近场聚焦的纳米散射结构研究

为克服以近似理论分析为主的米氏散射方法在研究微粒粒径小于入射光波长情况下带来的局限性,采用了基于数值化模拟的有限时域差分(FDTD)方法对纳米级散射体微粒在近场聚焦光束下发生的聚焦作用进行仿真研究。以聚焦的线偏振光为光源,并将球形纳米空气粒子嵌入固态浸没透镜底面光束聚焦点位置,使用FDTD仿真软件模拟了纳米空气粒子附近的光强分布信息。通过改变相应的仿真条件,选出最合适的纳米散射结构参数,实现了良好的聚焦成像效果。     

基于应力边界条件的超声散射数值模拟

为了更好地反映超声波检测过程中各种缺陷产生的复杂散射波场特性,从无限固体介质的线弹性本构关系出发,用势函数表示波动方程,引入势函数和位移的关系,推导出适用于各种波形的人工截断边界应力的计算公式。采用应力边界条件对固体中超声波的传播进行数值模拟时,介质边界单元体表面的应力大小与分布需满足介质的本构关系和穿过人工边界向外辐射的波动方程,边界节点与内部节点的反应采用相同的积分格式计算。数值算例和实验结果表明,采用应力边界条件的数值模拟结果误差很小,能够很好地反映超声波检测过程中各类缺陷产生的复杂散射波场特性。     

光全散射法颗粒粒径分布测量的改进研究

提出并实验了一种新的光纤型样品池,用于光全散射法测量颗粒粒径及其分布,该样品池的突出特点是消除了池壁散射影响以及容易实现稳定的多波长测试。在颗粒折射率处理方面,引入了洛伦兹色散关系和多波长处理方法,提高了理论的严密性、合理性和实用性。选用公称粒径分别为1.00μm和2.06μm的聚苯乙烯乳胶球标准颗粒做了验证比对实验。结果表明光纤型样品池工作稳定,数据处理显示均值偏差和重复性都小于5%,且优于常规折射率估值方法,体现了改善效果和实用价值。     

离心泵诱导轮的数值模拟

本文概述了离心泵空化（汽蚀）产生的原因及改进的方法。分析了诱导轮在改善离心泵空化（汽蚀）特性上的独特作用,对雳导轮和离心叶轮的结构和性能匹配进行l『研究。并对同一离心泵叶轮分别加装一级诱导轮、两级诱导轮和三级诱导轮的不同结果进行了对比分析。对比分析表明,诱导轮在改善离心泵空化（汽蚀）性能方面效果明显。     

城市排水泵站前池流态的数值模拟研究

城市排水泵站由于受到面积和地形的限制,前池易形成回流、旋涡等不良水流流态。为了优化其水力设计,本文基于雷诺平均N—S方程和RNGκ-ε模型,对压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对城市排水泵站前池在各不同设计工况下的流态进行了全流场模拟。计算结果揭示了城市排水泵站进水池内部存在复杂水流流态,研究结果可以用来为城市排水泵站前池的优化设计提供依据,具有一定的工程设计参考价值。     

亚微米液体颗粒计数器的关键技术研究及应用

亚微米液体颗粒计数器是一种应用于半导体、电子等领域进行超纯水、超净液体的颗粒污染程度检测的主要仪器。基于光散射原理,采用半导体激光器作为光源,以雪崩光电二极管作为光电转换元件,以比较器实现颗粒物粒径的甄别,以计数芯片实现单个粒径颗粒的统计,以嵌入式芯片实现不同粒径颗粒的统计,开发了一种可实现检测液体中0.2μm粒径的不溶性颗粒计数器,并通过测试纯水、光刻胶等溶剂与进口检测仪器相比误差<1%,达到替代进口的目的,实现高端颗粒计数仪器的国产化。     

角度加权对动态光散射信号噪声影响的抑制作用

在动态光散射技术中,光强自相关数据中信号噪声对测量结果的影响,主要取决于颗粒粒度反演算法。在多角度测量时,角度加权则成为左右噪声对测量结果影响的又一重要因素。本文在多角度动态光散射角度加权机理分析的基础上,研究了光强均值和迭代递归角度加权方法对测量信号噪声影响的抑制作用。结果表明,无信号噪声时,对于单峰小粒度分布,迭代递归方法加权对小颗粒粒度分布略有展宽;对于中、大颗粒,光强均值法进行角度加权所得的峰值误差略有增大;随着噪声的增加,迭代递归法加权所得反演结果的性能指标无显著变化,而光强均值法进行角度加权所得结果的峰值误差和分布误差均呈显著增大的趋势。306/974 nm标准双峰颗粒体系光强均值法和迭代递归法的反演峰值误差分别为0.170/0.121,0.092/0.097,迭代递归法峰值位置更准确,能够验证模拟数据的结论。迭代递归法通过各个散射角逐次反演和比较粒度分布重新计算角度权重,这种通过角度权重更新的“修正”作用,在很大程度上抵消了噪声导致的粒度分布误差,从而显现出抵御噪声影响的“去噪”性能。因此,在测量噪声较大的环境下,宜采用迭代递归方法进行多角度加权。     

气相色谱-质谱离子源内气体密度的数值分析

利用计算流体力学法,对气相色谱-质谱联用仪电子轰击离子源内的气体分布进行数值分析,计算进样毛细管插入离子源不同深度,以及毛细管不同孔径时离子源内气体的分布状态,并讨论毛细管插入深度以及毛细管孔径对离子源内气体分子密度分布的影响。结果表明,毛细管插入离子源特定深度时,离子源离子化区域密度最大。不同孔径的毛细管对离子源密度影响不大。本工作以气体场理论为基础,分析离子源内气体分布状况,为研究气体密度分布对离子源电离效率的影响提供分析方法。     

聚丙烯腈纤维热稳定化过程的光电离质谱研究

利用热解-单光子电离飞行时间质谱(Py-SPI-TOF MS)和热重-质谱(TG-MS)联用仪研究了聚丙烯腈（PAN）原丝在氮气和空气两种气氛下的热稳定化过程。结果表明,PAN原丝在发生热失重之前便已形成部分环化结构,随着温度的升高,PAN原丝在氮气气氛下呈现出2个热分解阶段：第1阶段为线型分子链的断裂以及含氮小分子的脱除,主要生成HCN、NH₃、丙烯腈单体、二聚体以及三聚体等热解产物;第2阶段为环化结构的热裂解,伴随着较多成环化合物和轻质烯烃的产生。而在空气气氛中,氧化作用有利于环化结构的形成和稳定,明显抑制了第2阶段的热分解。此外,较慢的升温速率也有助于环化结构的形成。依据光电离质谱实时在线的研究结果,证明了氧气和温控条件在PAN原丝热稳定化过程中具有关键性作用。     

强光辐照下主镜表面散射引起的视场内杂光分布

在强光辐照情况下,主镜表面粗糙度产生的散射是引起反射系统视场内杂散光的主要因素之一.本文针对主镜的散射,提出了一种简单的处理方法.采用双向散射分布函数(BSDF)描述散射的角分布特性,推导了平行光平行于光轴人射时主镜焦平面上的散射光强分布表达式,并将其与衍射光强分布表达式联立,得到了焦平面上以几何像点为中心,散射与衍射...     

激光散射粒子动态相位多普勒分析系统

研究和建立了以几何光学近似光散射理论为基础的激光相位多普勒空间干涉条纹模型。计算得到了微粒对激光散射的空间相干条纹图形与粒径及散射参数的依从关系。将其应用于研制的双检测器相位多普勒实验系统,给出了系统功能和典型的实验结果。     

基于CFD-DPM的大规模颗粒-流体系统数值仿真与分析

大规模复杂颗粒-流体系统主要运行参数与多物理场形态的关联机制不清晰,试验研究方法难以对这些运行参数和质量特性之间的耦合关系进行精准描述。为了探究大型立磨运行过程中多物理场耦合工作机理,通过构建粗粒非解析CFD-DPM耦合模型进行数值模拟,分析主要运行参数对立磨流场、颗粒分级、粒度分布以及成品质量的影响,模拟结果与实际工况运行结果吻合度较好,验证了所建数值计算模型能够有效地模拟出大规模颗粒-流体系统的动态选粉过程。结果表明,系统风量与选粉机转速直接影响着立磨离心分级的切割粒径与成品细度,当其它参数不变,随着系统风量增大切割粒径值变大、成品比表面积越小;当只改变选粉装置转速,切割粒径随着转速增大而减小、成品比表面积越大。     

纳米体系粒度分布的X射线小角散射表征

本文简要介绍了国内外有关粒度分析标准的制定状况；重点描述了X射线小角散射法测定纳米粉末粒度分布的基本原理，数据处理方法和结果的实验验证；并对该分析方法的特点和若干相关问题进行了讨论。     

基于米氏散射理论的激光粒度仪的介绍

微小颗粒的柱径测量是一个十分有意义的研究领域。在依据不同测量原理开发的各种测量仪器中，本文主要介绍了目前最通用的基于米氏散射理论的激光拉度仪的原理、发展历史以及发展现状，列举了国内外众多生产厂家开发的相关产品。     

用激光散射法非接触在线检测表面粗糙度

介绍了基于光散射原理的激光测量装置非接触在线检测表面粗糙度的测量原理及测量头设计方案。调制光源、双光束、与测量光路同轴的高压喷气流、窄带滤波电路等设计可提高信噪比 ,增强抗干扰能力 ,可实现Ra2～ 1 0 0nm的表面粗糙度在线检测     

液压滑阀配合间隙固体颗粒侵入及分布的数值模拟

针对液压滑闽因油液污染而卡滞的问题,利用Fluent中的欧拉多相流模型对带阀芯阀体配合间隙的滑阀内流场进行固液两相流二维数值计算.研究发现:固体颗粒在阀口下游的间隙入口处浓度较高,颗粒在旋涡离心力和间隙两侧压差作用下侵入配合间隙;固体颗粒在旋涡中心分布较少,而在旋涡边缘区域浓度较高;随着固相颗粒的密度和颗粒粒径的增大,间隙内的固相体积分数逐渐增大.     

基于面阵CCD的散射式激光粒度测量方法研究

研究了基于CCD传感的激光粒度测量方法和优化。在系统设计和实验参数优化基础上,设计了CCD传感器的光环尺寸,并基于Mie散射理论,建立了理论计算模型,计算了待测颗粒的理论光能分布。对标称粒径为10.9μm和57.9μm的聚苯乙烯乳胶标准颗粒进行实验,获得颗粒散射光能分布图像,提出了一种新的光环中心确定方法,并由编写的图像处理程序分析散射光能分布。颗粒粒径的反演结果与标称尺寸比较表明,用此测量方法得到的颗粒散射光能分布与其理论分布较一致,稳定性与重复性较好。     

脉冲激光光屏法观测高速电弧喷涂飞行金属粒子形态

采用脉冲激光光屏法对飞行粒子进行测量，可以确定粒子在飞行过程中的尺寸、分布、几何形状等参数，并能分析出粒子的雾化过程，对分析电弧喷涂过程有一定的理论意义。实验结果表明，采用脉冲激光光屏法观测铝丝材高速电弧喷涂时的飞行粒子是行之有效的方法，它能有效消除环境的干扰、揭示粒子场的状态、突出粒子信息，影像清晰，通过对图像分析，可得到高温、高速飞行的粒子在不同阶段的尺寸、形态、分布情况的信息，以便对高速电弧喷涂过程进行控制，使喷涂层的质量进一步提高。     

Numerical Study of Impact Behaviors of Angular Particles on Metallic Surface Using Smoothed Particle Hydrodynamics

Modeling and studying the impact behaviors of angular particles is critical in understanding the mechanisms of erosive wear on solid surfaces. This article focuses on effective mesh-free model based on the smoothed particle hydrodynamics (SPH) method to simulate impacts of angular particles on metallic surfaces. The predicted results are compared with the available experimental data, and good agreement has been achieved. Our simulations under different incident conditions successfully reproduce the general impact behaviors of angular particles, including rotating behavior and rebound behavior, which enables detailed examinations of erosion mechanisms. We find that the rotating behaviors are mainly determined by initial orientation and impact angle, whereas impact velocity has little effect. For backward impact involving a prying-off action, there generally exsits a critical impact velocity below which the cutting process would never be finished, which may result in a rebound angle greater than 90°. Further, multiple and overlapping impacts are simulated to reveal the effect of a pre-created crater on the subsequent impact. The results demonstrate the ability of the present model to handle the extremely deformed surface by overlapping impacts. The proposed SPH model and the present study could be useful in the study of erosive wear on the surface of metal devices that carry granular substances.     

纳米和微米SiO2颗粒对PPESK复合材料摩擦学性能的影响

用热压成型法制备了纳米、微米SiO2填充聚醚砜酮(PPESK)复合材料,考察了复合材料的硬度和抗弯强度,并研究了干摩擦条件下纳米、微米SiO2颗粒对复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电镜观察分析了复合材料磨损表面形貌及磨损机理。结果表明：干摩擦条件下,纳米SiO2填充PPESK主要是轻微的磨粒磨损;而微米SiO2填充PPESK主要是严重的磨粒磨损。