关键词： 光学透镜   制造工艺   表面张力   光固化   表面粗糙度  

摘要： 目前各型光学透镜制造主要采用模压成型和研磨抛光，依赖昂贵的设备，精密加工工序多、生产周期长、制造成本高，且随透镜尺寸增加生产效率显著降低。而利用表面张力的主导作用并通过光固化成型光学透镜，具有快速、低成本的优势，但该方法所成型的光学透镜口径受毛细长度的限制，通常小于2.5mm，否则重力占主导地位、无法调控表面形状。而将液态光学材料浸入到与其不相容的液体中，创造“中性浮力”条件抵消重力影响，是消除成型光学曲面尺寸限制的有效办法。　　本文研究液体辅助成型光学曲面的中性浮力条件创成，在中性浮力环境中注入液态光敏树脂、形成透镜液态初始表面，然后使用紫外光源对其进行固化、制造透镜，成型出具有纳米级粗糙度的光学表面，建立一种低成本光学透镜制造方法。主要研究内容如下所述：　　首先，液体赋形液态光学曲面原理分析。分析互不相容两相液体“中性浮力”环境的产生条件以及液态曲面尺寸限制的消除，研究在“中性浮力”条件下，表面张力主导的界面形态对液态光学曲面几何形状的影响，阐述球面、非球面透镜液态表面成形原理及方法。在此基础上，搭建试验平台，研究光学流体透镜材料、不相容浸没液体、光学流体注入方式等对成型表面的影响，确定实验操作流程。　　其次，两相流环境下液态光学曲面光固化研究。以中性浮力环境中液态凸透镜固化为例，探索液态曲面液态光学材料光固化行为。研究光照时间和强度对光学透镜液体固化层的影响;分析光学透镜液体注入体积、光源强度、温度等对透镜固化后面形轮廓和表面粗糙度的影响规律;提出液下体积可控的固化方法，消除实验环境条件对面形差异的影响，并通过相关测量分析固化后的面型轮廓和表面质量，验证该方法的可行性。　　最后，大尺寸透镜液体赋形光固化研究。针对大尺寸透镜初始液面难以成形问题，分析中性浮力以及准中性浮力环境下注入液体的流变行为。提出边界渐变和衬底式的辅助液面成形方法，研究这两种方法对液面成型的辅助效果，确定有效避免透镜液体流动、提高液体材料利用率的办法，制造出具有高成形表面质量的?100mm口径曲面光学透镜。　　本文的研究为具有高成形表面质量、厘米级以上口径光学透镜制造，提供了一种低成本、高质高效的制造方法。

关键词： 干湿循环   接触角   表面张力   颗粒运动轨迹  

摘要： 暴雨、台风、干旱等极端天气增多,加剧了地表干湿循环,降雨和高温使土体内含水量发生变化,影响土体内的特性,危机建筑物安全。因此,研究不同干湿循环次数下试样材料力学特性的变化规律,并对其内在机理进行揭示具有重要的理论意义。研究干湿循环对玻璃珠、标准砂和Q3黄土基质吸力和抗剪强度的影响,从理论角度入手探讨了干湿循环影响的内在机理。得到的主要研究结论如下:（1）研发了试验装置和数据分析方法,实现并利用该装置进行低吸力、高精度下的基质吸力试验,研究不同干湿循环次数下土-水特征曲线的影响规律。比较玻璃珠和标准砂不同粗颗粒材料的土-水特征曲线,对比分析颗粒大小和形状对土-水特征曲线出现异同的原因。（2）进行了不同干湿循环次数的固结排水剪切试验。分析应力-应变曲线、围压和循环次数之间的变化趋势以及毛细粘聚力c、内摩擦角φ与干湿循环次数的关系,以及试样变形与循环次数和围压之间的关系。（3）从理论入手构建最简单立方体模型,探讨各个参数对理论基质吸力的影响。结合玻璃珠的试验和理论土-水特征曲线进行对比,具有良好的一致性,验证了解析模型的准确性,分析了接触角、表面张力系数与基质吸力的关系。（4）对玻璃珠在定水头、定水速状态进行平面下的增减湿试验,通过摄像机全程对颗粒位移情况进行捕捉。用接触角测量仪研究增减湿过程载玻片、玻璃珠、标准砂和液体之间形成的固-液接触角,分析抽湿和蒸发作用下接触角变化的差异。用表面张力测量仪,测试不同温度条件下的表面张力系数,发现表面张力系数随温度变化曲线与SWCC形状类似。

关键词： 通风管道   压力测量   测压管   稳压装置   全压波动  

摘要： 压力是通风管道的重要参数之一,压力测量在通风空调领域是必不可少的,但传统的压力测量方法较为繁琐,并且误差较大,不利于管道压力的准确测量。论文针对通风管道压力测量和稳压装置进行多工况实验研究,旨在为压力测量的便捷、准确提供更有效的方法。 首先,论文对风道截面的全压波动进行了理论分析,分析了风道中心区域全压大、边缘区域全压小的特点,并分析了风管全压波动产生的原因及影响因素。对于全压波动,论文引入全压波动率的概念对全压波动强度进行评价,以此评价稳压装置的稳压效果。 其次,论文搭建了通风管道实验平台,通过对矩形和圆形截面管道进行多工况实验研究,对测压管测点分布方法、静压箱与均流板稳压效果等进行研究,探索稳压效果最优装置配置。 再次,论文提出了一种新的测压管测点分布方法,即在通风管道截面设置一根测压管,测压管一端封口,另一端接至管道外侧的仪表或压差传感器进行压力数据显示,对测压管进行8等分,在第1、第4、第7等分点处设置测压孔,将此种测点分布方式命名为147法。在多种尺寸的风管上进行多工况实验,实验结果表明:将测压管放置在矩形管道截面短边的中心线位置(测压管与管道长边平行),圆形管道则放置在管道截面中心位置,即可更加便捷地测量截面平均全压值。此外,147法测量的通风管道全压数据也比常见的中间矩形法更加准确,测量误差显著降低。 最后,对静压箱和均流板进行稳压实验研究。研究结果表明:在不同风速下,有静压箱比没有静压箱的风道压力波动显著下降;均流板孔隙率为35%时板后测量截面全压波动率最低;在相同风速、相同孔隙率下的不同孔径均流板后方测压截面处的全压波动率均小于相同孔径均流板。因此,设置静压箱和均流板可有效抑制通风管道压力波动。

关键词： 稳定性   BBD模型   导热系数   粘度   表面张力  

摘要： 纳米流体作为一种有效提高传热效率的换热工质,可以有效解决资源高效利用的问题,为资源最大化利用以及双碳计划的推行提供了莫大助力。丙二醇作为一种绿色且实际应用范围广泛的换热工质,近年来开始受到关注,但偏低的导热系数制约着其发展,在其中添加纳米颗粒来解决此问题是一种可行的思路。为此本文主要重点围绕丙二醇基MWCNT纳米流体的稳定性影响因素及热物性来展开研究。本研究采用重力沉降法和紫外分光光度计法评估了六种不同分散剂对丙二醇基MWCNT纳米流体稳定性的影响,结果表明PVP对纳米流体稳定性的增强效果更好。利用BBD(Box-BehnkenDesign)模型响应面优化法得到了各因素对吸光度的影响情况,SN 比和MWCNT的浓度对吸光度有较大影响,而实验范围内的超声处理时间(2-3h)对吸光度无明显影响;得到了丙二醇基MWCNT纳米流体制备的最佳条件,通过方差分析(ANOVA)以及实验验证表明,BBD模型可以很好的预测丙二醇基MWCNT纳米流体的稳定性,为后续丙二醇基MWCNT纳米流体的热物性研究提供参考和依据。通过毛细管粘度计对纳米流体的粘度进行研究,结果表明PVP对纳米流体粘度的影响比CTAB大;丙二醇基MWCNT纳米流体的粘度随着温度的上升而降低;随着SN 比的增加而变大。通过表面张力仪对丙二醇基MWCNT纳米流体的表面张力进行研究,研究发现,丙二醇基MWCNT纳米流体的表面张力随着温度的增加而降低,纳米颗粒的添加会降低表面张力并且随着纳米颗粒浓度的增加而降低,表面张力随SN比的增加而减小。探究了丙二醇基MWCNT纳米流体热导率变化情况,结果表明温度变化对丙二醇基MWCNT纳米流体的导热系数的影响较小。表面活性剂的添加可以提高纳米流体的导热性,与球形纳米颗粒相比,在丙二醇基液中添加MWCNT纳米颗粒对改善丙二醇的导热系数更有效。此外,丙二醇基MWCNT纳米流体在低温下有较高的导热系数。

关键词： 温度梯度   液滴   表面张力   热毛细迁移   硅片  

摘要： 以硅片为基底,以不同体积比的乙醇和丙酮混合物为介质,对温度梯度激励下液滴的热毛细迁移特性进行了研究。分析了液滴在迁移过程中的高度、湿接触直径、接触角以及迁移速度的变化特征,并通过改变温度梯度、液滴体积和表面张力等参数探讨了这些因素对液滴迁移速度的影响。结果表明:在一定的温度梯度下,一定体积的液滴会发生由高温区域向低温区域的定向迁移,当温度梯度达到1.23时,乙醇液滴的最大迁移速度达到35 mm/s,且迁移速度随时间呈逐渐减小的趋势。随着温度梯度和液滴体积的增大,液滴的迁移速度逐渐增大,但是当液滴体积超过10μL时,继续增大液滴体积,液滴的迁移速度变化不再明显。此外,随着表面张力增大,液滴的迁移速度减小,表面张力每增大0.1 mN/m,液滴的迁移速度降低约12%。在考虑了液滴迁移过程中体积变化的基础上,采用力学分析方法建立了液滴迁移的理论模型。

关键词： 新课标   液体   表面张力  

摘要： 以新课标和新教材为指导,对物理教材教法进行研究,再以“液体的表面张力”教学为例,探讨如何在新课程和新教材背景下进行高中物理教学,促进学生物理学科核心素养的达成.

关键词： 空气含量   罐装碳酸饮料   储存   顶隙压力   二氧化碳气容量   表面张力   氧化还原电位  

摘要： 对罐装碳酸饮料中空气含量的测定方法进行了研究,找出影响测定结果的各个因素;另外,考察了冷藏与25℃储存过程中罐装碳酸饮料的空气含量、顶隙压力、二氧化碳气容量、表面张力及氧化还原电位的变化情况。结果表明:空气含量测量时使用的碱液浓度、开关阀阀门的放气速度、振摇姿势及打开-关闭开关阀的循环次数等影响测定结果;不同储存温度及储存时间影响碳酸饮料的空气含量、二氧化碳气容量、顶隙压力、表面张力及氧化还原电位,另外,顶隙压力分别与二氧化碳气容量、表面张力存在显著负相关,与空气含量存在显著正相关;空气含量与表面张力存在显著负相关,而二氧化碳气容量与氧化还原电位之间存在显著正相关。

关键词： 新型润湿剂   表面活性剂复配   表面张力   接触角   水分复吸   润湿性  

摘要： 为提高煤层润湿性,降低煤尘对井下作业的危害,以天池煤作为研究对象,选取了海藻酸钠和新型非离子表面活性剂KNOX-6201,KNOX-1335和阴离子表面活性剂KNOX-RF经过正交实验进行复配,研究不同表面活性剂复配形成润湿剂对煤尘润湿性的影响。通过对复配溶液的表面张力、与煤样形成的接触角以及煤样的水分复吸率,得出最佳复配方案及分析原因。结果表明,非离子表面活性剂复配润湿剂的润湿性低于非离子与阴离子表面活性剂复配之后的协同润湿作用。对于同一掺比的混合溶液,煤尘表面的接触角会随着海藻酸钠的掺量增加而逐渐减小。当加入0.5 g海藻酸钠、1 mL阴离子表面活性剂KNOX-6201,1 mL非离子表面活性剂KNOX-1335和1 mL非离子表面活性剂KNOX-RF复配溶液的表面张力为26.587 mN/m,最终接触角为0.76°,煤表面的亲水性更强。此时,水分复吸率最大为23.73%,溶液对煤的润湿性能更好。本工作对研制新型煤层润湿剂,进一步提高表面活性剂的润湿性,降低煤矿开采过程中的煤尘具有重要意义。

关键词： 浮选   黏附力   脱附力   DTAB   接触角   表面张力  

摘要： 为了研究(十二烷基三甲基溴化铵)DTAB对石英-气泡间相互作用的影响,采用黏附/脱附测试系统、接触角测量仪和表面张力仪对DTAB体系下亲水性石英玻璃基板与气泡间相互作用力、表面接触角以及溶液表面张力进行了测量。结果表明:在DTAB体系中,石英玻璃基板与气泡间的黏附力/脱附力随着DTAB浓度的增加先增加后减小,在DTAB浓度为1 mmol/L时,脱附力达到最大,为129.9μN;石英玻璃基板表面接触角也呈现类似的变化规律,在DTAB浓度为4 mmol/L时,接触角达到最大,为51.8°,较石英玻璃基板与气泡间黏附力/脱附力而言,接触角的变化具有一定的滞后性。这是由于黏附力/脱附力受石英玻璃基板表面接触角和表面张力协同支配,在DTAB存在体系下,当接触角达到最大时,溶液表面张力已下降至35.95 m N/m,导致石英玻璃基板与气泡间黏附力/脱附力提前出现下降趋势。进一步用浮选动力学试验加以验证,浮选结果表明,当浮选体系中加入1 mmol/L DTAB时可以获得精矿产率为97.10%的指标。浮选结果与黏附力/脱附力曲线得到的结果保持一致。

关键词： 水煤浆   微观破裂   表面张力   黏度   流变性  

摘要： 以神华煤和华电煤为原料制备了质量分数为58%~62%的水煤浆,使用旋转流变仪、静/动态表面张力仪、高速摄像机和图像处理软件等研究了水煤浆理化参数对其微观破裂过程的影响。水煤浆属于剪切变稀的非牛顿流体,采用Herschel-Bulkley模型建立了水煤浆流变关系式;与静态表面张力不同,水煤浆的动态表面张力随着特征气泡时间的增加先减小后增加,表面张力最小值出现在200 ms附近;获得了基于水煤浆流变性和动态表面张力函数的水煤浆微观破裂特征直径与时间的关系式。