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关键词： 密度   粘度   表面张力   离子液体  

摘要： 吸收式热泵可以对低品位能源进行转换,得到所需要的高品位能源。热泵对能源的再利用,工业废热的回收以及对环境的保护都具有重要意义。而对热泵工作效率影响最大的因素则是吸收制冷工质对,由于常用的两种工质对NH/HO和Li Br/HO都有一定的缺陷,因此,寻找新型的制冷工质对成为近年的研究热点。离子液体作为一种新型绿色溶剂,由于其具有蒸汽压较低、稳定性高、可设计性等优点,近年来备受关注。鉴于离子液体的优越性,本文测量了溴化锂(Li Br)水溶液、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐([BMIM][SCN])、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐([CMIM]Br)、1-丙基-3-甲基咪唑溴盐([CMIM]Br)和1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([CMIM]Br)5种离子液体水溶液的密度、粘度及表面张力,并对测量结果进行了分析与计算。常压下,采用电子密度仪与乌氏粘度计分别测量了303.15-343.15 K温度范围内上述六种二元混合水溶液的密度值和粘度值;采用全自动表面张力仪在283.15-323.15 K温度下测量了上述溶液的表面张力值。首先,利用卡尔费休仪测量了离子液体的水分,根据实验要求,每次测量离子液体物性前,用旋转蒸发仪将离子液体进行干燥去除水分,离子液体经干燥处理后可用于热物性数据的测量。密度测量实验结果表明,随着温度逐渐升高,溴化锂及离子液体体系的密度值线性减少,而且,阴离子相同时,咪唑环上碳原子数量越多,密度值越小;最后,利用密度数据计算了混合体系的摩尔体积与过量摩尔体积,发现密度数据关联较好。粘度测量实验结果表明,体系的粘度随温度升高而降低,本文所研究的离子液体的粘度远大于水与溴化锂的粘度,另外,随着咪唑环上碳原子数量的增加,粘度也逐渐变大;用粘度模型对粘度实验数据进行了关联,且关联结果较好。最后根据粘度数据计算了不同体系的能量势垒(E),讨论了混合流体中粒子的迁移能力。表面张力的研究结果发现,混合体系的表面张力值与温度成反比,即温度越高时表面张力越小,离子液体的表面张力低于溴化锂的表面张力;离子液体混合物的表面张力随着咪唑环上碳原子个数的增加而下降;根据表面张力数据计算了离子液体体系的表面熵与表面焓,由熵和焓值分析比较了几种离子液体的表面有序性。本文研究了溴化锂及5种离子液体的热物性,丰富了溴化锂及离子液体的物性研究数据,为溴化锂及离子液体的应用与开发奠定了一定的基础。

关键词： N,N-二甲基环己胺   醇   二元体系   密度   表面张力  

摘要： 近年来温室效应愈发严重,已经影响到了人类的生产和生活。作为主要的温室气体,CO引起了全世界的关注。其中,研究最多的是CO的化学吸收。胺由于吸收速度快,价格低廉,容易回收等优点,是最有应用价值的化学吸收剂。然而,单胺溶剂的高碱性容易腐蚀设备,高黏度导致吸收效率降低。为了解决这些问题,可以在单胺溶剂中引入小分子溶剂,例如水和醇等。为了更好地研究含胺混合溶液对CO的捕集吸收过程,获得一些热力学数据(例如密度,表面张力和黏度等)是很有必要的,因为其可以提供有关分子结构和两种化合物之间相互作用的信息。本论文选择了N,N-二甲基环己胺(N,N-dimethylcyclohexylamine,DMCHA)+醇的混合溶液进行研究,为CO的捕集吸收过程提供更多的热力学数据。本论文的主要内容如下:(1)利用U型震动管密度计,在(288.15-323.15)K、x =(0-1)范围内测量了二元混合体系DMCHA+正戊醇(正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇或正癸醇)的密度。实验首先测量了七个纯组分化合物在相同实验温度条件下的密度并与文献值进行比较,偏差在0.2%以内。纯组分密度大小顺序为:DMCHA>正癸醇>正壬醇>正辛醇>正庚醇>正己醇>正戊醇。然后系统地测量了二元混合物的密度,并根据实验数据计算了热膨胀系数、过量摩尔体积以及表观摩尔体积等一系列体积性质。结果表明:六个混合系统的过量摩尔体积值均为负值(-1.08961-0 cm·mol),且过量摩尔体积均在x =0.4左右出现最小值;此外,利用Redlich-Kister多项式方程对过量摩尔体积进行关联,最大偏差为0.0187;最后从分子大小和分子间相互作用(DMCHA和醇之间的色散力以及氢键)的角度,分析和讨论了过量摩尔体积的变化规律。当DMCHA的摩尔体积大于烷基醇时,氢键的形成对过量摩尔体积起主导作用,过量摩尔体积值大小顺序为:DMCHA+正戊醇DMCHA+正壬醇>DMCHA+正癸醇。(2)利用BZY-2型全自动表面张力仪,在(293.15-323.15)K的温度区间内测量了DMCHA+正戊醇(正己醇、正庚醇、正辛醇、正壬醇或正癸醇)二元混合物的表面张力。首先测量了七个纯组分的表面张力,并将实验值与文献值进行比较,除DMCHA外偏差均在4.75%以内。然后系统地测量了二元体系的表面张力,实验数据显示:二元体系的表面张力值均随着温度的升高而降低,随着x 的增大而增大。最后根据实验数据计算了二元体系的表面张力偏差(δγ),在所研究的温度和浓度范围内δγ均为正值(0-0.856 m N·m)。在相同温度下,六个混合体系的δγ值大小顺序为:DMCHA+正戊醇>DMCHA+正己醇>DMCHA+正庚醇>DMCHA+正辛醇>DMCHA+正壬醇>DMCHA+正癸醇,可以发现δγ值随着烷基醇碳链的增长而降低。同时,由表面张力实验值,进一步计算并分析了热力学函数表面熵(S)和表面焓(H),在相同的温度和x 条件下,混合体系的表面焓和表面熵的大小顺序为:DMCHA+正癸醇>DMCHA+正壬醇>DMCHA+正辛醇>DMCHA+正庚醇>DMCHA+正己醇>DMCHA+正戊醇,随着烷基醇链长的增加DMCHA和醇之间的色散力增强,说明胺+醇溶液的表面焓和表面熵主要受色散力影响。

关键词： 感受性   G(?)rtler不稳定性   压力梯度   转捩   边界层分离  

摘要： 本论文研究高湍流度自由来流条件下，在平板或凹面边界层中所形成的条带或G（?）rtler涡的非线性演化与二次失稳，建立了压力梯度下，条带或G（?）rtler涡激 发，非线性演化和二次失稳的数学描述。进一步研究了非线性条带或G（?）rtler涡抑制边界层分离的机制。（1）我们首先探究，零压力梯度下，自由来流涡扰动激发的G（?）rtler涡的非线性演化与二次失稳。本文关注对边界层感受性最强的自由来流涡扰动的低频（长波）分量。为了问题简化，来流涡扰动简化为展向波数互为相反数±kg的一对斜波。该对斜波具有足够强度（但是强度仍然低）致使G（?）rtler涡的激发与演化 过程都是非线性的。对于基于展向波长A定义的G（?）rtler數G为0（1）的一般情况，G（?）rtler涡的形成与演化由非定常非线性边界区方程控制。自由来流涡扰动对边界层的影响由边界区方程的初值来流场条件与上边界远场条件表征。初值条件与边界条件与边界区方程本身一起组成一个初边值系统。本文对该初边值系统进行数值离散并求解。数值结果发现，对于中等强度的自由来流涡扰动，激发的定常与非定常G（?）rtler涡首先经历非模态增长，紧接着进入模态增长阶段，最后非线性饱和，然而，高强度的自由来流涡扰动激发 的G（?）rtler涡会直接跳过（bypass） 模态增长阶段。对于G?≠0的情况，非线性相互作用机制引起G（?）rtler涡饱和，但是饱和强度与来流强度无关。数值预测的修正平均流创刨面以及G（?）rtler涡结构与几个实验结果有很好的定量吻合。对非定常来流涡扰动激发G（?）rtler涡的研究发现，当来流涡扰动频率升高，非线性生成的谐波分量（0,2） (0频率两倍展向波长2k3会显著增大，最后导致激发的G（?）rtler涡定常化。二次失稳分析显示，高强度自由来流涡扰动激发的G（?）rtler涡会发生无粘不稳定性。研究发现了三种无粘不稳定模态: 奇模态Ⅰ,Ⅱ和偶模态Ⅰ。主导不稳定模态的频率范围与特征函数与实验结果吻合较好。同时，我们还发现，频率低的自由来流涡激发的G（?）rtler涡的二次失稳存在间歇性，但是，当频率变高的时候，这种间敬性反而减弱。（2）我们进一步研究了收缩或者扩张流中自由来流涡扰动激发的条带（streaks）和G（?）rtler涡。其中，收缩（扩张）流提供了顺（逆）压梯度。压力梯度对自由来流涡扰动一个重要的影响是边界层外的非均匀无粘流动通过对流（conection）和拉伸（ stretching）效应使得涡扰动产生畸变（distortion）。该过程可用快速畸变理论（rapid distotion thcory）来描述。通过研究畸变的自由来流涡扰动与边界层的作用，提出新的初边值条件，与边界区方程一起来描述非线性条带和G（?）rtler涡的激发与演化过程。数值结果显示，与零压力梯度相比，在逆压（顺压）梯度下，G（?）rtler涡饱和更早（晚），饱和强度更低（高）。当正压梯度增加到一定值，非线性生成的（0,2）波主导，引起一个展向波长内出现两个G（?）rtler锅。 另一方面， 在低强度来流涡扰动情况下，如果压力梯度相同，G（?）rtler数增加， 涡扰动饱和更早，幅值更大。增强自由来流涡扰动强度会降低G（?）rtler数与压力梯度对激发涡的增长影响效应。当湍流度Tu达到14%,流向曲率不再影响G（?）rtler涡的演化，压力梯度也仅仅影响其饱和强度。低自由来流涡扰动强度下，非定常性明显降低边界层的响应，但是，高自由来流涡扰动强度下，这种非定常影响效应减弱。二次失稳分析了两种（一顺压-逆压）中等压力梯度强度下，G（?）rtler涡的二次不稳定性。发现了三种在不同频率和流向位置主导的模态。在逆压下，二次失稳发生的流向位置靠前，但是失稳模态的频域窄:在顺压下，二次失稳发生的流向位置靠后，但是失稳模态的频域宽。综合（1），（2），本文建立的理论框架，可以同时考虑曲率，湍流度和压力梯度效应，给出一个详细和整体的转捩过程描述。这是在第一原理基础上预测涡轮机械叶片边界层的转捩前流动以及转捩过程的关键一步。（3）本文研究了一定强度的自由来流涡扰动抑制逆压带来的边界层分离的机制。湍流雷诺数假设为0（1）,所以在边界层内激发的条带或者一涡都是非线性的，而且能够在一阶量级上改变平均流。流动分解为两部分:定常展向平均部分与非定常或者展向变化部分。这两部分耦合在一起并且同步计算。数值求解发现，当自由来流涡扰动超过一个临界值，激发的扰动可以抑制分离。其机制可能是非线性的条带或G（?）rtler涡抑制了分离。抑制分离的临界湍流度与流向曲率，压力梯度以及自由来流涡扰动的频率有关。曲率对临界湍流度影响很大,增大G（?）rtler数可以有效提高抑制分离的效率。逆压梯度越大，抑制分离的自由来流涡扰动强度就要越

关键词： Contact angle  

摘要： A non-iterative method is proposed to evaluate surface tension and contact angle simultaneously from a sessile drop observation in gravity using two universal figures. A theory of the sessile drop in gravity is used assuming an axisymmetric profile of the drop. Numerical calculation is carried out to prepare the two figures. The first one of the figures is a relation between the normalized curvature at the top of the drop and the geometry ratio of height to radius of a point on the drop surface. The second one of the figures is a relation between the normalized curvature and the normalized height of the point. The position and the tangential angle of the point on the drop surface are obtained from the sessile drop observation. Using the first figure, the normalized curvature can be determined from the position and the tangential angle of the point. Using the second figure, the normalized height of the point can be determined from the normalized curvature determined. Since the height and the normalized heights can be obtained from the measurement, the normalizing factor can be obtained. Because the factor is a function of the gravity and the surface tension of the liquid, we can evaluate the surface tension of the liquid from the point on the sessile drop surface. By taking average using several points, we can improve accuracy of the surface tension evaluated. Also, the first figure can be used to evaluate the contact angle from the position of the drop edge without measurement of angle. The present method is demonstrated using a pure water droplet on a water-repellent surface. It shows a successful evaluation of the surface tension and the contact angle, simultaneously from the droplet observation, without any iterative calculation. © 2021 Japan Welding Society. All rights reserved.

关键词： 特性计算   高压压气机   低雷诺数效应   参数修正   流动损失  

摘要： 高压压气机作为燃气轮机的核心部件,其性能表现一直是研究领域内的重点课题。由于高压压气机进口高温高压的特殊性,在进行高压压气机部件试验时,通常基于相似原则进行模化,将设计条件的指标折合到试验条件进行研究。而由于不同进口条件下工质温度、压力、粘性系数等物性的不同,直接导致其流动雷诺数不同,表现为对样机的性能影响。本文研究了进口参数变化引起的雷诺数效应对不同转速下高压压气机的性能影响。本文以某型九级轴流高压压气机为研究对象,基于NUMECA流体模拟软件对压气机模型进行变进口参数模拟计算。研究了变转速下由于进口总温、总压的改变引起的雷诺数变化对压气机性能影响。研究结果表明:在一定范围内升高进口总压或降低进口总温,可以提高压气机的进口雷诺数,减小工质粘性对流动的影响,进而一定程度上提高压气机整条性能曲线上的压比、效率以及折合流量。当雷诺数高于临界值后,性能曲线基本保持不变。而当转速降低时,该临界雷诺数的数值将逐渐增大。通过对低雷诺数情况下的流动损失变化情况进行分析,结果表明:随着雷诺数的降低,流动损失方式由最初的角区流动分离,逐步发展为以径向涡流动损失为主的叶尖区域的流动损失,使得叶顶区域产生大量低能流体,其产生的阻塞是性能恶化的主要因素。最后对样机进行雷诺数修正,基于试验条件下的数据预估设计条件下的性能数据,再以基于Wassell的雷诺数修正方法为基础进行二次修正,得到适用于该型压气机的修正公式。修正结果表明:该修正方法相比于Wassell方法得到的结果更贴近设计条件的参考曲线,说明二次修正的修正公式具有较好的有效性及准确性,可为该型压气机将来的设计改进及性能试验提供参考依据。

关键词： 山岭子地热田   雾迷山组   水化学   离子比值  

摘要： 为总结天津山岭子地热田雾迷山组热储流体水化学特征及成因,通过水化学方法研究了雾迷山组热储流体水化学特征、形成机理及其赋存环境。结果表明:山岭子地热田雾迷山组地热流体的矿化度为1~2.2 g/L,水化学类型主要为Cl·SO4·HCO3-Na型,与奥陶寒武系热储流体离子组分特征相似;雾迷山组水化学样品点在Na-K-Mg平衡图中位于不平衡区。可见雾迷山组地热流体与上覆基岩热储存在水力联系,离子比值分析结果表明地热流体水化学成因主要为混合、碳酸盐溶解、阳离子交替吸附等作用。

关键词： SPH方法   多相流   压力梯度近似公式   人工斥力   色函数   表面张力  

摘要： 在利用光滑粒子流体幼力学(SPH)方法进行多相流的模拟中,多相流在交界面处由于密度不连续、粒子界面的压力计算出现误差,出现界面处压力振荡,界面破碎的问题。针对上述问题,提出了新的压力梯度近似公式和改进的界面处人工斥力公式,使交界面更加清晰、光滑、无穿透、模拟效果更好。此外,通过给出基于密度权重的色函数计算公式,对大密度比多相流界面处的表面张力计算公式进行了改进,使得多相流交界面密度过渡更加光滑,模拟效果更好。最后,通过溃坝、Rayleigh-Taylor界面不稳定性,非Boussinesq锁定交换问题3个仿真实验,得到了不同时刻界面粒子分布图、界面锋面距离等。结果验证了新的压力梯度近似公式以及界面处人工斥力公式的合理性;通过空气中液滴形成仿真实验,得到了圆形液滴形成的粒子变化图,结果验证了该改进的表面张力计算方法的有效性。

关键词： 成矿流体   成矿机制   MVT型   凤凰铅锌矿床  

摘要： 扬子地块东南缘是我国重要的铅锌成矿带,而其中凤凰矿田尚缺系统研究。以凤凰铅锌矿床为研究对象,运用流体包裹体地质学、同位素地球化学以及显微激光拉曼光谱等方法对成矿流体特征、流体来源及流体成分开展了系统研究。结果表明:矿床中闪锌矿和与成矿有关的脉石矿物中流体包裹体较发育;包裹体主要为气液两相,其均一温度介于111.2~177℃,盐度介于4.1%~25.2%,密度介于0.98~1.09 g/cm^3,总体为低温、中高盐度、中等密度流体;石英、闪锌矿中单个包裹体成分拉曼光谱测试结果表明,气液两相包裹体中气相成分主要为CH4,液相主要为H2O,纯气相包裹体主要成分为CH4;H-O同位素分析结果表明,成矿流体主要为建造水,表明来自盆地中的建造水萃取了深部地层中的成矿物质,并与沉积物中有机物干馏作用产生的CH4等一起形成还原性成矿流体,沿同生断裂构造等通道向上运移,铅锌等成矿物质在浅部敖溪组白云岩中沉淀成矿。

关键词： 气相异辛醇   溴化锂溶液   表面张力   传质  

摘要： 通过溴化锂溶液传质性能测试装置,研究了气相异辛醇添加量对溴化锂溶液表面张力的影响,以及在降膜吸收的过程中气相异辛醇的添加量和溶液的流量对传质系数的影响。结果表明:气相异辛醇的添加对溴化锂溶液的表面张力和传质系数均有明显影响,表面张力随异辛醇添加量的增加而减小,传质系数的变化规律与其相反。气相异辛醇分子在溶液表面的吸附作用降低了溶液表面张力梯度,从而引起的Marangoni效应,是对流传质强化比增大的重要原因。

关键词： 微生物降解   生物表面活性剂   含蜡原油   黏度   表面张力  

摘要： 微生物能改善含蜡原油的流动性,提高运输效率。将已培养的枯草芽孢杆菌6#和铜绿假单胞菌3#按2∶3的体积比复配培养,并优化其生长条件。采用DSC、偏光显微镜、HAKEE流变仪和界面张力仪对复配菌与含蜡原油的作用效果进行分析。经复配菌处理后,含蜡原油的析蜡点降低了2.23℃,析蜡高峰点降低了2.71℃,原油含蜡量(原油中蜡质量分数)降低51.64%;蜡晶结构发生了明显变化;37℃下测得原油表观黏度降低了64.72%;复配菌对液体石蜡的乳化指数为55.39%,液体石蜡培养基的表面张力从79.89 mN/m降低至38.83 mN/m。与单菌相比,复配菌在除蜡降黏方面效果更为优异,应用前景更为广阔。