种子汽泡传热原理与实验研究

两相流动不稳定性是在各种水力学直径通道内所遇到的复杂现象，这些不稳定性对热能系统可能造成有害影响。本文以丙酮为工质，在受热微通道入口处设置微汽泡发生器，采用脉冲电压激励产生可控微汽泡，并以微汽泡为种子尝试对热微通道内沸腾不稳定性及传热的控制。实验研究表明低频种子汽泡热控能够减轻各参数的脉动幅度；高频种子汽泡热控能彻底抑制沸腾不稳定性；种子汽泡技术的优点是能够在各发泡频率下抑制沸腾不稳定性，强化换热。本研究结果为解决微通道内沸腾不稳定性提供了一种崭新有效的手段，大大延长了待冷却芯片的使用寿命。

高分子溶液中物理凝胶化的Monte Carlo模拟和小角中子散射研究

高分子凝胶广泛地存在于自然界以及日常生活中，按其形成作用力不同分为化学凝胶和物理凝胶两大类。由于高分子物理凝胶具有凝胶化的可逆性及其对环境条件强烈的响应性，因此，在近半个世纪的研究与应用中受到极大的关注。高分子溶液中的物理凝胶因其结构及形成机制复杂，在实验方面，除了散射技术及流变技术能够有效地揭示它的部分信息外，其它的实验手段很难用于这个领域的研究；在理论方面，化学凝胶的理论已经比较成熟，而物理凝胶的粘弹性质以及凝胶化是一个远离平衡态的松弛过程，除了一些特征的标度指数外，人们还没有得到适用于高分子物理凝胶的普适规律。当前，由于计算机模拟理论及模拟方法的发展，使得计算机模拟成为除了实验和理论研究方法之外的第三个重要的研究方法。但是，由于物理凝胶化行为的复杂性，用实验和理论获得的信息很难较好地描述凝胶化过程，而计算机模拟的高度透明性及反映信息的完整性，有助于理解这一复杂过程中所涉及的物理本质。因此，利用计算机模拟结合实验及理论方法深入研究高分子物理凝胶的形成机制、结构与性能关系已成为目前最有效的手段之一。 本论文主要运用Monte Carlo模拟方法，并结合小角中子散射（Small-Angle Neutron Scattering, SANS）和流变（Rheology）等实验手段从多个角度探讨了以下几类典型的高分子溶液物理凝胶化行为。 1. 温度对遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装及凝胶化行为影响的研究：采用二维简单方格子Monte Carlo模拟方法，结合逾渗（Percolation）理论，建立了溶胶－凝胶转变相图在统计热力学中的确定方法；甄别了具有特征构象的链，讨论了链及胶束的聚集，明晰了相互作用（体现为约化温度）、构象转变、聚集与凝胶化的一致的关联关系；提出了构象转变模型，进而明确了此体系的凝胶化过程，在微观尺度上表现为桥型链和环型链之间的竞争。 2. 模拟模型改进及其应用到持续长度对稀溶液中高分子链构象影响的研究：考虑到原始八位置键涨落模型效率低，实现复杂且不能应用到复杂的高分子体系，对该模型进行了改进，使其实现简单、效率高，并拓宽了该模型的应用范围。然后，以刚性对均聚物构象的影响为例，发现随着刚性增加，均聚物构象从球形椭球到棒状椭球的转变，并对比了自由连接链（Free Joint Chain, FJC）模型和蠕虫链（Wormlike Chain, WLC）模型在不同刚性范围内对高分子链末端距预测的偏差，首次给出了这两个经典模型的半定量的适用边界。 3. 溶剂尺寸对遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装及凝胶化行为影响的研究：用改进后的八位置键涨落Monte Carlo模型，研究了遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂条件下的聚集和凝胶化对溶剂尺寸的依赖性，发现溶剂尺寸效应对凝胶化的作用是非单调的。由一个均聚物体系的对比模拟证明这种作用主要是由熵驱动的，并给出了中分子溶剂的半定量定义。在均聚物和嵌段共聚物溶液中，不同尺寸的溶剂分子可以使溶液由于高分子聚集不同而具有不同的微结构，并影响高分子链构象和溶液的性质。从多个角度研究了三嵌段共聚物在不同尺寸溶剂的溶液中所遵循的三种不同的凝胶化机理。 4. 聚氧化乙烯－氧化丙稀－氧化乙烯三嵌段共聚物（poly(ethylene oxide)-poly (propylene oxide)-poly-(ethylene oxide), PEO-PPO-PEO）重水溶液凝胶化的小角中子散射（SANS）和Monte Carlo研究：结合Pluronic F127（EO65PO99EO65）/D2O三嵌段共聚物溶液的特征，对照SANS数据，用改进后的八位置键涨落模型成功地从模拟中获得了F127/D2O的溶胶－凝胶转变相图。详细地考察了体系的微观结构，提出此类高分子溶液中形成的物理凝胶包含高分子逾渗网络的生成，以及被束缚溶剂（Bound Solvent）必须超过离散组分体系逾渗的临界体积分数的机理。着重研究了一定浓度的F127水溶液随温度升高引起的溶胶－凝胶转变以及凝胶－溶胶转变的Reentrant相行为，发现体系在低温区域的溶胶－凝胶转变遵循相同的机理，而在中等温度和较高温度以及不同浓度区域中的凝胶－溶胶转变遵循不同的机理。 5. 极性基团饱和度和溶剂条件对两亲性聚合物在溶液中的聚集行为和凝胶化影响的研究：用改进后的八位置键涨落模型，针对两亲性聚合物在不同溶剂条件的溶液建立了粗粒化模型，以两亲性聚合物中极性基团的饱和度，溶剂条件和高分子浓度为变量，考察了其对链构象、聚集及其凝胶化的影响。 6. 多糖水溶液凝胶化的流变和小角中子散射研究：用流变和SANS考察了两个多糖水溶液中物理凝胶化过程，针对由氢键主导的水基凝胶体系的典型特征进行了讨论，从分子链构象，聚集体结构及其关联以及流变特征等方面对聚强电解质角叉胶（Carrageenan）水溶液和聚弱电解质明胶（Pectin）水溶液进行了详细的讨论。考察了不同多糖的种类（聚合物链的电荷密度），盐的种类和浓度，溶液温度等对凝胶化和凝胶结构的影响，分析了不同多糖溶液的凝胶化机理。

中国科学院高温气体动力学重点实验室研究进展

中国科学院高温气体动力学重点实验室是在钱学森先生和郭永怀先生创立的科研队伍的基础上于1994年组建的, 实验室成立以来一直坚持钱学森先生倡导的 "工程科学"理念, 面向国家安全和国民经济的重大战略需求, 主要研究高温、高超声速极端条件下, 具有分子振动与转动激发、解离、电离等内态变化介质的流动规律,推动气体动力学科的创新与发展; 并通过发展新理论、新方法、新概念和新技术, 突破国家重大需求项目的关键技术, 为作出基础性、前瞻性和战略性的研究成果:建设具有重要国际影响的高温气体动力学研究与人才培养基地.实验室2004年和2005年先后以优良成绩通过中科院和国家重点实验室评估; 2006年获得国家基金委创新群体; 2007年获得中科院/国家外专局国际合作伙伴; 2009年度中科院重点实验室评估排名第一.近年来,实验室以突破高超声速关键技术为目的, 在高焓高超声速气体流动、超声速燃烧与爆轰物理、稀薄气体与非平衡流动、高超声速飞行器气动构型理论等主要研究方向取得了重要进展, 在支撑中国高超声速流动模拟实验技术、高超声速推进技术、气动热预测与防护技术、高超声速飞行器设计技术等重大关键技术的突破方面发挥了重要作用、

流体力学半径对估算胶体微球聚集速率常数的影响

胶体粒子聚集速率常数实验值远低于理论值一直是被普遍关注的问题.聚集速率常数的理论推导是基于粒子的几何半径来考虑的,但决定粒子扩散速率及聚集速率的应该是粒子的流体力学半径(大于几何半径),因而它是使聚集速率常数实验值低于理论值的因素之一.影响流体力学半径的因素很多,其中,带电粒子在溶液中因表面存在双电层,会明显增大流体力学半径,造成聚集速率减慢.而双电层的厚度又随溶液中离子强度的不同而改变.本工作在聚集速率的公式中引入了修正因子,即几何半径与其流体力学半径之比,以修正由于用几何半径代替流体力学半径带来的误差.其中几何半径和流体力学半径可以分别用扫描电镜(SEM)和动态光散射(DLS)来测定.以两种粒径的聚苯乙烯带电微球为例,考察了在不同离子强度下,该误差的大小.结果发现,对于半径为30 nm的微球,用流体力学半径计算的慢聚集速率常数比理论值偏低约8%.该误差随离子强度增加而减少.对于快聚集情况,流体力学半径对聚集速率基本没有影响.

耗散粒子动力学处理复杂固体壁面的一种有效方法

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)作为一种介观尺度拉格朗日型粒子方法,已经成功地应用于微纳米流动和生化科技的研究中. 复杂固体壁面的处理和壁面边界条件的实施一直是DPD方法发展及应用的一个障碍. 提出了处理复杂固体壁面的一种新的方法. 复杂固体区域通过冻结随机分布并且达到平衡状态的DPD粒子代表;所冻结的DPD粒子位于临近流动区域的一个截距内;在靠近固体壁面的流动区域中设置流动反弹层,当流动DPD粒子进入此流动层后反弹回流动区域. 应用这种固体壁面处理方法.

黏性泥沙絮凝沉降的数值研究

盐度等因素对泥沙絮凝沉降的影响是本文的研究目的.考虑了泥沙颗粒在水中的多体相互作用, 以及颗粒间的XDLVO势.分析了盐度、泥沙浓度、Hamaker常数、水合作用对泥沙絮凝沉降的影响.获得的泥沙絮凝沉降速度的拟合公式与计算和试验相符, 对于工程实际有重要参考意义

Effects of pH on the Interactions and Conformation of Bovine Serum Albumin: Comparison between Chemical Force Microscopy and Small-Angle Neutron Scattering

The conformation of bovine serum albumin (BSA), as well as its interactions with negatively charged mica surfaces in saline solutions of different pH values, have been studied by small-angle neutron scattering (SANS) and chemical force microscopy (CFM), respectively. A new approach to extract the contribution of elementary interactions from the statistically averaged force-extension curves through self-consistent fitting was proposed and used to understand the effects of pH on the interactions and conformation of BSA in saline solutions. When pH increases, the SANS results reveal that the sizes of BSA molecules increase slightly, while the statistical analysis of the CFM results shows that the averaged pull-off force for the elongation monotonously decreases. The decrease of pull-off force with the increase of pH results from the decrease in the strength of hydrogen bonding and the number of interaction pairs, as well as the slight increase of the strength of van der Waals interaction. When pH approaches the isoelectric point (pI) of BSA, results from both SANS and CFM suggest a loss of long-range interactions in BSA molecules. Our results also suggest that the force-extension curve is mainly contributed by the van der Waals interaction. The combination of SANS and CFM provides new insight to understand the interactions and conformation of BSA molecules

Investigation of sol-gel transition in Pluronic F127/D2O solutions using a combination of small-angle neutron scattering and Monte Carlo simulation

Physical gelation in the concentrated Pluronic F127/D2O solution has been studied by a combination of small-angle neutron scattering (SANS) and Monte Carlo simulation. A 15% F127/D2O solution exhibits a sol-gel transition at low temperature and a gel-sol transition at the higher temperature, as evidenced by SANS and Monte Carlo simulation studies. Our SANS and simulation results also suggest that the sol-gel transition is dominated by the formation of a percolated polymer network, while the gel-sol transition is determined by the loss of bound solvent. Furthermore, different diffusion behaviors of different bound solvents and free solvent are observed. We expect that this approach can be further extended to study phase behaviors of other systems with similar sol-gel phase diagrams.

Optimal Fuzzy PID Controller with Incomplete Derivation and Its Simulation Research on Application of Intelligent Artificial Legs

提出了一种新的最优模糊PID控制器，它由两部分组成，即在线模糊推理机构和带有不完全微分的常规PID控制器，在模糊推理机构中，引入了三个可调节因子xp,xi和xd，其作用是进一步修改和优化模糊推理的结果，以使控制器对一个给定对象具有最优的控制效果，可调节因子的最优值采用ITAE准则及Nelder和Mead提出的柔性多面体最优搜索算法加以确定，这种PID控制器被用来控制由作者设计的智能人工腿中的一个直流电机，仿真结果表明该控制器的设计是非常有效的，它可被用于控制各种不同的对象和过程。

CIMS中EIS的应用与研究

Índices de erosividade da chuva, perdas de solo e fator erodibilidade para dois solos da região de Sete Lagoas.

1998

Requerimento de agua das culturas.

2002

Características físico-hídricas e disponibilidade de água no solo.

2002

Cultivo do milho: zoneamento agrícola.

2002

Cultivo do milho: clima e solo.

2002