垂直激励下的二段复合颗粒链研究

实验研究了二段复合颗粒链在垂直振动激励下的动力学特性. 通过对颗粒链整体的运动状态以及与之相关的相位差、膨胀尺度、质心位移以及能量的分析发现, 不同颗粒排布组合在实验中表现出的特性有很大差别. 我们认为产生这一现象的原因在于不同颗粒段交界处界面效应的存在. 界面效应在不同的颗粒排布下造成不同的能量分布, 从而导致颗粒链出现不同的运动状态.     

两种不同结构的混合流体局部行波对流斑图

通过流体力学基本方程组的二维数值模拟,探讨了长高比?=20的矩形腔体中有较强Soret效应的混合流体对流中的局部行波的形成及含有缺陷的局部行波的动力学特性.当分离比?=?0.60时,在分叉曲线的鞍结分叉点附近相对Rayleigh数为r=1.926~2.074的范围内,出现了无缺陷局部行波.然后,随r逐渐增加,系统由无缺陷局部行波过渡到含有缺陷的局部行波并在r=2.075~2.224的范围内形成稳定的含有缺陷的局部行波.局部行波对流的宽度随r增加而增加,并在r=2.075处随着对流斑图的转变突然加宽.再随r增加,含有缺陷的局部行波失去稳定,对流控制整个腔体并演化成有缺陷的行波.有缺陷的局部行波是我们发现的新型对流结构.有缺陷的局部行波的形成依赖于局部行波的对流宽度.在具有缺陷的局部行波存在范围内,这种缺陷出现的周期随r增大而增加.     

颗粒介质中探测地震前兆和前兆应力-应变传播模型

使用埋设于土层沙坑中的应变传感器, 探测到地震前兆信息, 确定其对应特定地震. 通过模拟实验与实际探测进行对比, 表明所探测的信息是地层中的应变. 依据颗粒物质的特 性和运动规律, 分析了用此方法探测前兆应变信息敏感的原因, 并提出了地震前兆应力-应变传播模型. 地壳岩石层由板块、断层和其间的断层泥构成, 在地震前兆应力-应变传播准静 态力学问题中, 地壳岩石层应作为大尺度的颗粒体系处理. 孕育地震的作用力使附近岩石层 块产生滞滑(stick-slip)移动, 并渐次推动其他岩石层块滞滑位移, 层块位移的切变作用导致土层挤压形变. 沙坑中沙子的离散态特性使传感器对形变信号有良好响应, 从而可探测这种地震前兆信息. 通过对地层中应力-应变传播物理机制的分析, 也解释了在岩石中难以测量 到地震前兆应变信息的原因. 所提出的原理和方法为浅源地震前兆信息探测提供了新途径.     

纳米颗粒表面活性剂对T型微通道中液滴分裂的影响

液滴分裂是微通道中获得单分散小尺寸液滴的重要方法,纳米颗粒表面活性剂能够包裹液滴,是制备功能胶囊的潜在技术手段,研究纳米颗粒表面活性剂作用下的液滴分裂行为对于获得尺寸更小、分散性更好的功能液滴具有重要意义.本文通过微流体可视化实验和理论分析方法,研究纳米颗粒表面活性剂对液滴分裂的影响规律.在纳米颗粒表面活性剂作用下,液滴分裂存在阻塞分裂、过渡态分裂、非阻塞分裂、不分裂4种状态;通过分析液滴颈部宽度随时间的变化关系,得出纳米颗粒表面活性剂对液滴分裂的影响机理,即通过降低界面张力影响挤压颈缩速率;通过分析基于液滴尺寸与毛细数的液滴分裂状态分布相图,建立了液滴阻塞分裂与非阻塞分裂的临界转化理论模型.     

纳米颗粒表面活性剂对多孔介质中黏性指进现象的抑制

多孔介质中不稳定的两相驱替会导致黏性指进现象,对实际工业中的两相流动过程产生不利影响.已有文献证明水相中的表面功能化纳米颗粒和油相中的功能化基团聚合物可以在油水界面发生反应生成纳米颗粒表面活性剂,降低界面张力并诱发界面黏弹性.本文提出使用纳米颗粒表面活性剂抑制多孔介质中黏性指进的新方法,通过微流体可视化实验,研究了纳米颗粒表面活性剂对多孔介质中驱替界面特性的影响规律.结果表明,纳米颗粒表面活性剂可以有效抑制多孔介质中的黏性指进现象,驱替效率对比纯水纯油提高了约2.5倍.通过分析基于不同毛细数与黏度比下的驱替模式分布相图,得到了多孔介质中纳米颗粒表面活性剂稳定驱替和黏性指进两种驱替模式的转变界限,证明纳米颗粒表面活性剂驱替对比纯水纯油大幅提高了黏性指进出现的临界毛细数和黏度比,在不同的参数范围内对黏性指进都有显著的抑制作用,为多孔介质中黏性指进的抑制提供了新的思路.     

具有周期结构的垂直激励系统中颗粒物质隆起的形成和输运

在外加垂直激励条件下, 存在周期底部结构的槽中, 实验观察到颗粒物质隆起的形成和输运. 槽的底部结构有两种. 一种为由10个矩形凸起构成的周期状. 外加激励较弱时, 槽中形成多个小隆起, 其个数与底部凸起的个数相同, 并且小隆起均位于底部凸起上方, 与底部凸起一一对应. 外加激励较强 时, 颗粒系统随着外加激励参数的变化呈现3种不同的状态, 单个大隆起、大隆起加小波浪和大隆起加剧烈波浪. 实验测量了这3种状态对频率f和加速度G 的依赖关系. 为了研究出现波浪现象时隆起内部的输运情况, 在隆起中掺入示踪颗粒, 用高速相机记录其运动轨迹, 观察到隆起的内部存在着局部对流, 而这是平底槽中所没有的. 另一种底部结构为单一台阶状, 实验观察到隆起向台阶方向输运的现象, 我们认为气压差是该现象产生的主要原因.     

光系统Ⅱ水氧化中心Mn4Ca簇中μ4-O5原子的指认

光系统Ⅱ水氧化中心Mn4Ca簇的结构最近取得了重要进展,但其μ4-O5原子由于受周围金属离子的影响以及X射线的破坏作用,对其指认尚缺乏必要的实验和理论依据.本文合成出一个与Mn4Ca簇的电性和配位环境类似的Mn配合物,其中含有2个μ4-O原子,它们与金属离子之间的距离在1.89～2.10范围内,比光系统Ⅱ晶体结构中Mn4Ca簇的μ4-O5原子与金属锰离子间的距离(2.40～2.61)短～0.5.此外,对Mn4Ca簇的DFT理论研究显示,无论是μ4-O还是μ4-OH,O原子均会偏移4个金属离子的中心位置,其与4个金属离子的距离差异达0.7～1.0,这些均与光系统Ⅱ的晶体结构明显不符.这些结果显示光系统Ⅱ晶体结构中Mn4Ca簇的4-原子不可能是μ4-O,μ4-OH或μ4-OH2,我们对它的指认提出了质疑.