RTM中纤维结构对树脂浸渍影响的数值模拟

在树脂传递模塑成型（RTM）中,缩减充模时间以及降低气泡含量是该工艺不断完善的两个关键。本文以牛顿流体为基础,结合Navier-Stokes方程组,构建了二维双尺度气液两相流模型。采用有限体积法（FVM）求解计算域流场物理量,并利用流体体积（VOF）界面追踪技术实现了等温充模阶段的模拟。综合分析了充模阶段流场物理量的变化情况,研究了纤维结构以及树脂黏度对充模时间以及气泡形成与排除的影响,并与分析结果和实验结果进行对照,吻合度较高。数值计算结果表明,二维双尺度模型能准确反映树脂的充模过程。对于低黏度熔体,编织纤维的横纵向孔隙宽度均有一个最佳尺寸,此外,树脂黏度的增加会影响气泡在纤维中的形成以及排除过程,从而影响最终的充模时间。     

玻纤分布层合热塑性复合材料的力学性能及其失效行为

使用连续玻纤毡和玻纤网格布两种形态增强体,通过宏观不均匀增强体结构设计,在连续化运行的双钢带压机上制备得到了玻纤分布层合热塑性复合材料,探讨了玻纤增强体分布层合结构对复合材料力学性能及其失效破坏行为的影响。结果表明,玻纤增强体的宏观不均匀层合结构对复合材料的拉伸及弯曲性能的影响存在差异;连续玻纤毡位于外侧的分布层合结构能够抑制裂纹在垂直于拉力方向的扩展,层间分离的同时使更多的纤维束拔出断裂,显著改善了复合材料的拉伸性能;玻纤网格布位于外侧的分布层合结构则使其弯曲性能明显提高,外侧玻纤网格布中取向的玻纤呈现张力破坏使复合材料能够承受更高的弯曲载荷;分布层合结构中引入的玻纤网格布发挥了纤维束增韧作用,大幅提高了复合材料的冲击强度;与玻纤毡增强热塑料复合材料（GMT）相比,适宜的分布层合结构可使复合材料的拉伸及弯曲性能提高59%~76%、冲击强度提高53%。     

湿法脱硫喷淋塔内文丘里棒层构件流体力学

在冷模实验观察测定基础上,采用Euler-Euler多相流模型对湿法脱硫(WFGD)喷淋塔内文丘里棒层进行数值模拟,得到不同操作条件下压降和持液量的变化规律。结果表明,棒层区域阻力系数λ分别与Re_g^-0.58和Re_l^0.65成线性关系(Re_g,Re_l分别为气相雷诺数和液相雷诺数),持液量H分别与Re_g^0.52和Re_l^1.06成线性关系。加入棒层可显著提高持液量,降低液气比(液气体积比为V_l/V_g),此举有利于压降减小。拟合结果对于工程应用有指导意义。     

PLLA/PMMA共混制备多孔膜

以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和左旋聚乳酸（PLLA）为原料,制备了二者的共混膜。利用差示扫描量热仪（DSC）研究了PLLA/PMMA共混膜的相容性,发现该体系为部分互容。在此基础上,利用碱液降解共混膜中的PLLA,从而制备多孔膜。结果发现,聚合物组成的改变对多孔膜的细节结构有明显影响。当PLLA与PMMA质量比为25/75时,主体膜主要由颗粒和纤维结构构成;当PLLA与PMMA质量比为50/50及75/25时,主体膜明显由颗粒状结构形成,其尺寸为60~100 nm。由此可见,利用PLLA/PMMA的共混膜及碱液降解法可方便地制备多孔聚合物膜。     

环状高分子对胶体稳定性影响的理论研究

将改进的基本度量理论与热力学微扰理论相结合,提出了胶体/高分子系统排空相互作用的IRDFT理论。该理论解释了在实际胶体系统中起重要作用的排斥体积效应和高分子链内相关性的竞争机制。应用该IRDFT,分别以线性链状和环状结构的高分子及其单体为排空元,计算了不同排空元条件下的胶体间排空相互作用。研究表明:对于絮凝破坏,自由环状高分子具有更大的优势。     

超临界CO2固相接枝法制备马来酸酐改性聚丙烯的分级与表征

采用不同溶剂的连续萃取法,对超临界CO2固相接枝法制备的马来酸酐改性聚丙烯(PP-g-MAH)进行分级并获得了等规度不同的级份。对所得级份用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)表征,结果表明:接枝率不同的级份所对应的材料性能存在明显差异,接枝反应更易发生在非晶区或结晶不完善的区域,但接枝率越高的PP-g-MAH接枝越均匀。     

基于免疫网络理论的动态超变异免疫算法

基于免疫网络理论,提出了一种动态超变异免疫算法,该算法通过采用新的超变异方法增强了算法在解域的搜索能力。同时根据抗体的激励水平进行免疫调节操作,保持了抗体群的多样性。最后根据随机过程的理论知识,证明了该算法的收敛性。仿真结果表明:该算法采用格雷编码时的性能优于用二进制编码实现的算法,与遗传算法和克隆选择算法相比,不仅收敛速度快,而且全局搜索能力强。     

单分子层膜BAM图像的反演

利用电磁场理论,假定单分子层膜凝聚相是单轴晶体,在4×4矩阵方法的基础上,给出了单色平面P偏光以布儒斯特角入射时,经单分子层膜和水相体系反射后的光强表达式。利用检偏角的变化,对布儒斯特显微镜(BAM)图像像素点所代表分子簇的极化倾角和取向方位角进行了参数估计。结果表明:当目标函数取阈值10-40时,此方法的正确概率为0.972 4;取消目标函数阈值的正确概率可提高到0.977 1;若同时增大迭代步数可使正确估计概率提高到0.992 7;增加至6个检偏角,则可给出任意一组极化倾角和取向方位角的正确值。该算法为从BAM图像获取Lang-muir单分子膜的微观分子取向信息提供了一种可能的途径。     

原位漫反射红外光谱研究CO、CO2在Rh-Mn-Li/SiO2催化剂上的化学吸附

在温度25~300℃和压力0.1~3.0 MPa范围内,利用原位漫反射红外光谱法研究了CO和CO2在Rh-Mn-Li/SiO2催化剂上的化学吸附。在0.1 MPa和25℃时CO在该催化剂上存在线式、孪生和桥式吸附,以桥式吸附为主,3种吸附均能快速达到吸附平衡。压力保持0.1 MPa,温度由25℃升至300℃时,线式比桥式先脱附,至265℃时,3种吸附基本脱附完全;当温度维持205℃不变而压力逐步由0.1升至3.0 MPa时,线式吸附增量较少,桥式吸附增量较多;CO2在0.1 MPa,25℃时就能发生快速的解离吸附,即CO2→CO O,其吸附行为表现为CO的线式吸附,但吸附峰与纯CO吸附时不同;当温度稳定在25℃而压力逐步升至2.5 MPa时,不仅CO2吸附量增大,而且其2052 cm-1吸附峰有向高波数移动的趋势。     

毒性重气瞬时泄漏扩散过程CFD模拟与风险分析

应用以计算流体动力学(CFD)为依据的毒性重气扩散模型,以氯气为例,结合具体释放场景,计算得到氯气瞬时泄漏后在不同风速情况下扩散过程的运动特征与浓度时空分布信息;进而根据英国卫生安全执行局毒负荷模型计算得到毒负荷云图;以浓度和毒负荷场分布及变化特征为依据,对伤害等级区域进行划分,对风险进行了动态分析.研究结果表明利用该扩散模型计算的数据能定性和定量地动态分析毒性重气扩散过程的近场风险.