态的原因。认为对于萃取过程溶质浓度为非稳态物系的工业化装置，长径比大的萃取器设计较合理，多个萃取器串联工艺优于单个萃取器工艺。

考虑溶质浓度影响的热-水-应力-迁移耦合模型及数值模拟

高放射性核废料地质处置库围岩中地下水的密度因溶质浓度不同而发生变化,这将影响到饱和-非饱和孔隙介质中近场和远场的热-水-应力耦合过程,同时温度场、应力场也要对地下水中的核素及矿物质迁移产生作用。考虑这两个因素,建立和引入了相关的应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程和渗透迁移方程,并研制出了对应分析孔隙介质中热-水-应力-迁移耦合问题的二维有限元程序。通过对一个假定的核废料地下处置库在核素泄漏后多场耦合过程的数值计算,考察了近场围岩中的温度、应力、孔隙水压力、核素浓度的分布及随时间的变化。结果初步显示了所建模型及程序可模拟热-水-应力-迁移耦合现象,因而具有一定的实用性。

利用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长同时测量混合溶液中多溶质浓度(英文)

为了同时探测混合溶液中多种溶质的浓度,提出一种用光纤法布里-珀罗谐振器作为传感器测量混合溶液中多溶质浓度的测量系统.从理论上分析了光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长与混合溶液浓度之间的关系,采用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长实现了高准确度同时测量混合溶液中多溶质浓度的原理和可行性.构建了由InGaAs发光二极管光源、光纤耦合器、FFPR传感器、光电信号转换和放大器、光谱分析仪等组成的测量系统.对乙醇和甘油的9组标准混合溶液进行测量实验,并用测量结果标定了混合溶液中各溶质浓度与光纤法布里-珀罗谐振器传感器干涉透射波长之间的数学解析关系式.根据数学关系式用Action Script 2.0脚本语言编写程序,计算机实时监控了混合溶液中各溶质浓度的变化过程.

定向凝固Al-4%Cu合金微观组织和溶质浓度影响因素研究

以Al-4%Cu亚共晶合金为研究对象,研究不同试样尺寸、初始变形量以及晶体取向条件下定向凝固单晶Al-4%Cu合金微观组织、固溶体中溶质浓度变化,以及凝固过程中溶质的分布规律和影响因素。结果表明,随着试样直径增大,Al-4%Cu合金内非平衡共晶相体积分数提高,Cu溶质成分曲线越平缓,α-Al固溶体Cu溶质分布更加均匀,晶内偏析减小,这主要是由于大尺寸试样熔体中自然对流更加充分,促进了溶质在液相中的扩散,减轻了固液界面前沿溶质的富集;施加一定塑性变形后,由于变形导致试样中位错密度增加,位错增殖和运动过程中形成的空位缺陷可以容纳更多溶质原子,因而凝固初期Cu成分曲线升高,α-Al固溶体中溶质浓度增大;对于不同取向的试样,随着晶体取向偏离[001]方向角度增大,微观偏析先降低后增大,而固溶体中溶质浓度先增大后降低。这是由于固/液界面能存在各项异性,溶质原子进入固/液界面的难易程度与晶体取向相关,不同晶面原子的吸附能力不一致,从而导致固液界面前沿溶质富集和固溶体中溶质浓度存在差异。

冷冻浓缩过程冰晶夹带溶质浓度分布模拟

针对冷冻浓缩过程冰晶夹带造成该技术推广使用受限制的问题,采用国内外描述相变微观结构的相场模型,将体系视为水和溶质二元系统,建立冷冻浓缩过程冰晶生长的数学模型,耦合溶质场,从微观上模拟冰晶形貌演变,分析冰晶夹带溶质浓度分布规律.探讨模拟结晶时间、过冷度及模拟初始温度对冰晶夹带浓度分布的影响.结果表明:模拟结果与实验相符合.随着模拟结晶时间的延长,冰晶固液界面的溶质浓度增大,造成溶质夹带增加;过冷度小,溶质扩散率大,冰晶中溶质浓度小,过冷度越大,溶质向液相中扩散越不充分,冰晶中溶质浓度越大;模拟初始温度高,冰晶浓度分布小,模拟初始温度低时,其溶质浓度增大.适当控制这3种因素将减少冰晶的夹带率,降低冷冻浓缩过程的可溶性固形物损失.

高溶质浓度(伪)三元系金属玻璃原子密堆垛模型

以溶质原子为中心,并在第一配位壳层堆垛不同原子,构造了一个新的原子密堆垛模型,用于预测像高溶质浓度Ti-Ni-Al等(伪)三元合金体系中玻璃形成能力最佳的合金.此模型不仅在Ti-Ni-Al,Ti-Ni-Sn等具有条带玻璃形成能力的三元体系中,而且在其它一些具有块体玻璃形成能力的体系中对玻璃形成能力最佳的合金成分预测结果与实验结果吻合良好.

根表面养分吸收通量和根围溶质浓度的近似解析解

该文用Nye-Tinker-Barber模型来研究植物根系表面的养分吸收通量和根围溶质浓度的近似解析解。将根围区域分为远场区域和近场区域,在远场用相似变量,在近场用尺度变换,将远场解在根表面展开并与近场解进行待定函数的匹配,从而获得对流扩散方程根表面通量和浓度的一阶近似解析解,该解能够简化到扩散方程的解的形式。对氮、钾、硫、磷、镁、钙的养分吸收通量和氮、钾的浓度分别进行数值模拟,比较模型的数值解、Roose的近似解析解和该文的近似解析解。结果表明:在扩散方程中,6种元素通量的解析解与Roose解析解相近,但均高于数值解,钾和磷的通量在短时间内迅速衰减;钾和氮浓度的全局近似解析解与Roose解析解接近,并与数值解的变化趋势一致。在对流扩散方程中,除氮外的5种元素通量的近似解较Roose的解析解更接近于数值解,且没有奇性。

焊缝金属溶质原子浓度分布与其阳极行为的关系

对钛合金焊缝金属，用不同电子束扫描频率研究溶质原子浓度分布对其阳极极化行为的影响。结果表明，溶质原子浓度分布不均匀性的变化是导致其阳极极化行为不同的根本原因。而溶质原子浓度分布不均匀性的变化，正是由于焊接凝固前沿稳定性的提高造成的。

Notch信号通路在腹膜透析患者腹膜纤维化中的研究进展

腹膜透析(peritoneal dialysis,PD)是一种替代性治疗方法,应用人体腹膜的半透膜特性进行物质交换。通过向腹腔内重复灌入透析液,透析液与血浆间的溶质浓度和渗透梯度差异,排出体内代谢废物和过多水分,纠正酸碱失衡和改善电解质紊乱,同时补充机体所需物质[1]。腹膜透析相关性腹膜纤维化(peritoneal fibrosis,PF)的发病机制尚不完全清楚,有研究报道细胞因子及其介导的跨膜细胞信号转导通路在PF的进展中起关键作用。如何延缓腹膜纤维化,提高腹膜透析质量,是目前肾脏病透析治疗领域的研究重点之一。研究发现,Notch信号通路在纤维化进展中起重要作用,是组织发育、损伤及修复的关键调节因素。

二维撒施畦灌地表水流溶质运移模型:Ⅰ建模

基于二维畦灌全水动力学模型模拟的地表水深及畦面任意点垂向均布的流速场,通过把湍流垂向流速分布律由标量推广为矢量形式,并结合不可压缩流体力学连续性方程,构造了沿二维畦面及垂向非均布的三维流速场;利用能够描述二维畦面及垂向三个维度的溶质浓度场非均布变化特征的对流-扩散方程,描述传统撒施下的二维畦灌地表溶质运移过程,采用构造的三维流速场,基于湍流近壁模型构造了溶质扩散系数,从而构建了肥料撒施畦灌地表水流溶质运移控制方程;借助于畦灌地表水流模型中的薄水层假设,构建畦面溶质浓度初始条件,并采用一级动力学方程和任意点的固态溶质总量守恒特征,构建了撒施的肥料溶解与输运过程边界条件,从而构建起撒施肥料下的二维畦灌地表水流溶质运移模拟模型.

核磁共振弛豫时间与溶液浓度关系的实验研究

利用小型核磁共振成像仪可以测量样品弛豫时间的功能,设计方案,实验测定了硫酸铜水溶液中氢原子核的核磁共振弛豫时间T1、T2随硫酸铜浓度的变化关系,得到T1与T2随溶质浓度的增大而减小的实验结果.在误差允许的范围内,验证了T1与溶液浓度成反比的规律,并进行了分析和理论解释.

二维撒施畦灌地表水流溶质运移模型:Ⅱ验证

基于撒施施肥方式下畦灌试验数据,从传统平均相对误差和马尔科夫随机过程两个角度,对二维撒施畦灌地表水流溶质运移模型进行了验证.基于传统平均相对误差的结果表明,模型模拟的水流推进与消退的平均相对误差分别为4.98%和9.37%,水量平衡误差为0.28%,模拟各测点的溶质质量浓度变化过程平均相对误差为8.64%～14.22%,溶质平衡误差0.58%,构建的模型不仅具有较好的模拟二维撒施畦灌地表水流运动和溶质质量浓度变化过程的能力,还具备较佳的水量与溶质质量守恒性.基于马尔科夫随机过程的计算结果表明,地形项的随机性对模拟效果的影响为88.68%～96.21%,而畦面土壤物理属性等模型未能考虑因素的随机性对各测点溶质质量浓度变化的影响为3.79%～11.32%,因此仅考虑畦面微地形分布随机性的模型,具备优良的二维撒施畦灌地表水流和溶质运移过程的模拟性能.构建的模型为评价撒施施肥方式下的畦灌施肥系统性能,提供了合理完备的实用性数值模拟工具.

地下水污染物浓度与电阻率映射关系的构建

地球物理方法中的地电方法所获取的地下含水层视电阻率如何转换为地下水中污染物的浓度分布是有待解决的问题。本研究探索基于地下水流动与溶质运移数值模型构建映射关系的方法。从构建的多个已知污染物浓度场出发,通过Archie定律建立地电模型并对其进行地球物理正演模拟来代表野外观测到的电阻率数据,而后通过反演获得视电阻率反演数据分布,最后通过分析污染物浓度与视电阻率反演数据的统计特征来建立映射关系。结果显示地下水浓度场和电阻率之间的映射关系可通过不同的统计方法如线性拟合、多项式拟合来建立,但在不同的模型区域映射关系有所差异,表现出空间差异性。相比于直接采用Archie公式将视电阻率转化为浓度场的方法,线性拟合或多项式拟合所建立的映射关系在映射精度方面都具有明显优势。两者在多数情况中的应用效果类似,但在部分区域渗透系数较小(例如:渗透系数k=28 m/d)的情况下,多项式拟合的映射关系应用效果优于线性拟合的映射关系。总体而言,本研究所构建的基于地下水模型的映射方式比直接采用Archie公式的方法更为精确,并且能获取更多的场域整体信息,可配合钻孔取样监测在地下水污染调查方面发挥作用。

快速凝固中局部非平衡溶质截留的分析模型(英文)

对二元合金快速凝固过程中的局部非平衡扩散模型(LNDM)进行改进。改进的模型考虑了熔体中溶质浓度和溶质通量流场与局部平衡的偏差。采用双曲函数扩散方程求得了熔体中溶质浓度和通量的准确解。结果表明,对任何固?液界面的动力学,当有效扩散系数DbLNDM→0和在v→vDb发生完全溶质截留KLNDM(v)→1时,凝固过程将由扩散控制转变为完全的热控制。非扩散凝固和完全溶质截留的临界参数为在溶体中的扩散速度vDb,考察了不同界面动力学途径的溶质截留模型。

艺术雕塑用藕状多孔铜凝固过程中界面前沿溶质场变化

以艺术雕塑用藕状多孔铜为实验材料,将材料在真空感应炉内进行熔炼,在坩埚内用电磁高温加热,一段时间后通入氢气,最后倒入型腔凝固。分析温度、氢气压力、孔距、凝固速率之间的关系。结果表明,氢气压力对孔隙率的影响最大,氢气压力以及凝固速率对孔间距影响很大。

冻结作用下砂土水盐运移规律试验研究

研究冻结作用下土壤中的水盐再分配及初始含水率和冻结温度对水盐迁移的影响。采用室内单向冻结实验,在冻结过程中对土壤的温度、含水率以及电导率进行连续测量并对溶质(NaCl)浓度随时间的变化进行了分析。结果表明:①在冻结过程中,上部冻结区域的溶质浓度大于未冻区的溶质浓度;②初始含水率和冻结温度对土壤中水分及溶质浓度有着很大的影响,冻结温度的降低和初始含水率的增加可加大溶质迁移量;③土壤过大的含水率使冻融速率减缓,在冻结初期导致土壤上端因势能等原因溶质浓度下降,但更多的水分携带更多的溶质进入冻土层,最终含水率的增加造成溶质迁移量的增加。

应用连续性方法模拟枝晶生长

为了能够从微观尺度上准确的描述凝固过程中枝晶生长情况,采用连续性模型使界面区域内的物理性质不连续现象变成连续型过渡,此外在界面区域内用平均溶质浓度来保证溶质守恒.模拟结果表明这种方法能够很好的处理固/液两相物理性质的差异,显示凝固过程中枝晶的生长、界面失稳、二次校晶臂、三次枝晶臂的演化和显微偏析.