交流电渗粒子收集的研究

针对低浓度微纳粒子快速准确收集这一MEMS领域瓶颈问题展开了相关研究.实验研究发现,在对称电极芯片上施加低压低频交流电信号,样品中的微纳粒子收集到电极表面固定区域.以交流电场机制为基础,建立了交流电渗对称电极的二维模型及等效电路,推导了交流电渗作用下的微流体流动速度公式,对比研究了介电泳、重力以及浮力作用下微纳粒子的运动速度.通过数值仿真计算,分析了交流电渗作用下微纳粒子在对称电极上的收集位置,研究了介电泳力对于微纳粒子收集的影响,并对仿真与实验进行了对比分析.研究表明,在交流电场机制中低压低频条件下,交流电渗起主导作用,能够快速准确地进行微纳粒子收集.

微通道交流电渗粒子收集位置的确定

为了研究在交变电场作用下,样品中的微观粒子被收集到电极表面固定区域的作用机理,通过聚苯乙烯粒子在微通道内的收集实验,得到了粒子及流体的运动规律;基于交流电场作用机理,对电极表面的电势、通道内的电压、电场分布及流体在通道内的流动过程进行了计算,并用仿真分析进行验证。计算及仿真结果表明,粒子在微电极上的收集位置与实验结果十分吻合,即粒子收集的位置为电极上的固定位置。研究结果为交流电渗粒子收集微通道的设计及相关的粒子收集检测提供了理论与实验基础。

收尘极板背风面涡流对横向电除尘器粒子收集的影响

比较系统地研究了收尘极板的尺寸对极板背风面涡流区大小的影响以及收尘极板背风面涡流对粒子收集的影响 ,结果表明 :收尘极板背风面涡流对荷电粒子的收集具有很大的影响 。

宽间距电除尘器粒子收集特性

宽间距除尘器的有效驱进速度或收尘效果为什么会优于常规除尘器的有效驱进速度或收尘效果,已有的理论对此的解释还很不圆满。本文用流体力学的观点,以紊流掺混静电输运数学模型为基础,探讨了这一非Deutsch现象。

基于问题导向的带电粒子收集问题深度思考

聚焦物理核心素养的实质,是在课堂教学中注重学生提出问题、分析问题、解决问题的能力培养。文章针对圆形磁场磁扩散现象中带电粒子的收集问题,运用递增比较法和图像观察法得到初步结论:粒子按角度均匀入射时,按线度非均匀出射,且两边密中间疏;深度探究粒子数密度得到精确结论。提升学生的物理思维品质,让学生体会物理学科精神。

装有陶瓷粒子收集器的柴油机排放物的致变物的研究

此文主要介绍了用陶瓷粒子收集器减少柴油机排放物中微粒、可溶性有机成份和氧硫化物等的排放量。确定了排放物中的微粒和可溶性有机成份的生物实验反应的增强不是由于采样过程中可能产生的矫作物的影响。可溶性有机成份的生物活性增强受到排放物中含有的硝基芳香族成份的影响。

固体火箭发动机燃烧室凝相粒子的收集与分析

设计了一种新的固体火箭发动机燃烧室状态粒子收集装置,可对不同工作压强和燃烧室滞留时间的凝相粒子进行收集。针对典型的HTPB推进剂,开展了不同压强条件下的实验研究,利用马尔文粒度分析仪和扫描电镜,对收集到的粒子进行了分析。结果表明,典型含铝复合推进剂凝相燃烧产物的粒径主要分布在0.05-100μm之间,粒子粒度的体积分布峰值小于5μm。随着压强的增加,粒度分布峰值略有上升,粒径分布更为集中。

聚集状态下燃烧室凝相粒子粒度特性实验

设计了具有收敛段的粒子发生装置,采用密闭收集水罐,针对HTPB推进剂开展实验,有效完整地收集到了聚集状态下的凝相粒子。采用扫描电镜和粒度分析仪对收集的粒子进行了分析。结果表明,聚集状态下颗粒间碰撞聚合非常严重,大颗粒一般由多个颗粒聚合而成。碰撞聚合条件下凝相粒子的粒度分布范围比较宽,颗粒分布峰值粒度在9～13μm之间,比非聚集状态下的主峰粒度大很多。研究结果可为两相流数值计算、发动机工作过程分析提供基础数据。

固体火箭发动机燃烧室凝相颗粒燃烧特性分析

进行了燃烧室收敛段沿径向不同部位的颗粒收集实验,并利用马尔文激光粒度分析仪、扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪对凝相颗粒进行了分析。研究结果表明,在6.8~7.5 MPa下,含铝量17%的HTPB推进剂燃烧产物粒径分布范围在0.27~300μm之间;燃烧室收敛段中心区域凝相颗粒平均粒径比壁面附近区域的小;大多数凝相颗粒为表面光滑、外形规则的实心球体,在燃烧过程中粒径超过40μm的大颗粒易发生开裂破碎等外形变化;在本实验条件下,仍有单质铝存在,铝颗粒的燃烧效率随着压强的升高而增大。

固体火箭发动机喷管喉部凝相颗粒粒度分布实验

设计了一种新的收集固体火箭发动机喷管凝相颗粒的实验装置,针对典型的HTPB复合推进剂,开展了喷管喉部凝相颗粒的收集实验和粒度分析,研究了燃烧室压强和收敛角度对喷管喉部颗粒粒度分布的影响规律。研究结果表明,喷管喉部的凝相颗粒在0.27～50μm之间都有颗粒存在,凝相颗粒主要集中在0.3～15μm之间,粒径大于15μm的颗粒较少;燃烧室压强对颗粒粒径有较大影响,随着燃烧室压强的升高,凝相颗粒粒径变小,粒度分布更为集中;燃烧室压强相同的条件下,收敛角度对喷管喉部的凝相颗粒粒度分布影响较小。

不同聚集因素对燃烧室凝相颗粒粒度分布的影响

设计了一种凝相颗粒收集装置,可对燃烧室内不同聚集状态下的粒子进行完整的收集,并对颗粒的形态影响较小。针对HTPB推进剂,开展了不同流通面积和颗粒浓度条件下的粒子收集实验,利用扫描电镜和激光粒度分析仪,对收集到的粒子进行了分析。结果表明,不同聚集状态下的凝相颗粒粒径均分布在0.1～200μm之间,随着流通面积的减小,小于3μm的颗粒逐渐减少,3～10μm之间的颗粒变化不大,大于10μm的颗粒逐渐增加,颗粒平均粒径d43和d50均逐渐增大,且d43和d50的变化率也逐渐增加;随着颗粒浓度的增加,颗粒平均粒径d43和d50增大较明显。

高温高压环境中凝相颗粒粒度分布实验研究

为了研究固体火箭发动机燃烧室内凝相颗粒的分布规律,改进了一种固体推进剂凝相燃烧产物收集装置,针对典型的HTPB复合推进剂,开展了不同聚集状态下凝相颗粒的收集实验。研究结果表明,凝相燃烧产物在0.27～100μm之间都有颗粒存在,凝相颗粒主要集中在0.27～10μm之间,粒径大于20μm的颗粒较少;工作压强对颗粒粒径分布有较大影响,随着工作压强的升高,凝相颗粒粒径变小,粒度分布更为集中;工作压强相同的条件下,随着聚集角度的增加,凝相颗粒粒径变大。

面向微系统的介电泳力微纳粒子操控研究

微系统中低浓度微纳粒子的操控技术亟需改进和完善,介电泳(dielectrophoresis)在这一领域具有很大的潜力.以介电泳基本原理分析为基础,推导了介电泳力的复数表达式.综合分析了影响传统介电泳力和行波介电泳力的主要因素,并建立星型电极和平行电极阵列的二维理论模型,分别作为传统介电泳力和行波介电泳力的微纳粒子操控结构.设置相应的边界条件,利用实部、虚部耦合求解的方法,仿真计算两种电极上的介电泳力分布规律,为实验提供参数依据.以传统介电泳力为基础,利用星型电极进行微纳粒子收集实验;以行波介电泳力为基础,利用平行电极阵列进行微纳粒子的提升与定向驱动实验.对比分析可知,实验与理论以及仿真分析具有较好的一致性.结果表明,微系统中利用介电泳力能够有效地对微纳粒子进行相关操控.

TiB_2-SiC粉末喷雾造粒及其等离子喷涂沉积机理研究

利用喷雾干燥对TiB_2-SiC复合粉末进行造粒,研究了浆料固含量、粘结剂含量及SiC含量对喷雾干燥粉体颗粒形貌等的影响。采用大气等离子喷涂技术,以抛光的石墨为基体,在不同预热温度和不同喷距下对TiB_2-SiC粉末进行粒子收集,研究不同工艺参数对TiB_2-SiC粒子铺展形貌的影响,并制备了TiB_2-SiC涂层。结果表明:当浆料固含量为50%,粘结剂含量为5%,SiC含量为10%时,喷雾造粒获得球形度高、流动性好的TiB_2-SiC粉末;随着基体预热温度的升高,喷距的增大,扁平粒子的溅射逐渐减弱,形成规则的圆盘状粒子;在等离子焰流作用下,TiB_2-SiC粒子熔化加速并与基体发生碰撞,熔融粒子扁平化,急速冷却凝固,不断堆叠、搭接为宏观涂层。