电场中导电液滴电场效应的数值模拟

为研究低电导率导电液滴的电场效应, 采用开源计算流体力学(CFD)软件OpenFOAM, 设计了一种基于漏介质模型(leaky dielectric model)和流体体积(volume of fluid, VOF)法的电流体雾化(electrohydrodynamic atomization, EHDA)求解器, 并将数值结果与Taylor的解析值进行了比较. 模拟结果预测了液滴的变形方式以及液滴内外的环流模式. 研究发现, 在外加电场作用下, 液滴会发生“扁长型”或“扁圆型”变形, 并在内部形成稳定的环流, 液滴只会发生变形, 而不会发生宏观运动; 随着电场强度的增加, 液滴的变形越来越大, 小变形情况下, 模拟值与理论值基本吻合, 验证了数值方法的正确性; 当液滴的变形量较大时, 模拟结果开始偏离理论值, 与实验观察结果一致. 此外, 电导率比值的改变对液滴变形的影响也比较明显, 而介电常数比的改变对液滴变形的影响则不太明显.     

不排水升温–降温过程引起的饱和粉质黏土的热力学响应

通过室内试验,研究不排水条件下反复升温–降温过程引起的饱和粉质黏土的热力学响应。研究表明,在饱和粉质黏土升温–降温的整个作用过程中,试样的温度变化过程在每一个循环内是一致的,而与围压和温度循环次数无关。在每个循环的温度升高过程中,孔隙水压力不断增大并趋于稳定值,且增长趋势类似。同时,归一化最大孔隙水压力随循环次数的增加而增大。在降温过程中,随着温度循环次数的增加,归一化孔隙水压力下降的速率似乎减慢,而残余孔隙水压力则逐渐增大。此外,随着围压的增大,归一化残余孔隙水压力有减小的趋势。随着温度升高,孔隙水和固体颗粒的热膨胀效应导致试样的体积明显增大,而当温度下降时,试样的体积又不断减小并趋于零。     

氧化石墨/钛酸钡/环氧树脂三相复合材料的制备及其介电性能研究

利用浓硫酸、高锰酸钾等强氧化剂制备了氧化石墨, 将其与钛酸钡和环氧树脂复合, 制备了三相复合材料。研究了氧化石墨的添加量对于复合材料介电性能的影响。结果发现在氧化石墨的添加量很少时, 三相复合材料的介电常数显著地高于钛酸钡/环氧树脂两相复合材料, 同时介电损耗仍然维持在较低的水平。钛酸钡/环氧树脂的介电常数为17.7 (20℃, 1 kHz), 当加入3wt%氧化石墨, 介电常数增加到42.6, 介电损耗为0.043。因此该三相复合材料适合用于埋入式电容器的介质材料。最后初步探讨了氧化石墨对复合材料介电性能的影响机理。     

丙酸发酵过程中四种有机酸快速、简便的分析方法

产酸丙酸杆菌在发酵生产丙酸的同时也会伴随有机杂酸的产生,通过对4种有机酸的监测以期调控发酵条件,从而使丙酸高产。应用HPLC的方法分别研究了在不同流动相种类、pH、洗脱条件、流速、柱温条件下四种有机酸的分离状况,建立了快速、简便测定丙酸、乳酸、乙酸和丁二酸四种有机酸的方法。结果表明,色谱柱条件为COSMOSIL 5C18-PAQ（4.6 mm×250 mm）,检测器为紫外检测器,紫外检测波长为210 nm,流动相为K2HPO4缓冲液（0.02 mol/L）和乙腈（0～1%梯度洗脱）,流速1.0 mL/min,柱温25 ℃,进样量10 μL,采用外标法定量。在该条件下各物质线性回归方程相关系数均＞0.999,加样回收率均在95%～105%,精密度实验结果相对标准偏差均＜5.0%,表明该方法准确度高、精密度好,可为丙酸发酵过程中四种有机酸的监控及发酵调控提供数据参考。     

3栋相邻高层建筑上部结构-基础-地基相互作用研究

在同一场地地基上建设多栋高层建筑，应考虑建筑与地基之间的相互影响。利用数值计算方法模拟从基坑开挖到3栋建筑依次建立的整个过程，分析桩筏基础的变形和受力特性以及新建建筑与已建建筑的相互影响等。研究结果表明：已建建筑桩的轴力分布随新建建筑荷载的增加趋于均匀，而其最大值则逐渐减小；基坑开挖的卸荷作用使得基坑开挖面一定范围内应力有所减小；由于附加应力的扩散作用，使新建建筑的基础沉降最大值位置、桩的轴力最大值位置、筏板高应力区域均有向已有建筑物方向偏移的趋势。此外，基坑开挖后，已有建筑物的筏板沉降分布向基坑开挖方向有移动，并产生较明显的附加沉降，并且各种建筑荷载的相互叠加，最终会使基础周边的地面产生一定沉降。     

聚环糊精-碳纳米管有机磷农药生物传感器

通过环糊精的聚合反应及其对碳纳米管的分散作用制备出不溶于水的聚环糊精-碳纳米管复合导电修饰材料,把CNT的稳定性、导电性和催化活性与环糊精分子的包络作用及生物相容性结合起来,得到一种可用于制备电化学生物传感器的碳纳米管-聚合物复合材料.在此基础上,通过优化固定化方法,在该复合材料上固定乙酰胆碱酯酶,制备出了灵敏度较高、线性范围较宽的有机磷农药生物传感器,该传感器可以在1.0～15.0mg/L浓度范围内检测农药甲胺磷的含量,检测下限为0.05mg/L.利用不同扫描速度下的循环伏安数据分析了传感器的电极反应机理,发现该传感器的电极过程由扩散步骤和电子转移步骤混合控制.     

桩土界面软化对桩体极限承载力的影响

变荷载作用下的基础承载性状不同于一般恒载作用的情况,在反复变化的荷载作用下,桩土界面会发生软化,从而降低基础承载力,带来安全隐患。本文利用数值计算方法对桩土界面软化影响桩体承载性状进行分析,考察了影响桩体极限承载力的桩土界面因素界面切向弹簧刚度、界面法向弹簧刚度、界面粘聚力和界面内摩擦角,为更深层次的研究循环荷载作用下的基础承载性状提供依据。     

基于离子交换层析技术提取发酵液中的丙酸

用7种不同性能的阴离子交换树脂吸附发酵液中丙酸,考察了发酵液酸化方式及pH值对吸附量的影响,分析了不同浓度H2SO4的解吸情况,比较了多柱串联组合层析提高丙酸收率的可行性. 结果表明,大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂ZGD630对发酵液中的丙酸吸附量最高,采用H型阳离子交换树脂D001酸化工艺,当pH值由6.5降至3时,ZGD630树脂对发酵液中丙酸的静态吸附量从54.34 mg/g提高至110 mg/g,动态吸附量达152.5 mg/g. 用4 mol/L H2SO4进行解吸,丙酸浓度最高达81.8 g/L,为初始发酵液的2.12倍. 采用3柱串联组合层析时丙酸收率达62.15%,较单柱层析显著提高.