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高压环境下水滴碰撞动力学研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1233-1239页

作者：张宸玮章振宇北京理工大学机械与车辆学院北京100081

考虑到发动机燃烧室内的真实环境,搭建了高压环境下液滴碰撞试验系统。通过高速相机与长焦显微镜头的组合首次实现了较高环境压力下液滴碰撞过程的拍摄并得到高清水滴碰撞图像。基于拍摄得到的图像,开发了一套数据处理方法,完成了液滴... 详细信息

考虑到发动机燃烧室内的真实环境,搭建了高压环境下液滴碰撞试验系统。通过高速相机与长焦显微镜头的组合首次实现了较高环境压力下液滴碰撞过程的拍摄并得到高清水滴碰撞图像。基于拍摄得到的图像,开发了一套数据处理方法,完成了液滴碰撞过程中碰撞韦伯数We与碰撞参数B的量化,并得到了用于分析液滴碰撞结果的We-B诺谟图。发现当水滴碰撞的环境压力较小时,碰撞结果有融合、拉伸分离与反向分离;但当碰撞的环境压力逐渐升高,水滴碰撞后出现了“弹开”的现象。随后参考Estrade等对液滴碰撞结果的分析,将液滴碰撞后的形状因子进行修正,并将环境压力的影响考虑在内,得到了不同环境压力下液滴碰撞后融合与弹开的分界线,实现了与试验数据的高度吻合。

关键词：液滴碰撞弹开高压形状因子

高压下硝酸肼结构演化的中远红外光谱和第一性原理计算研究

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高压物理学报 2024年第3期38卷 103-110页

作者：曾阳阳朱刚贝王文涛白莎郑朝阳于国洋杨延强中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023 西北大学化学与材料学院陕西西安710127

对于含能材料,6 THz(200 cm^(-1))以内的晶格振动模式对外部压力变化引起的结构变化非常敏感,因此,中远红外振动光谱可作为研究含能材料高压相变的有力手段。利用基于空气等离子体产生的中远红外超宽带光谱技术,结合金刚石对顶砧,获得... 详细信息

对于含能材料,6 THz(200 cm^(-1))以内的晶格振动模式对外部压力变化引起的结构变化非常敏感,因此,中远红外振动光谱可作为研究含能材料高压相变的有力手段。利用基于空气等离子体产生的中远红外超宽带光谱技术,结合金刚石对顶砧,获得了含能材料硝酸肼的高压振动光谱。同时,采用第一性原理方法,计算了硝酸肼的晶体结构和红外光谱,在此基础上对分子间的相互作用进行了分析。综合实验和计算结果,揭示了压力作用下分子间氢键和范德瓦尔斯相互作用对材料中分子结构和堆垛变化的影响,获得了硝酸肼的相变过程。

关键词：硝酸肼中远红外光谱第一性原理计算高压相变

铁精矿内配某生物质高温高压热解及其还原行为研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 860-870页

作者：黄柱成李屹鑫舒阳中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083

以生物质为还原剂,在温度为1 040℃、压力为30 kPa下对铁精矿内配生物质热解气化及其还原行为进行研究。研究结果表明:初期热解产生了酚类等大分子碳氢氧化合物液相,并与铁精矿形成了焦油包裹体,显著迟滞了生物质挥发分的释放;外配水和... 详细信息

以生物质为还原剂,在温度为1 040℃、压力为30 kPa下对铁精矿内配生物质热解气化及其还原行为进行研究。研究结果表明:初期热解产生了酚类等大分子碳氢氧化合物液相,并与铁精矿形成了焦油包裹体,显著迟滞了生物质挥发分的释放;外配水和铁精矿中的晶格氧促进了大分子碳氢氧化合物逐步氧化为酮类、酸类化合物,并最终转化为CO和H_(2)等还原性气体;铁精矿还原生成了铁晶须,部分形成了碳铁化合物,实现了铁氧化物的高效快速还原,入炉50 min时,金属化率达96.72%。

关键词：生物质高温高压热解直接还原

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高压下Y-Si-H体系晶体结构和超导性质的第一性原理研究

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高压物理学报 2024年第2期38卷 59-70页

作者：马浩陈玲蒋其雯安德成段德芳吉林大学物理学院超硬材料国家重点实验室物质模拟方法与软件教育部重点实验室吉林长春130012

采用第一性原理计算方法,研究了三元氢化物Y-Si-H体系在高压下的晶体结构、电子性质及超导性质,发现了热力学稳定的YSiH_(7)、YSiH_(9)、YSi_(2)H_(12)和YSiH_(18),以及热力学亚稳的YSi_(2)H_(13)、YSi_(2)H_(14)和Y_(2)SiH_(17)。电子性质计算表明,YSiH7为绝缘体,YSi_(2)H_(13)为半导体,其余氢化物均具有金属特性。通过麦克米兰方程估算超导转变温度(T_(c))发现,YSi_(2)H_(12)具有最高的T_(c),在100 GPa下为43.5 K。YSi_(2)H_(14)的动力学稳定压力可降至40 GPa,T_(c)为23.8 K,是Y-Si二元化合物中最高T_(c)的2倍,说明在Y-Si体系中引入H原子可以有效地提高超导转变温度。Y_(2)SiH_(17)在100 GPa下的T_(c)为35.8 K。谱函数和电声耦合计算结果表明,在YSi_(2)H_(14)和Y_(2)SiH_(17)中除中频振动的H原子诱导超导外,低频振动的Y原子也起着重要作用。

关键词：高压氢化物第一性原理结构预测超导电性

高压下面心立方CeH_(9)和CeH_(10)动力学性质的第一性原理研究

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高压物理学报 2024年第2期38卷 87-93页

作者：王晓雪丁雨晴王晖哈尔滨师范大学物理与电子工程学院黑龙江哈尔滨150025

高压下的稀土金属超氢化物因具有高温超导电性而受到广泛关注。由于实验只能部分地确定超氢化物中稀土金属原子的晶格结构,因此,第一性原理计算成为全面理解其结构与物性的重要方法。基于第一性原理计算,对氢含量不同但Ce晶格结构相同... 详细信息

高压下的稀土金属超氢化物因具有高温超导电性而受到广泛关注。由于实验只能部分地确定超氢化物中稀土金属原子的晶格结构,因此,第一性原理计算成为全面理解其结构与物性的重要方法。基于第一性原理计算,对氢含量不同但Ce晶格结构相同的面心立方CeH_(9)和CeH_(10)的弹性、晶格动力学、质子动力学性质进行了对比研究,发现低氢含量有利于面心立方超氢化铈的弹性和声子稳定向低压拓展。在100~140 GPa压强区间,室温下CeH_(9)和CeH_(10)不具有显著的质子扩散,但1 500 K时全面转变为超离子态,扩散系数分别为1.6×10^(-4)~1.2×10^(-4) cm^(2)/s和1.9×10^(-4)~1.5×10^(-4) cm^(2)/s;扩散系数与温度、氢含量正相关,但与压强负相关。所获得的压强、温度及氢含量对超氢化铈结构与动力学性质的影响规律可为其他超氢化物研究提供参考。

关键词：高压超氢化物动力学超离子态第一性原理

纳米钨在高压下的物理力学行为与尺寸效应研究

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高压物理学报 2024年第3期38卷 29-36页

作者：赵康林王齐明张友君蒋刚彭放李延春四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065 中国科学院高能物理研究所北京100049

探究尺寸效应对材料高压物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术,研究了平均晶粒尺寸分别为30和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线衍射图... 详细信息

探究尺寸效应对材料高压物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术,研究了平均晶粒尺寸分别为30和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线衍射图谱的峰位和半高宽等,得到了纳米金属钨在高压下的晶胞体积、晶粒尺寸和微观应变等。通过拟合三阶Birch-Murnaghan方程,得到了30和65 nm钨的体弹模量,分别为257(7)GPa和343(8)GPa。结合前人的研究结果发现,当晶粒尺寸从微米降低至10 nm,钨的屈服强度逐渐增大,10 nm钨的屈服强度较微米晶样品的屈服强度提高了3.5倍;体弹模量呈现先增大后减小的趋势,30 nm钨的体弹模量较65 nm钨减小了25%。

关键词：状态方程屈服强度体弹模量高压纳米晶体

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电解水制高压氢气——技术挑战与研究进展

储能科学与技术 2024年第2期13卷 626-633页

作者：韩宁宁许壮何广利国能粤电台山发电有限公司广东江门529228 北京低碳清洁能源研究院氢能(氨能)技术研究中心北京102299

利用可再生能源电解水制氢替代化石燃料用于交通和工业领域是实现碳减排的重要技术路径,电解水制取高压氢气有利于简化氢能供应链工艺从而减少压缩机等设备投入,同时,利用电化学等温压缩减小综合能耗,对于降低可再生能源制氢综合成本具... 详细信息

利用可再生能源电解水制氢替代化石燃料用于交通和工业领域是实现碳减排的重要技术路径,电解水制取高压氢气有利于简化氢能供应链工艺从而减少压缩机等设备投入,同时,利用电化学等温压缩减小综合能耗,对于降低可再生能源制氢综合成本具有重要意义。电解水制氢压力提高导致电解槽气密性和材料耐氢蚀要求提高,工作状态下更易发生氢氧互混导致氧中氢浓度增加以及电流效率下降,面临技术挑战。本文综述了质子交换膜电解水和碱性电解水两种技术路线在制取高压氢气方面的研究进展,开发高强度、低渗漏、高电导的隔膜材料以及适应隔膜溶胀形变的耐高压密封结构是差压式质子交换膜电解水实现高性能和高可靠性的关键,研发氢氧互混管理新工艺及过程控制技术是实现碱性电解水安全制取高压氢气的关键。

关键词：电解制氢高压膜过程控制安全

高压自紧式聚酰亚胺垫片密封性能影响因素分析及结构优化

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流体机械 2024年第6期52卷 76-82,98页

作者：郑娆刘丽静李双喜刘登宇北京化工大学机电工程学院北京100029

为了解决液体火箭发动机在异常工况下的密封失效问题,建立了发动机充气阀阀芯密封结构的有限元模型,分析了密封结构参数、加工误差及卡滞偏斜对充气阀阀芯密封性能的影响,并进行了试验验证。结果表明:综合考虑可加工性、密封效果,圆阀... 详细信息

为了解决液体火箭发动机在异常工况下的密封失效问题,建立了发动机充气阀阀芯密封结构的有限元模型,分析了密封结构参数、加工误差及卡滞偏斜对充气阀阀芯密封性能的影响,并进行了试验验证。结果表明:综合考虑可加工性、密封效果,圆阀座是充气阀的首选结构;在不同圆角半径下,圆角半径在0.35~0.45 mm范围内使用效果最佳;平面度偏差及卡滞偏斜在0~0.07 mm范围内对密封效果和使用寿命几乎没有影响。本研究可为航天军工用高精密密封的设计和优化提供参考,有助于提高我国高精密密封的技术水平。

关键词：聚酰亚胺自紧密封优化设计高压高精密密封

微秒到秒时间尺度的高压相变动力学和物性研究:回顾、进展及展望

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高压物理学报 2024年第3期38卷 1-19页

作者：王毫赵婷婷李梅李俊龙彭赏刘旭强赵博浩陈彦龙林传龙北京高压科学研究中心北京100193

近年来,基于金刚石对顶砧的快速加载技术(如动态金刚石对顶砧)和时间分辨探测技术的快速发展为高压科学研究开辟了新的研究方向和思路。这些技术使得科学家能够探索微秒到秒级时间尺度的高压非平衡物理过程,填补了静高压与动态冲击波实... 详细信息

近年来,基于金刚石对顶砧的快速加载技术(如动态金刚石对顶砧)和时间分辨探测技术的快速发展为高压科学研究开辟了新的研究方向和思路。这些技术使得科学家能够探索微秒到秒级时间尺度的高压非平衡物理过程,填补了静高压与动态冲击波实验之间的空白。本文回顾并总结了近年来在快速加载和时间分辨探测技术上的进展,详细探讨了依赖于加载速率的结构相变动力学、相变途径、亚稳相的形成、微结构、力致发光等现象。希望通过深入思考和系统归纳微秒至秒级时间尺度的高压科学问题和技术挑战,为高压科学领域的研究者提供新的启示和参考。

关键词：高压动态金刚石对顶砧快速压缩加载速率相变动力学亚稳相