塑料在高频等离子体中的热解气化研究

采用高频电容耦合等离子体对塑料聚乙烯进行热解处理,重点考察热解气体产物的分布及组成,结果表明,热解产物中包括可燃气和热解碳黑,几乎没有发现焦油产生.高频N2等离子体热解时,热解气体中主要成分为H2、CH4以及其它有机小分子;进入气体中的C转化率低,而H转化率高.当采用水蒸汽等离子体热解时,热解除产生大量H2、CH4外,还有CO以及其它有机小分子气体产生,同时进入气体中的C转化率提高.     

外加电压参数对大气压等离子体射流形貌的影响

大气压等离子体射流可以在开放的空气环境中产生富含多种活性粒子的低温等离子体羽,在材料合成、表面改性、生物医疗、环境保护等多种领域具有广泛的应用前景. 等离子体羽的形貌与活性粒子的时空分布有关,研究其形貌对等离子体射流的应用具有重要意义.针对目前等离子体形貌还不够丰富的问题,本文利用氩气等离子体射流,通过改变外加电压参数(电压峰值、驱动频率和偏置值)产生了几种形貌的等离子体羽(弥散圆锥状、丝加晕形、念珠串状和空心锥状),从而进一步丰富了等离子体羽的形貌.通过对比放电的电压和发光信号波形,发现除丝加晕形等离子体羽外,其他3种等离子体羽在每个外加电压周期均放电1次.不同的是,弥散圆锥状和念珠串状等离子体羽的放电出现在电压负半周期,为负放电.而空心锥状等离子体羽的放电出现在外加电压正半周期,为正放电.丝加晕形等离子体羽每个电压周期存在1个负放电和1个正放电.此外,还利用高速成像设备对这几种形貌等离子体羽的时空演化进行了研究.相关结果表明,负放电对应负流光的传播过程,而正放电对应正流光的过程.视觉上不同形貌的等离子体羽是正流光、负流光及其组合时间叠加的结果.本文的结果对大气压等离子体射流中等离子体羽形貌的深入研究及流光动力学的进一步发展均具有重要价值.     

旋流对等离子体反应器内传热与流动的影响

为满足大气压气体放电热等离子体先进材料加工的要求,研究了当等离子体发生器出口处存在旋流流动时,旋流效应对有反向载气注入条件下等离子体反应器内传热与流动特性的影响.在所研究的参数范围内的计算结果表明:旋流对等离子体的轴向运动有抑制作用,且有助于强化等高子体射流与反向载气的混合,从而影响反应器内的传热与流动特性以及发生器出口与反向载气喷营出口之间所形成的滞止平面的位置;而且随着旋流数的增加,旋流对等离子体轴向运动的抑制作用也会增强.     

Spheroidization of silica powders by radio frequency inductively coupled plasma with Ar-H2 and Ar-N2 as the sheath gases at atmospheric pressure

Amorphous spherical silica powders were prepared by inductively coupled thermal plasma treatment at a radio frequency of 36.2 MHz.The effects of the added content of hydrogen and nitrogen into argon (serving as the sheath gas),as well as the carrier gas flow rate,on the spheroidization rate of silica powders,were investigated.The prepared silica powders before and after plasma treatment were examined by scanning electron microscopy,X-ray diffraction,and laser granulometric analysis.Results indicated that the average size of the silica particles increased,and the transformation of crystals into the amorphous state occurred after plasma treatment.Discharge image processing was employed to analyze the effect of the plasma temperature field on the spheroidization rate.The spheroidization rate of the silica powder increased with the increase of the hydrogen content in the sheath gas.On the other hand,the spheroidization rate of the silica power first increased and then decreased with the increase of the nitrogen content in the sheath gas.Moreover,the amorphous content increased with the increase of the spheroidization rate of the silica powder.     

电感耦合等离子体质谱法测定植物灰分中稀土元素

根据植物示踪地球化学找矿理论, 建立植物中稀土元素的分析方法, 为植物示踪地球化学找矿寻求快捷可靠的新手段. 采用高温灰化植物样本, 氢氟酸-盐酸-硝酸-硫酸一次溶解植物灰分, 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定15种稀土元素. ICP-MS法可以减少化学分离富集的复杂操作程序引进的 误差, 操作简便, 检测快速, 以国家标准物质GBW07603检验方法的准确度, 结果与标准 值相符, 该方法的准确度用相对误差衡量在3.00%~14.10%之间, 精密度（RSD, n=8）在3.22%～20.00%之间.     

等离子体激励参数对圆柱绕流影响的风洞实验研究

为研究等离子体的激励参数对圆柱绕流的影响,在低速风洞中进行介质阻挡放电(DBD)等离子体激励控制圆柱绕流的实验。风速V_∞=8 m/s,基于圆柱直径的雷诺数Re=8.6×10~4。圆柱绕流的烟线流动显示、圆柱壁面和尾迹压力的测量和分析表明脉冲激励参数的变化对圆柱绕流的影响在尾流宽度、壁面静压分布、圆柱阻力、尾迹压力分布三方面均有所体现。激励频率在400 Hz左右时流动控制效果最佳。占空比在40%~80%范围内,流动控制效果较好。激励电压在9.2~13.2 kV区间内存在放电启动的临界电压值,在22~25.5 k V范围内激励效果最优。边界层分离点附近区域,激励对壁面静压和流速的影响较为显著。     

氩氢摩尔比对直流电弧等离子体喷射法等离子体放电特征影响的计算

假定氩-氢等离子体处于局部热力学平衡状态,利用理想气体分子运动论和经典查普曼-恩斯科格( Chapman-Enskog)方法,在获取符合直流电弧等离子体喷射法实际工况的等离子体热力学和输运参数的基础上,基于FLUENT软件进行二次开发,添加电磁场相关的电流连续方程、安培定律等方程及洛伦兹力、焦耳热等源项,模拟研究氩氢摩尔比对等离子体放电特征影响规律。结果表明：在气压为8 kPa,工作电流150 A,氩氢摩尔比由3：1降至1：3时,等离子体最大流速由829 m· s-1增至1127 m·s-1,最高温度由20600 K逐渐降低至16800 K,电弧对基体的加热能力逐渐增强的同时使基体表面温度均匀性变差。在其他条件不变的前提下,氩氢摩尔比为1：2时能获得适宜金刚石生长且相对均匀的基体表面温度。     

大功率IGBT特性及在变频器中应用研究

目的为能够更全面透彻地理解绝缘栅双极晶体管(IGBT)的结构、特性及应用中的注意事项,正确选择和使用IGBT器件及其系统,更好地将IGBT应用于变频器中。方法具体深入地分析IGBT特性,从实践出发对IGBT在变频器方面的应用进行研究。结果详尽分析了IGBT的静态和动态特性、擎住效应、安全工作区等,并从系统构成和实际应用角度对影响IGBT特性的主要因素进行了分析研究;探讨了IGBT在变频器应用中被易损坏的原因及解决的措施。结论 IGBT的结构、特性及应用的深入理解对正确选择该器件有一定的实用价值。     

杂质粒子对二维尘埃等离子体系统相变的影响

利用分子动力学模拟研究了杂质粒子对二维尘埃等离子体系统的影响.分别计算了平均平方位移,两体相关函数来分析系统的机构特性.结果表明,在参数范围内,杂质的含量以及杂质的质量和电荷的大小都会减慢系统的相变.杂质粒子在质量和电荷上都小于背景的尘埃粒子.     

圆盘近尾迹中低频不稳定特性研究

利用大涡模拟(LES)和热线实验测量手段,采用小波分析及FFT方法对Re=104的圆盘近尾迹中的特征频率进行了捕捉,着重对低频不稳定性进行了研究.LES和热线实验结果表明,圆盘近尾迹中除对应于剪切层Kelvin-Helmholtz不稳定的高频率StKH≈1.6和大尺度涡旋脱落频率StV≈0.14外,还存在两个低频率:StL1≈0.02和StL2≈0.03.进一步对导致低频不稳定性的物理机制进行了分析,发现低频率StL1≈0.02与涡旋脱落周向旋转有关,而低频率StL2≈0.03与回流区的伸缩运动有关.本研究合理解释了目前钝体绕流低频数值分散的原因.     

侧入式搅拌槽中桨叶参数对流场及功率影响的数值模拟

运用计算流体力学(CFD)技术对不同桨叶参数的侧入式搅拌槽内流场进行了数值模拟。模拟结果表明：搅拌槽内流场产生分层现象,下层流场为内部围绕搅拌槽中心的环形上升流和外部沿搅拌槽壁面的低速下降流组成的高速循环流,上层流场为与下层流场方向相反的低速循环流;在相同搅拌功率输入下,增大桨叶直径能够增加搅拌槽底部流体的动能,但会抑制搅拌槽上部流体的动能;叶片倾角为45°时桨叶的轴流性能最好,叶片个数为4时桨叶的搅拌效率最高。     

两种分析溶液介质中ICP-MS测定大洋多金属结核中多种元素的比较

两个多金属结核标准物质（GSPN－2和GSPN－3）经HF－HNO3－HCl消解后，分别制成介质为2％HCl和2％HNO3的分析溶液。用相应介质的标准工作溶液分别绘制校准曲线，在相同最佳化仪器操作参数下应用ICP－MS测定了GSPN－2和GSPN－3中元素的含量。结果发现，对GSPN－2和GSPN－3，采用2％HNO3介质分析溶液时所研究的27种元素（Ba、Ce、Co、Cu、Dy、Er、Eu、Gd、Ho、La、Li、Lu、Mo、Nd、Pr、Sb、Sc、Sm、Tb、Th、Tm、U、V、W、Y、Yb和Zn)都胡准确测定；但是，采用2％HCl介质分析溶液中，在这27种元素中只有18种元素（Ba、Ce、Dy、Er、Eu、Gd、La、Li、Mo、Nd、Pr、Sb、Sm、U、W、Y、Yb和Zn)能准确测定。可见，用HF－HNO3－HCl消解并转换为硝酸介质分析溶液的样品处理方法，更适用于ICP－MS分析大洋多金属结核样品。     

双波群产生的低频波浪的实验研究

对五个不同海岸坡度（1：20、1：40、1：60、1：80和1：100）,进行双波群产生低频波浪的物理模型实验研究,研究所产生低频波浪的特征。结果表明,低频波浪的个数对大于1：80坡度的海岸是2个,而对1：100坡度的海岸是1个;低频波浪的波峰时间间隔近似等于波群周期;波谷时间间隔与波高无关,但依赖于波群周期和海岸坡度,本文根据实验结果给出该依赖关系的表达式。     

基于多场耦合的重载柴油机气缸盖优化设计

为了降低柴油机气缸盖的热负荷,以重载柴油机气缸盖为研究对象,进行了缸盖底部温度测量实验,并建立了发动机一维工作过程计算与缸盖内三维流动、传热与应力的多场耦合仿真模型,在此基础上提出了优化鼻梁区冷却通道尺寸并削薄缸盖底板的优化设计措施.结果表明:改进措施使该气缸盖的最高工作温度由336.3℃降低为325.7℃,最大热机耦合应力由498 MPa降低为491 MPa,有效降低了气缸盖的热负荷.     

涡流空气分级机内湍流涡频谱对其性能的影响

依据湍流基本概念和涡频谱基本理论 ,讨论了涡流空气分级机内不同频率、不同尺度的湍流涡对物料分散和分级精度的影响 ,提出高频脉动的小尺寸湍涡有利于团聚体解吸、粉料的分散 ,能提高物料分级精度和分级效率。在不改变转笼外边缘和导流叶片内边缘间环形区宽度的情况下 ,通过在转笼外边缘分别沿径向叶片圆周呈90°角对称加四根杆 ,改变环形区湍流涡频谱分布 ,增加高频小湍涡 ,使得分级精度指数分别从 0.71,0.62提高到0.80 ,0.76 ,相对提高 12.7%和 22.6 %。     

基于水热耦合平衡的塔里木盆地绿洲的年蒸散发

为了分析中国塔里木盆地沙漠绿洲的水资源转化消耗规律,建立了绿洲水热耦合平衡模型。该模型以年灌溉引水量和降水量之和作为绿洲年可供水量,采用傅抱璞公式将Budyko假设推广。以塔里木盆地绿洲的5个大型绿洲1971—2004年的年降水、灌溉引水、径流和潜在蒸散发资料,验证了水热耦合平衡关系。分析了年蒸散发规律和土地利用变化对模型参数的影响。拟合了阿克苏河绿洲的估算模型参数的经验公式。     

隔板对燃烧室压力高频自激振荡的抑制作用

隔板在抑制液体火箭发动机高频燃烧不稳定性方面具有重要作用。该文研究隔板对液体火箭发动机中自激高频燃烧不稳定性的抑制作用机理。在初边值条件不施加任何激励的情况下,首先对无隔板的液氧/煤油模型发动机中的气液两相非稳态燃烧过程进行数值模拟,获得的燃烧室压力和流向平均速度与实验结果相符,并得到了燃烧室中的压力自激振荡。研究了隔板对这种压力自激振荡的抑制作用,并分析了压力波随时间的传递与演化过程。结果表明:无隔板燃烧室中发生了高频不稳定燃烧,频谱分析显示其具有1阶横向振型与2阶纵向振型;引入隔板后,燃烧室中的压力振荡减弱,且其横向振型消失,只有2阶纵向振型。结合燃烧室中压力波的传递和演化过程进行分析可知,压力自激振荡源主要出现在头部附近的区域,隔板的加入可以有效抑制压力波的横向传播,并提高激发不稳定燃烧所需的能量,从而抑制燃烧不稳定性的发生。     

介质参数对多孔介质腔内自然对流换热的影响

采用局部非热平衡模型,对非热平衡多孔介质方腔内的非达西自然对流进行了数值研究,采用Brinkman-Darcy-Forchheimer模型描述多孔介质内的流动,研究在不同参数条件下,即Pr、Da、空隙率φ、Ra等参数的不同取值下,有效导热系数比γ及无量纲容积换热系数H对多孔介质自然对流换热的影响,研究表明:γ的增加会削弱方腔内自然对流换热;ε、Da数的增大能够增加流体相平均Nu数,而对于固体相则有降低的作用;综合表明,只有在γ取值达到10.0以上时,局部热平衡假设才能得以成立。     

Influence of process parameters on the microstructural evolution of a rear axle tube during cross wedge rolling

In the shaping process of cross wedge rolling (CWR), metal undergoes a complex microstructural evolution, which affects the quality and mechanical properties of the product. Through secondary development of the DEFORM-3D software, we developed a rigid plastic finite element model for a CWR-processed rear axle tube, coupled with thermomechanical and microstructural aspects of workpieces. Using the developed model, we investigated the microstructural evolution of the CWR process. Also, the influence of numerous parameters, including the initial temperature of workpieces, the roll speed, the forming angle, and the spreading angle, on the grain size and the grain-size uniformity of the rolled workpieces was analyzed. The numerical simulation was verified through rolling and metallographic experiments. Good agreement was obtained between the calculated and experimental results, which demonstrated the reliability of the model constructed in this work.     

径向振动压电陶瓷薄圆盘振子的机电等效电路与共振频率研究

对轴向极化压电陶瓷薄圆盘振子径向振动进行了理论和实验研究.推出了其机电等效电路,得出了振子共振和反共振频率方程,探讨了振子共振和反共振频率与材料参数之间的依赖关系,给出了压电陶瓷薄圆盘振子的共振及反共振频率与其泊松系数之间的解析关系.实验结果与理论计算符合较好.