再入飞行器等离子体预测与气体组分相关性

对一类大钝头再入飞行器,理论分析电子密度预测与气体组分的相关性,使用经验证的数值模拟方法研究化学反应模型对等离子体预测的影响.研究发现:马赫数是影响等离子体预测与气体组分相关性的重要参数,马赫数越高,不同气体组分模型所得电子密度差异越大.气体组分模型对等离子体预测的影响在驻点强压缩区域和身部位置基本一致.对于大钝头再入飞行器,高度H=60 km,马赫数大于23时应该采用11组分化学反应模型.

平衡态与非平衡态等离子体物性参数计算模型研究

等离子体的宏观特性和内部微观过程紧密联系在一起。研究等离子体粒子组分构成以及对组分有强烈依赖关系的热力学参数、输运参数等物性参数,将为深入了解等离子体的形成机理奠定微观理论基础。笔者从元素化学计量守恒、道尔顿分压定律、质量作用定律、等离子体电荷准中性条件出发,总结了计算平衡态和非平衡态等离子体化学组分的基本方法。在此基础上,介绍了等离子体热力学参数(质量密度、焓值、熵值与比热)和输运参数的计算方法,并阐述了目前等离子体物性参数计算研究中存在的主要问题。

大气压等离子体射流气源组分研究进展

大气压等离子体射流(APPJ)作为一个新型的大气压冷等离子体放电技术,其在大气压下产生,射流温度接近室温,化学活性高,在生物医学、材料化学和环境卫生等研究领域的应用成为研究热点。随着对大气压等离子体射流应用研究的不断深入,发现APPJ气源组分对其应用研究产生了很大的影响。APPJ气源组分会影响其放电特性、发射光谱和化学特性,其中APPJ中各种化学活性粒子在其应用研究中起到重要作用,APPJ气源成分主要影响化学活性粒子的种类与浓度,这些因素会影响APPJ技术成本和处理效率。因此,本文综述了在不同气源组分条件下大气压等离子体射流的放电特性、发射光谱和化学特性以及在微生物灭活、表面改性和表面清洁中的应用研究,分析总结了气源组分对APPJ应用方面的影响作用并展望了其研究前景。

葡萄藤化学组分及藤/木复合刨花板性能研究

在我国,每年可以产生多达600万t的葡萄藤,它们大多被废弃在田地间,造成了巨大浪费。利用废弃的葡萄藤作为木质刨花板原料的部分替代材料可变废为宝,因此,研究了葡萄藤碎料添加量、施胶量以及等离子体预处理技术对复合刨花板性能的影响。结果表明,由于葡萄藤碎料自身性能较差且无法与木刨花很好地结合,葡萄藤碎料的加入会使得复合刨花板性能下降,在葡萄藤碎料添加量达到25%时葡萄藤/木复合刨花板的静曲强度、弹性模量、内结合强度分别下降了35.9%,35.0%,13.1%,吸水厚度膨胀率增幅为31.2%。施胶量的增大可以改善葡萄藤碎料加入带来的板材性能下降问题。葡萄藤碎料经等离子体预处理改性之后的润湿性能提高,对胶液的吸收能力增强,压制出的葡萄藤/木复合刨花板相比未改性的葡萄藤/木复合刨花板,在施胶量为10%的情况下,其静曲强度、弹性模量、内结合强度分别提升了23.0%,21.6%,10.7%;在施胶量为14%的情况下,分别提升了17.4%,11.8%,7.4%。等离子体处理后葡萄藤碎料与木刨花之间的结合也更加紧密,吸水厚度膨胀率也分别由9.32%和6.85%降至8.68%和5.86%。

等离子体作用下不同脉冲数超快激光烧蚀过程中化学反应机制的数值模拟

为了降低激光加工试验成本,建立较为完善的激光加工仿真模型,预测加工材料表面氧化物分布情况,基于计算流体力学方程、流固耦合理论和双温模型,借助OpenFOAM流体仿真平台,通过C++自编程的方式,建立了超快激光烧蚀的三维热化学反应模型。模型考虑了等离子体对入射激光能量的吸收和散焦作用以及温度变化对表面反射率和分层吸收系数的影响,采用Maxwell-Stefan理论模拟了多元组分间的扩散现象,并利用配分函数法拟合了热化学反应速率。采用240 fs脉冲激光进行相同功率、不同脉冲数下的激光打孔试验,验证了仿真模型的有效性。试验结果表明,随着脉冲数的增加,等离子体对激光的屏蔽作用增强,烧蚀后材料表面微孔结构的直径逐渐增大,烧蚀区域的氧化物含量逐渐上升。通过仿真结果与试验结果对比可知,在表面微孔结构的直径方面,两者间的相对误差不超过5%,在表面氧化物含量方面,相对误差控制在12%以内。并且分析出当脉冲数较小时,等离子体作用较弱,热效应在激光能量中所占比例比较大,使得仿真与试验的氧化物占比误差较大。将等离子体与化学反应模块相结合,采用配分函数法求解了热化学反应速率,能够预测材料表面氧化物含量。

硅质砂岩化学组成的ICP-AES准确测定

采用LiBO2 熔样 ,电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP AES)法对硅质砂岩实现了一次熔样、全组分同时分析。对影响其光谱测量的各种因素进行了较为详细的研究 ,确定了实验的最佳测定条件。结果表明 ,方法的检出限为 0 .0 0 5～ 0 .85 7μg/mL ,回收率为 90 .2 0 %～ 10 3.10 % ,RSD小于 2 .86 %。该法准确、快速、简便 ,应用于硅质砂岩中化学组分的测定 。

高超声速再入体表面热解烧蚀效应数值模拟

表面防热材料热解与烧蚀效应研究在高超声速飞行器总体设计中具有重要应用价值。以热解烧蚀效应对飞行器目标特性及通信性能影响的预测评估为背景,从化学非平衡气体动力学方程及固体热传导方程出发,建立了气-固交界面上热解烧蚀壁面边界条件的一般形式及热物理化学模型,发展了高超声速再入体绕流流场与表面材料内部温度场耦合求解的数值模拟方法,并对计算模型和数值方法的可靠性进行了验证分析。在此基础上针对复杂外形再入体及表面硅基防热材料,开展了典型再入条件下再入体绕流及尾流流场的数值模拟,重点分析了表面材料热解烧蚀效应对流场等离子体分布的影响。研究表明:在表面材料中不含碱金属杂质的情况下,热解与烧蚀效应对流场中等离子体分布影响较小,而在含有微量碱金属杂质的情况下,热解与烧蚀效应对流场中等离子体分布及化学组分分布具有很大影响,由此对再入目标特性与电磁通信性能带来的影响不容忽视。

“石墨烯”会成为继“煤炭、钢铁、硅”之后人类的第四大材料吗?

不搭上石墨烯就算不上高科技产业自2004年康斯坦丁博士通过胶带从石墨上分离出石墨烯以来,关于石墨烯的话题就在不断升温。2016年,各类媒体铺天盖地的报道终于将石墨烯推向了话题的风口浪尖上,医疗、地产、汽车、计算机、生物等行业都与此有关。一时间石墨烯几乎成为了前沿科技的代名词,貌似在对外宣传时不搭上石墨烯就不算高科技产业。

添加蔬菜辅食应注意什么

蔬菜中含有人体所需的多种无机盐和维生素,也是膳食纤维的主要来源。维生素是人体必需的一类营养,它不是机体的构成组分,只能从植物性食物中获得。因此,在人们的日常食物构成中蔬菜成为重要的组成部分。蔬菜在人们的膳食中如此重要,如何保证蔬菜的新鲜和食用安全呢?给孩子添加蔬菜辅食的妈妈们自然非常关心。蔬菜在生长过程中容易受到污染,这其中有以生活污水做肥料、农药灭虫害、使用化肥增加产量的同时,造成的生物性污染和化学性污染。