高聚物减阻机理的研究综述

浙江工程学院学报,第18卷,第1期,2001年3月

Journal of Zhejiang Institute of Science and Technology Vol .18,No .1,Mar 2001

文章编号:1009 4741(2001)01 0015 05

收稿日期:2000-09-06

*教育部博士点基金资助项目

高聚物减阻机理的研究综述

*

邵雪明,林建忠

(浙江大学力学系,浙江杭州310027) 摘要:对有关高聚物减阻机理的代表性研究及进展进行了简要的综述,并对 应力各向异性说 这种较新的观点进行了介绍。

关键词:高分子聚合物;减阻;机理

中图分类号:O357 5 文献标识码:A

1 概 述

高聚物减阻的研究始于1948年,Toms 在第一届国际流变学会议上,发表了关于高聚物减阻机理研究的第一篇论文[1]指出,在氯苯中溶入少量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),可大幅度降低液体运动的阻力,因此高聚物减阻又称为Toms 效应。50年代和60年代初期,减阻研究多局限于流变学。在60年代中期以后开始引起流体力学工作者的注意,并开始了广泛的研究工作。

人们重视高聚物减阻的研究,首先是因为这一技术具有很大经济价值,并有两个显著的特点:一是投入量少;二是减阻效果非常显著。所以在国防、工业、交通和消防等领域具有广泛的应用前景,特别是长距离管道输送流体,应用这一技术将大大提高运输量,或节省输送能源的消耗。其次,由于高聚物减阻与湍流密切相关,减阻机理的研究,能促进湍流理论的发展。这正是流体力学工作者瞩目之所在。

迄今为止,虽然有了不少有关高聚物减阻的论著,但现有的理论还没有一种可以圆满解释减阻的系列特征,有待于进行深入的研究,并努力扩大在相关工程中的应用。本文分两个时期对高聚物减阻机理研究的代表性观点和成果进行阐述。

2 分类综述

1990年以前,尤其是60年代之后的10年间,在公开刊物发表的有关高聚物减阻的论文每年约有100篇,密度非常大。所进行的研究可大致被分为三类。

第一类研究的着眼点为高聚物分子,主要研究高聚物分子在剪切、拉伸等流动中的运动特性,由此来推测高聚物的加入对湍流的影响。

1969年Lumley [2]发表了一篇高聚物分子在湍流中运动特性的综述性论文,列举了高聚物分子的主要参数包括分子质量、柔性、分子链长度、构形等的影响,并提出了一个在当时普遍得到认同的观点。他认为高聚物分子在湍流边界层中受到拉伸,会使该处的流体粘度增加,这可能是高聚物引起减阻的主要原因。

White [3](1985年)指出,高聚物分子在静止溶液中各链节随机卷曲,统计图像呈椭球形。溶液运动时分子因剪切而发生变形,与静止状态差别很大。所以如果能观测到分子在剪切流中的构形及动力特征,

16浙江工程学院学报 2001年 第18卷

则在解释减阻机理时将甚为有效。然而高聚物分子构形的动态测量是非常困难的,1986年,Be wersdoff[4]等应用冷中子小角度散射测量技术,把一种阳离子表面活性剂TTAB溶于重水中,形成分子量很高的胶束型减阻液。垂直于流向入射的冷中子因胶束存在而发生散射。沿流向及垂向的散射强度I1和I2与入射波的特征量 成函数关系。试验发现,溶液静止时,椭球长轴随机取向,散射呈各向同性,I1( )=I2( );流动时,定向剪切使长轴取向的随机性质发生变化,散射显示各向异性,I1( )和I2( )分离为两条曲线。

哈佛大学Abernathy[5]等认为:在剪切流中流场的变形张量促使聚合物分子发生弹性变形,而旋转速度张量则使之旋转,抵消其变形影响。由于这两种作用同时存在,大分子的动力状态可分为两个不同的阶段。当壁面剪切率低于某一临界值时,大分子基本不发生变形,在剪切流向作Einstein-Jeffery型旋转。当剪切率高于临界值时,大分子发生强烈变形,旋转与大变形的合成运动产生了较强的远场波动,这可能引起与邻近大分子的相干,形成对减阻发生作用的基本单元。为了阐明大分子的运动状态对减阻的具体作用,Abernathy等分析了涡管在剪切流中的进化情况。大分子的变形运动产生了两种作用,即阻碍涡管的形成和对已形成的涡管阻碍其发育。这两种作用的综合效应是降低了高分子稀溶液的猝发周期,从而导致了湍流减阻。

Rabin和Zielinska[6](1989年)研究了在拉伸流动中聚合物分子对涡量分布的影响。加入高聚物后,在高波数上,类似于牛顿流体发生了涡量的拉伸。原本由小尺度涡耗散掉的能量则被受到拉伸的聚合物分子储存起来,当这些聚合物分子运动到拉伸速率小的区域的时候,它们又会松弛恢复到原来的形态,而储存的能量被传输给低波数的速度脉动。

由于湍流边界层结构的复杂性,单从聚合物分子的角度入手来精确推断其对湍流的所起的影响比较困难。

第二类研究的着眼点为高聚物对湍流统计量的影响,早期高聚物减阻的研究大都属于这一类。

1967年,Virk[7]等通过速度测量对减阻流动进行了比较细致的研究。他们采用毕托管、热线在不同减阻剂和溶剂测量减阻管流的流向速度,得到了著名的Virk渐近线。

之后,高聚物在减阻流动中分布均匀度的影响也成为一个研究的方向。很多研究者发现高聚物是预先混合在溶剂中,还是从壁面注入到流动中,对减阻效果有显著的影响。McComb和Rabie[8](1982年), Ber man[9](1986年)都研究过这个问题。对于不均匀的高分子溶液,研究者关注的一个重要特征就是高分子丝团的构形。通过研究提出了一个关于减阻原因的假设,认为减阻是由于高分子丝团和近壁区湍流结构相互作用的结果。

然而,单纯从统计测量的角度来分析湍流结构是不够的,同时由于早期测量技术及仪器的缺陷,也为这方面的研究带来了一定的困难。

第三类研究的着眼点在于高聚物对湍流拟序结构的影响。这是随着湍流理论和各种测量技术的发展而出现的相对较新思路。

随着湍流拟序结构研究的发展,减阻研究又得到了新的启迪。Gordon[10](1970年)发表了第一篇有关高聚物对拟序结构影响的文章,他认为高聚物的加入会削弱湍流边界层猝发过程的强度,但论文中没有提供支持这一观点的数据。

Donohue、Tiederman和Reischman[11](1972年)采用流动显示技术在槽流中探讨了高聚物对湍流拟序结构的影响。发现在靠近壁面区,y方向流体运动显著削弱,湍斑区增大,以及猝发速率明显减小。Ber man[9](1986年)也得到了类似的结论。Berman还发现把聚合物预先混合到溶剂中也能使猝发速率减小,但不如流动时注入影响显著。

文献[8]中把条件采样与激光测速相结合,测量了圆管内聚氧化乙烯(PEO)水溶液的猝发过程,定义无因次猝发周期为:

T B!u2

T+B=

式中:T B为相邻两次猝发的平均时间间隔,u 为摩擦速度,为溶液的运动粘性系数。通过测量得到:纯水T+B =266;PEO水溶液之猝发周期随减阻百分比!的增加而增大,当!由26 5%增至67%时,T+B由274增至

1280。Aric (1986年)测量了PE O 水溶液的平面流动,也用了条件采样技术,所得结果与文献[8]在性质上是一致的。与70年代同类工作相比,Aric 等的结果在精度上有所提高。

从湍流拟序结构这一角度的研究能得到很多由高聚物加入所引起的现象,但要解释这些现象还比较困难,需要其它方面研究的支持。

3 关于减阻机理的几种观点

通过研究,人们相继提出了一些理论,以下简要介绍有代表性的几种。

a)伪塑说

这是最早被用来解释减阻机理的观点。Toms 在文献[1]中提出,聚合物溶液具有伪塑性,剪切速率愈大,表面粘度愈小。溶液在通过管道流动时,壁面附近剪切速率大,粘度降低,从而使流动阻力降低。但目前这种理论已被否定,Walsh 的工作给了伪塑说致命的一击,他用聚甲基丙烯酸溶液做实验,有很强的减阻作用。但这种流体却是典型的胀流型流体。

b)湍流脉动抑制说

由于高聚物只对湍流减阻,所以有人认为减阻是因溶液中聚合物分子抑制了湍流旋涡的产生,从而使脉动强度降低,减少了能量损失。这种说法初看似乎很有道理,但遭到湍流脉动强度实测结果的否定。

c)粘弹说

随着粘弹流体力学的发展,有人提出高聚物溶液的减阻作用是由于溶液粘弹性和湍流旋涡发生相互作用的结果。粘弹性流体变形的记忆性使减阻流场的空间尺度和时间尺度增大,湍流旋涡的一部分动能被聚合物分子吸收,以弹性能形式储存起来,使旋涡动能减少,旋涡消耗的能量也随之减少。这种理论虽然还没有达到完善的境地,但已被不少学者所接受。然而最近的研究使之也受到了挑战。

4 最近的进展

进入90年代,有关高聚物减阻机理研究的一个显著特点就是在研究密度方面虽然远低于六七十年代,但在深度和难度方面却是相当可观的。

经过近30年的努力,研究者发现,单纯从聚合物分子、湍流的统计测量以及湍流结构这三个着眼点来研究高聚物减阻的机理,虽得到了一些重要的成果,但由于存在着各自的缺点,对高聚物减阻原因还是没有一个明确的解释。要想取得重大的突破,在这三个方面相互结合的研究可能是有效的。如加入聚合物使得湍流边界层的猝发频率降低,这是从湍流结构的角度研究得到的结论,但要解释其原因,就必须从分析聚合物分子在湍流中的运动特征入手。近10年在这一方面有了一定的进展,并提出了一些新的观点。

Pinho 和Whitelaw [12](1990年),Harder 和Tiederman [13](1991年),Wei 和Willmarth [14](1992年)应用LDV 分别测量三维管流和二维槽流的湍流统计量,这些研究的一个明显结果是高分子聚合物的作用并不是抑制了湍流的运动,相反的是流向湍流强度得到了加强,而法向湍流强度减弱了。这就意味着高分子聚合物的加入,湍流结构是被改变了,而并不是以前所认为的是被削弱了。Wei 和Willmarth 还发现法向速度的能谱在所有频率上都被抑制了,而流向则从高频到低频能量重新进行了分布。同时发现,以不同的速度注入不同浓度的聚合物(保持注入的聚合物总量不变),近壁区流向速度的能谱和雷诺应力有很明显的变化。

1995年,den Toonder,Nieuwstadt 和Kuiken [15]为了检验Lumley [2](1969年)的观点,对管流进行了直接数值模拟,发现仅仅拉伸粘度的增加还不足以产生明显的减阻。

之后,通过总结Virk 和Wa gger [16](1990年)、Draad 和Hulsen [17](1995年)、Sadaki [18](1992年)等的一些最新研究成果,1997年den Toonder [19]提出:减阻流场中,由于聚合物分子的拉伸所引起的应力各向异性是高聚物减阻的主要原因。为证实这一观点,den Toonder 首先应用激光多普勒测速对管流进行了研究,得到了近壁区高阶的湍流统计量及湍动能谱。然后通过直接数值模拟(DNS)分析了各种因素的影响,在他的DNS 中采用了两种本构模型:第一种为粘性应力各向异性模型(VA):

17第1期 邵雪明等:高聚物减阻机理的研究综述

18浙江工程学院学报 2001年 第18卷

= N+ P=2?D+?2D:uuuu

(u!u)2

第二种为粘弹各向异性模型(VE A):

= N+ P=2?D+?2(u!D!u)uu/|u|4

式中: 为应力张量, N和 P分别为牛顿流体的溶剂和聚合物对应力张量的贡献,?为动力粘性系数,D为应变速率张量,u为速度矢量。这第二种模型是在VA模型的基础上考虑了弹性的因素得到的,目的是为了检验Gennes(1990年)和Joseph(1990年)的观点,在文献[20]和[21]中他们提出弹性是高聚物减阻的主要原因。

研究发现,应用VA模型得到的计算结果和实验值有着很好的吻合性,而弹性因素的加入,反而有负面的影响,由VEA模型得到的计算结果反映的减阻效果明显低于VE模型,而且和实验结果有一定的差异。从而在一定程度上证实了den Toonder的观点,暂且称其为 应力各向异性说。这是一种相对较新的观点,对传统的 粘弹说是一个挑战。

5 结束语

从以上综述可见,自高聚物减阻这一现象被发现至今,已逾半个世纪,虽然众多的研究者提出了一系列减阻机理的分析和研究结果,但最终解决这一难题还有很多工作要做。

参考文献:

[1]Toms B A.Some observation on the flow of linear polymer solution through straight tubes at large reynolds numbers[C].Proc.1st

Intern Rheol.Congr,Holland:Scheve ningen,1948.135.

[2]Lumley J L.Drag reducti on by addi tives[J].Ann.Rev.Fluid Mech,1969,1:367.

[3]Whi te B.et al.Drag reduction by additives[M].BHRA,1985.

[4]Bewersdoff H W.et al.The conformation of drag reducing micelles from small angle neutron scattering experiments[J].Rheol.

Acta.,1986,25:642.

[5]Keyes D E,Abernathy F H.A model for the dynamics of polymers in laminar shear flows[J].J.Fluid M ech.,1987,185:503.

[6]Rabin Y,Zielinska B J A.Scale developmen t enhancement and damping of vorticity disturbance by polymers in elongational flow[J].

Phy.Rev.Lett.,1989,63:512.

[7]Virk P S.et al.The Toms phenomenon:turbulen t pipe flow of dilute polymer solutions[J].J.Fluid Mech.,1967,30:305.

[8]MaComb W D,Rabie L H.Local drag reduction due to injection of polymer solutions into turbulent flow in pipe[J].AIC HE J.

1982,28:547.

[9]Berman N S.Velocity fluctuations in non homogeneous drag reduction[J].Chem.Engng Commun.,1986,42:37.

[10]Gordons R J.Mechanis m for turbulent drag reduction in dilute polymer solutions[J].Nature,1970,227:599.

[11]Donohue G L.et al.Flow visualization of the near wall region in a drag red uci ng channel flow[J].J.Fluid Mech.,1972,56:

559.

[12]Pinho F T,Whi telaw J H.Flow of non Newtonian fluids i n a pipe[J].J.Non newtonian fluid Mech.,1990,34:129?144.

[13]Harder K J,Tiederman W G.Drag reduction and turbulent and turbulent structure in two di mensional channel flows[J].Phil.

Trans.R.Soc.Lond,1991,A336:19?34.

[14]Wei T,Willmarth W W.Modifying turbulent structure wi th drag reducing polymer addi tives in turbulent channel flows[J].J.Fluid

Mech.,1992,245:619?641.

[15]T oonder J M J,et al.The role of elongational viscosity flow in the mechanism of drag reduction by polymer additives[J].Appl.Sci.

Res.,1995b,54:95?123.

[16]Virk P S&Wagger D L.Aspects of mechanism in type B drag reduction[C].USA:Spri nger1990,201?213.

[17]Draad A A,Hulsen M A.Transi tion from laminar to turbulent flow for non Newtonian fluids[J].In Advances in Turbulence V,

1995.105?110.

[18]Sadaki S.Drag reduction effect of rod like polymer solutions#:Molecular weight dependence[J].J.phys.Soc.Japam,1992b,

61:1960?1963.

[19]Toonder J M J,et al.Drag reduction by polymer addi tives in a turbulent pipe flow:numerical and laboratory experi ments[J].J.

Fluid.Mech.,1997,337:193?231.

[20]Gennes P G.Introduction to Polymer Dynamics [M].UK:Cambr id ge University Press,1990.

[21]Joseph D D.Fluid Dynamics of Viscoelastic Liq uids [M].USA:Springer,1990.Review of Research on Me chan ism of Drag Reduction by Polymer Add itives

SHAO Xue ming,LI N Jian zhong

(Department of M echanics,Zhejiang Uni versity,Hangz hou 310027,China)

Abstract:A comprehensive review is given to researches on mechanism of drag reduction by additives.The opinion of viscous anisotropic stresses is introduced.

Key words:Polymer;Drag reduction;Mechanism

(责任编辑:陈和榜)19

第1期 邵雪明等:高聚物减阻机理的研究综述

减阻表面活性剂的研究进展

第24卷第1期2007年1月精细化工 FI NE C H E M I CAL S Vo.l24,No.1 J an.2007 表面活性剂 减阻表面活性剂的研究进展* 乔振亮,熊党生 (南京理工大学材料科学与工程系,江苏南京 210094) 摘要:介绍了表面活性剂减阻的机理。探讨了影响表面活性剂减阻效果的各种因素,包括:表面活性剂与补偿离子的结构及其浓度、管路系统的直径、流体的温度和速度以及环境中的金属离子。论述了表面活性剂的减阻与传热效率之间的关系;并且讨论了在使用减阻表面活性剂的循环系统中提高传热效率的方法。总结了减阻表面活性剂的一般特点。预测了减阻表面活性剂的发展趋势。引用文献35篇。 关键词:表面活性剂;减阻;传热效率 中图分类号:TQ423.99 文献标识码:A 文章编号:1003-5214(2007)01-0039-05 Progress i n D rag R educi ng Surfactant R esearch Q I A O Zhen li a ng,X I O NG Dang sheng (D e p ar t m ent of M aterial Science and E ngineer i ng,N anjin g Universit y of Science and T echnology,N anjing210094,J iangsu,China) Abstract:The m echanis m of drag reduc i n g surfactant is i n troduced.M any facto rs i n fluenc i n g t h e effectiveness o f drag reducing surfactant are addressed,such as surfactan,t counteri o n,concentra ti o n, dia m eter of c ircu lati n g syste m s,te m perature and velocity o f the fl u i d,and i o ns inside the recircu lation syste m s.The re l a ti o nship bet w een drag reduction and heat transfer ab ility i s discussed,and m ethods of i m prov i n g the effic i e ncy of heat transfer i n the recircu lation syste m s conta i n ing the drag reduci n g surfactan t are a lso described.Co mm on characteristics of drag reduc i n g surfactant are su mm arized. F i n ally,t h e developm ent trend of drag reduc i n g surfactant is i n d icated.35references are c ited. Key w ords:surfactan;t drag reduction;heat transfer ab ility 19世纪80年代的石油危机引起了人们对减阻技术的普遍关注,继而这一技术迅速应用于各个行业。主动减阻是一种向紊流中添加少量添加剂,使流体摩擦力大大降低的方法。流体的紊流被改变或者受到抑制,便产生了减阻的效果。 一些少量的高分子聚合物和阳离子表面活性剂可以加在水中降低紊流阻力,研究发现,紊流流动阻力最高可以降低80%[1]。所以,这一技术在远距离流体输送、城市供热制冷等领域具有良好的应用前景。虽然一些水溶性的高分子也可以用来减阻,但是在有工业泵的系统中,如果用水溶性高分子就存在着机械降解的问题,并且降解后分子结构无法恢复,使减阻能力下降。表面活性剂受大的剪切应力作用也会发生机械降解,但是它可以自行修复[2]。因此,在有机械力的场合,多用表面活性剂来进行减阻。 用来减阻的表面活性剂有阳离子、阴离子、两性离子等。阴离子表面活性剂做减阻剂使用时,易与水中的钙、镁离子形成沉淀而影响减阻效果;阳离子表面活性剂做减阻剂对水质要求不高,有更广泛的使用范围;在加热系统中用两性减阻表面活性剂也是一种增加经济效益的很有前途的方法[3]。在实际使用中最常用的表面活性剂是阳离子型和两性离子型两类。减阻表面活性剂的特殊重要性,使它受到广泛关注,国内许多人都做了相关研究[4~7]。 本文综述了减阻表面活性剂的研究进展。 *收稿日期:2006-06-19;定用日期:2006-09-08 作者简介:乔振亮(1970-),男,河南省巩义市人,博士研究生,师从熊党生教授,主要从事生物材料、仿生减阻材料的研究,电话:025-********,E-m ai:l q i aozhen liang@126.co m。

金属断口机理及分析资料报告

名词解释 延性断裂：金属材料在过载负荷的作用下，局部发生明显的宏观塑性变形后断裂。 蠕变：金属长时间在恒应力，恒温作用下，慢慢产生塑性变形的现象。 准解理断裂：断口形态与解理断口相似，但具有较大塑性变形（变形量大于解理断裂、小于延性断裂）是一种脆性穿晶断口 沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展的方式发生的断裂。 解理断裂：在正应力作用下沿解理面发生的穿晶脆断。 应力腐蚀断裂：拉应力和腐蚀介质联合作用的低应力脆断 疲劳辉纹：显微观察疲劳断口时，断口上细小的，相互平行的具有规则间距的，与裂纹扩展方向垂直的显微条纹。 正断：断面取向与最大正应力相垂直（解理断裂、平面应变条件下的断裂） 韧性：材料从变形到断裂过程中吸收能量的大小，是材料强度和塑性的综合反映。 冲击韧性：冲击过程中材料吸收的功除以断的面积。 位向腐蚀坑技术：利用材料腐蚀后的几何形状与晶面指数之间的关系研究晶体取向，分析断 裂机理或断裂过程。 河流花样：解理台阶及局部塑性变形形成的撕裂脊线所组成的条纹。其形状类似地图上的河 流。 断口萃取复型：利用AC 纸将断口上夹杂物或第二相质点萃取下来做电子衍射分析确定这些 质点的晶体结构。 氢脆：金属材料由于受到含氢气氛的作用而引起的低应力脆断。 卵形韧窝：大韧窝在长大过程中与小韧窝交截产生的。 等轴韧窝：拉伸正应力作用下形成的圆形微坑。 均匀分布于断口表面，显微洞孔沿空间三 维方向均匀长大。 第一章 断裂的分类及特点 1.根据宏观现象分：脆性断裂和延伸断裂。 脆性断裂裂纹源：材料表面、部的缺陷、微裂纹；断口：平齐、与正应力相垂直 ，人字纹或放射花纹。延性断裂裂纹源：孔穴的形成和合并;断口：三区，无光泽的纤维状，剪切面断裂、与拉伸轴线成45o . 2.根据断裂扩展途分：穿晶断裂与沿晶断裂。 穿晶断裂：裂纹穿过晶粒部、可能为脆性断裂也可 能是延性断裂； 沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展，多属脆断。应力腐蚀断口，氢脆断口。 3根据微观断裂的机制上分：韧窝、解理（及准解理）、沿晶和疲劳断裂 4根据断面的宏观取向与最大正应力的交角分：正断、切断 正断：断面取向与最大正应力相垂直（解理断裂、平面应变条件下的断裂） 切断：断面取向与最大切应力相一致，与最大应力成45o交角（平面应力条件下的撕裂） 根据裂纹尖端应力分布的不同，主要可分为三类裂纹变形： 裂纹开型、边缘滑开型（正向滑开型）、侧向滑开型（撒开型） 裂纹尺寸与断裂强度的关系 Kic ：材料的断裂韧性，反映材料抗脆性断裂的物理常量（不同于应力强度因子，与K 准则 相似） a Y K c c πσ?=1

地下水循环机理研究手段综述报告

地下水循环机理研究手段综述报告 地下水循环模式代表了区域内地下水总的补、径、排特征，可以为地下水资源的合理管理和可持续利用提供科学依据。如今，地下水循环的研究越来越引起人们的广泛关注。 早期水循环研究主要应用于地表水与地下水相互转化关系。目前，地下水循环研究的方法有：水文地质分析法、水化学方法、同位素分析方法、数值模拟法等。 1.水文地质分析法水文地质分析法是地下水循环模式研究最传统的方法，也是最基础的方法。该方法以地质、水文地质条件为基础，从地下水补、径、排角度来分析和确定地下水循环模式。 2.数值模拟技术随着计算技术的发展，数值模拟技术得到广泛的应用，但受到参数的限制，影响到该方法的应用。 3.水化学方法地下水水化学组分是地质历史时期形成的产物，在一定程度上记录着水体的赋存环境特征、补给来源、渗流途径等水循环方面的信息，可用用来阐明地下水的运动方向，在一定程度上反映区域地下水循环规律和更新能力。但是不同成因的地下水，其水化学组分可能相似，需要配合其它方法使用。 4.环境同位素方法二十世纪五十年代国外就将同位素技术应用到水文地质学的研究中。最初同位素只用作示踪剂，随后人们开始利用同位素技术探讨地下水的起源、形成、埋藏和演化等理论问题，判定地下水的补给来源，补给高程、补给强度、不同补给来源的比例、估算水文地质参数、地下水年龄，地下水更新能力，流速和流向，查明地表水与地下水以及不同含水层间的水力联系等实际问题，掌握区域地下水循环特征。 目前，常用的同位素有D、18O、3H、13C、14C。氢氧稳定同位素是研究区域地下水循环方式和补给来源最常用的示踪剂，在低温的情况下，水岩作用不会影响它们在地下水中的含量。地下水中稳定同位素在循环过程中受到混合以及雨水补给、蒸发等作用引起同位素分馏而产生规律性的变化。氚是一种放射性同位素，具有计时性，且地下水中的3H含量不与岩石介质发生交换，可以用来研究含水

(完整版)支持向量机(SVM)原理及应用概述

支持向量机（SVM ）原理及应用 一、SVM 的产生与发展 自1995年Vapnik (瓦普尼克)在统计学习理论的基础上提出SVM 作为模式识别的新方法之后，SVM 一直倍受关注。同年，Vapnik 和Cortes 提出软间隔(soft margin)SVM ，通过引进松弛变量i ξ度量数据i x 的误分类(分类出现错误时i ξ大于0)，同时在目标函数中增加一个分量用来惩罚非零松弛变量(即代价函数)，SVM 的寻优过程即是大的分隔间距和小的误差补偿之间的平衡过程；1996年，Vapnik 等人又提出支持向量回归 (Support Vector Regression ，SVR)的方法用于解决拟合问题。SVR 同SVM 的出发点都是寻找最优超平面(注：一维空间为点；二维空间为线；三维空间为面；高维空间为超平面。)，但SVR 的目的不是找到两种数据的分割平面，而是找到能准确预测数据分布的平面，两者最终都转换为最优化问题的求解；1998年，Weston 等人根据SVM 原理提出了用于解决多类分类的SVM 方法(Multi-Class Support Vector Machines ，Multi-SVM)，通过将多类分类转化成二类分类，将SVM 应用于多分类问题的判断：此外，在SVM 算法的基本框架下，研究者针对不同的方面提出了很多相关的改进算法。例如，Suykens 提出的最小二乘支持向量机 (Least Square Support Vector Machine ，LS —SVM)算法，Joachims 等人提出的SVM-1ight ，张学工提出的中心支持向量机 (Central Support Vector Machine ，CSVM)，Scholkoph 和Smola 基于二次规划提出的v-SVM 等。此后，台湾大学林智仁(Lin Chih-Jen)教授等对SVM 的典型应用进行总结，并设计开发出较为完善的SVM 工具包，也就是LIBSVM(A Library for Support Vector Machines)。LIBSVM 是一个通用的SVM 软件包，可以解决分类、回归以及分布估计等问题。 二、支持向量机原理 SVM 方法是20世纪90年代初Vapnik 等人根据统计学习理论提出的一种新的机器学习方法，它以结构风险最小化原则为理论基础，通过适当地选择函数子集及该子集中的判别函数，使学习机器的实际风险达到最小，保证了通过有限训练样本得到的小误差分类器，对独立测试集的测试误差仍然较小。 支持向量机的基本思想：首先，在线性可分情况下，在原空间寻找两类样本的最优分类超平面。在线性不可分的情况下，加入了松弛变量进行分析，通过使用非线性映射将低维输

湍流减阻的意义及工程应用

湍流减阻的意义及工程应用 摘要：伴随着世界性能源危机的逐渐加剧，节能减排已经成为大势所趋，在能源运输的过程之中，摩擦阻力是主要的耗能来源，所以研究湍流减阻意义十分的重大。为此本文将对于湍流减阻的意义及工程应用展开有关的论述。本文首先论述了推流减租的意义，之后详细的论述了其工程上面的应用。含有肋条、柔顺壁、聚合物添加剂、微气泡、仿生减阻、壁面振动等主要湍流减阻技术最近的研究成果和应用现状，并着重强调了各自的减阻机理。 关键词：能源危机湍流减阻减阻机理 引言 伴随着全球能源消耗的不断提升，科学家门已经将越来越多的警力投入到如何有效的利用与保护能源领域上面。车辆、飞机以及船舶、油气长输管道的数量快速的增加，所以设法减少这些运输工具表面的摩擦阻力，成为人们研究发展节约能源的新技术含有的突破点[1]。 1湍流减阻的意义 节约能源消耗是人类一直追求的目标，其主要的途径就是在各种运输工具设计之中，尽可能的减少表面的摩擦阻力。表面摩擦阻力在运输工具总阻力之中占据很大的比例，在这些运输工具表面的发部分区域，流动都是处于湍流的状态，所以研究推流边界层减租意义十分的重大，已经引起广泛的重视，同时已经被NASA列为21实际航空关键技术之一[2]。 有关减租问题的研究可以追溯到上世纪的30年代，不过一直到上世纪的60年代中期，研究工作主要围绕减小表面的粗糙程度，隐含的假设光滑表面的阻力最小。到了70年代，阿拉伯石油禁运由此引发的燃油价格上涨激起了持续至今的推流减租研究与应用潮流，经过多年的发展，尤其是湍流理论的发展，使得湍流减阻理论与应用都是取得了突破性的进展[3]。

2湍流减阻的工程应用 2.1肋条减阻 20世纪70年代，NASA研究中心发现具有顺流向微小肋条的表面可以有效的降低臂面的摩擦阻力，从而突破了表面越光滑阻力越小的传统思维模式，肋条减阻成为湍流减阻技术研究热点[6]。 最近几年，为了最大限度的实现减租，人们对于肋条进行了很多的实验与应用优化设计[7]。德国的Bechert和Brused等使用一种测量阻力可以精确度达到±0.3%的油管对于各种肋条表面的减阻效果进行了研究。其测试了多种形状的肋条，含有三角形、半圆以及三维肋条，实验的结果显示V形肋条减阻效果最好，可以达到10%以上的减阻幅度[8]。大量的研究工作显示肋条表面减阻的可靠性与可应用性，国外的研究已经进入到了工程实用阶段，空中客车将A320试验机表面积约70%贴上肋条薄膜，到达了节油2%左右。NASA兰利中心对于Learjet 型飞机的飞行试验结果减阻大约在6%左右。国内的李育斌在1:12的运七模型上具有湍流流动的区域顺流向粘贴肋条薄膜之后，试验表面可以减小飞机阻力8%左右[9]。 2.2壁面振动减阻 壁面振动减阻是20世纪90年代才出现的一种新的方法，米兰大学的Baron和Quadrio 利用直接的数字模拟技术研究了壁面振动减阻的总能量节约效果，其发现在壁面振动速度振 幅在大于： h QX8/ 3时，不会节约能源，而是在比较小的振幅时候能量才有节约[10]。 这个里面Qx表示流量，h表示湍流明渠流高度的一半。在振幅为 h QX4/的时候，可 以净节约多达10%的能量。因为试验都是在固定无因次周期为T+=100下进行的，所以人们认为如果应用条件适当，还能节省更多的能量[11]。 2.3仿生减阻 海洋生物长期生活在水中，经过漫长的岁月，进化出了效率很高的游动结构，表面摩擦阻力也相当的低。所以通过仿生学的研究，设计出减阻效果更好的结构，也变成了研究的热点。Bechert对于一种模拟鸟类羽毛被动流体分离控制的方法进行了风洞的测试，在迅游环境里面，对层流翼部分的活动襟翼的测试结果表明机翼上的最大升力增加了20%而未发现有负面影响。一架电动滑翔机飞行测试纪录的阻力数据也证明了这一点[12]。

晶体生长机理研究综述

晶体生长机理研究综述 摘要 晶体生长机理是研究金属材料的基础，它本质上就是理解晶体内部结构、缺陷、生长条件和晶体形态之间的关系。通过改变生长条件来控制晶体内部缺陷的形成从而改善和提高晶体的质量和性能使材料的强度大大增强开发材料的使用潜能。本文主要介绍了晶体生长的基本过程和生长机理，晶体生长理论研究的技术和手段，控制晶体生长的途径以及控制晶体生长的途径。 关键词：晶体结构晶界晶须扩散成核 一、晶体生长基本过程 从宏观角度看，晶体生长过程是晶体-环境相、蒸气、溶液、熔体、界面向环境相中不断推移的过程，也就是由包含组成晶体单元的母相从低秩序相向高度有序晶相的转变从微观角度来看，晶体生长过程可以看作一个基元过程，所谓基元是指结晶过程中最基本的结构单元，从广义上说，基元可以是原子、分子，也可以是具有一定几何构型的原子分子聚集体所谓的基元过程包括以下主要步骤：（1）基元的形成：在一定的生长条件下，环境相中物质相互作用，动态地形成不同结构形式的基元，这些基元不停地运动并相互转化，随时产生或消失（2）基元在生长界面的吸附：由于对流~热力学无规则的运动或原子间的吸引力，基元运动到界面上并被吸附 （3）基元在界面的运动：基元由于热力学的驱动，在界面上迁移运动 （4）基元在界面上结晶或脱附：在界面上依附的基元，经过一定的运动，可能在界面某一适当的位置结晶并长入固相，或者脱附而重新回到环境相中。 晶体内部结构、环境相状态及生长条件都将直接影响晶体生长的基元过程。环境相及生长条件的影响集中体现于基元的形成过程之中；而不同结构的生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附过程主要与晶体内部结构相关联。不同结构的晶体具有不同的生长形态。对于同一晶体，不同的生长条件可能产生不同结构的生长基元，最终形成不同形态的晶体。同种晶体可能有多种结构的物相，即同质异相体，这也是由于生长条件不同基元过程不同而导致的结果，生长机理如下: 1.1扩散控制机理从溶液相中生长出晶体，首要的问题是溶质必须从过饱和溶液中运送到晶体表面，并按照晶体结构重排。若这种运送受速率控制，则扩散和对流将会起重要作用。当晶体粒度不大于1Oum时，在正常重力场或搅拌速率很低的情况下，晶体的生长机理为扩散控制机理。 1.2 成核控制机理在晶体生长过程中，成核控制远不如扩散控制那么常见但对于很小的晶体，可能不存在位错或其它缺陷。生长是由分子或离子一层一层

溅蚀力学机理研究综述

溅蚀力学机理研究 摘要：溅蚀是水蚀的初始阶段，是雨滴对地表击打直接作用的结果，是一个动能减少，地表土壤颗粒发生位移的过程。溅蚀主要发生在坡面产生径流之前和刚产生径流时，是水蚀的主要形式之一。国内外学者对溅蚀力学机理的研究主要集中在降雨侵蚀力指标计算上，分别提出了适用于不同地区的降雨侵蚀力计算公式。本文通过整理比较目前在国内外应用比较广泛的降雨侵蚀力指标，力求进一步明确各个降雨侵蚀力指标的计算方法和适用范围，为溅蚀力学机理的研究提供一定的参考。 关键词：溅蚀，降雨侵蚀力 降雨雨滴动能作用于地表土壤而作功，导致土粒分散，溅起和增强地表薄层径流紊动等现象称为雨滴溅蚀作用。溅蚀是水土流失的初期阶段[1]，溅蚀会破坏土壤结构[2]，增加径流紊动性[3]，增强径流的分散和搬运能力[4-5]。同时雨滴的打击作用使得土壤颗粒堵塞土壤本身的孔隙，减少或者阻止了雨水的入渗，从而极大的增加了径流的侵蚀力[6-7]。 雨滴击溅本质上是由于水滴的动能做功或打击，使土壤结构遭受破坏的一种力学现象。雨滴的能量并非全部用于打击土壤表面，Mihara在1951年的研究表明，雨滴2/3的能量消耗在土壤表面形成小坑和移动土壤颗粒方面，而其余的1/3形成水雾。因而，只有用于土壤的那部分能量才是降雨的真正侵蚀力。这样，我们就把降雨侵蚀力定义为雨滴用于分散和击溅土壤颗粒的作用力或能量。 Wischmeier[8]根据美国8000多个小区-年降雨径流资料的分析，提出以降雨总动能E与最大30min雨强I30的乘积EI30作为降雨侵蚀力指标，定量表征次降雨可能引起土壤侵蚀的能力，它反映了雨滴溅蚀以及地表径流对土壤侵蚀的综合效应[9]。此后Hudson[10]、Foster[11]、Lal[12]、Williams[13]、Kinnell[14～16]等提出了许多其它形式的侵蚀力指标，但从综合资料的可得性及适用范围看，EI30仍是世界上应用最广的降雨侵蚀力指标。 我国降雨侵蚀力指标的研究从1980年代开始，许多学者基于区域性观测资料的分析，得出了一些区域性研究结果：黄土高原的降雨侵蚀力指标是E60I10或EI10[7,17]，其中E60表示最大60min雨强对应的60min 降雨总动能，I10是最大10min 雨强；安徽大别山区及福建的侵蚀力指标是EI60[18～20]，其中I60是最大60min雨强；黑龙江及云南滇东北的侵蚀力指标为E60I30[21,22]；云南昭通盆地的侵蚀力指标为EI15[23] ，其中I15表示15min最大雨强；广东电白的侵蚀力指标为EI30或EI5[24]，其中I5表示5min最大雨强。王万忠[25]在对全国各地区的降雨、径流资料进行综合分析后，认为我国降雨侵蚀力指标还是采用EI30相对比较适宜。

减水剂的作用机理

减水剂的作用机理 高效减水剂有效地减少了混凝土的的塌落度损失，改善混凝土的工作度，提高流动性，在高性能混凝土中发挥重要的作用，只是至今为止仍旧没有一个完美的理论来解释高效减水剂的作用机理，但有几个理论为大家普遍认同。 静电斥力理论 水泥水化后，由于离子间的德华力作用以及水泥水化矿物、水泥主要矿物在水化过程中带不同电荷而产生凝聚，导致了混凝土产生絮凝结构。高效减水剂大多属阴离子型表面活性剂，掺入到混凝土中后，减水剂中的负离子-SO—、-COO—就会在水泥粒子的正电荷Ca2+矿的作用下而吸附于水泥粒子上，形成扩散双电层(Zel。a电位)的离子分布，在表面形成 扩散双电层的离子分布，使水泥粒子在静电斥力作用下分散，把水泥水化过程中形成的空间网架结构中的束缚水释放出来，使混凝土流动化。Zeta电位的绝对值越大，减水效果就越好。随着水泥的进一步水化，电性被中和，静电斥力随之降低，德华力的作用变成主导，对于萘系、三聚氰胺系高效减水剂的混凝土，水泥浆又开始凝聚，塌落度经时损失比较大，所以掺入这两类减水剂的混凝土所形成的分散是不稳定的。而对于氨基磺酸、多羧酸系高效减水剂，由于其与水泥的吸附模型不同，粒子间吸附层的作用力不同于前两类，其发挥分散作用的主导因素不是Zeta电位，而是一种稳定的分散。 立体位阻效应

掺有高效减水剂的水泥浆中，高效减水剂的有机分子长链实际上在水泥微粒表面是呈现各种吸附状态的。不同的吸附态是因为高效减水剂分子链结构的不同所致，它直接影响到掺有该类减水剂混凝土的坍落度的经时变化。有研究表明萘系和三聚氰胺系减水剂的吸附状态是棒状链，因而是平直的吸附，静电排斥作用较弱。其结果是Z eta电位降低很快，静电衡容易随着水泥水化进程的发展受到破坏，使德华引力占主导，坍落度经时变化大。而氨基磺酸类高效减水剂分子在水泥微粒表面呈环状、引线状和齿轮状吸附，它使水泥颗粒之问的静电斥力呈现立体的交错纵横式，立体的静电斥力的Zeta电位经时变化小，宏观表现为分散性更好，坍落度经时变化小。而多羧酸系接枝共聚物高效减水剂大分子在水泥颗粒表面的吸附状态多呈齿形。这种减水剂不但具有对水泥微粒极好的分散性而且能保持坍落度经时变化很小。原因有三：其一是由于接枝共聚物有大量羧基存在．具有一定的螫合能力，加之链的立体静电斥力构成对粒子问凝聚作用的阻碍；其二是因为在强碱性介质例如水泥浆体中，接枝共聚链逐渐断裂开，释放出羧酸分子，使上述第一个效应不断得以重视；其三是接枝共聚物Zeta电位绝对值比萘系和三聚氰胺系减水剂的低，因此要达到相同的分散状态时，所需要的电荷总量也不如萘系和三聚氰胺系减水剂那样多。对于有侧链的聚羧酸减水剂和氨基磺酸盐系高效减水剂，通过这种立体排斥力，能保持分散系统的稳定性。 润滑作用

金属断裂机理完整版

金属断裂机理完整版Newly compiled on November 23, 2020

金属断裂机理 1 金属的断裂综述 断裂类型根据断裂的分类方法不同而有很多种，它们是依据一些各不相同的特征来分类的。 根据金属材料断裂前所产生的宏观塑性变形的大小可将断裂分为韧性断裂与脆性断裂。韧性断裂的特征是断裂前发生明显的宏观塑性变形，脆性断裂在断裂前基本上不发生塑性变形，是一种突然发生的断裂，没有明显征兆，因而危害性很大。通常，脆断前也产生微量塑性变形，一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5％为脆性断裂；大于5％为韧性断裂。可见，金属材料的韧性与脆性是依据一定条件下的塑性变形量来规定的，随着条件的改变，材料的韧性与脆性行为也将随之变化。 多晶体金属断裂时，裂纹扩展的路径可能是不同的。沿晶断裂一般为脆性断裂，而穿晶断裂既可为脆性断裂（低温下的穿晶断裂），也可以是韧性断裂（如室温下的穿晶断裂）。沿晶断裂是晶界上的一薄层连续或不连续脆性第二相、夹杂物，破坏了晶界的连续性所造成的，也可能是杂质元素向晶界偏聚引起的。应力腐蚀、氢脆、回火脆性、淬火裂纹、磨削裂纹都是沿晶断裂。有时沿晶断裂和穿晶断裂可以混合发生。 按断裂机制又可分为解理断裂与剪切断裂两类。解理断裂是金属材料在一定条件下（如体心立方金属、密排六方金属、合金处于低温或冲击载荷作用），当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面的穿晶断裂。解理面一般是低指数或表面能最低的晶面。对于面心立方金属来说（比如铝），在一般情况下不发生解理断裂，但面心立方金属在非常苛刻的环境条件下也可能产生解理破坏。 通常，解理断裂总是脆性断裂，但脆性断裂不一定是解理断裂，两者不是同义词，它们不是一回事。

三语习得机制国内外研究综述_刘韶华

“第三语言”（L3）并不具体指语言的数目，而是指除了学习者的母语（L1）和已经掌握的其他语言（L2）之外，目前正在学习的一种或多种语言（Jorda ，2005）。“近年来国外学者从心理语言学（词汇习得、语种的选择、跨语言影响）、社会语言学、语言教育、普遍语法等多个角度对三语习得进行了深入研究”（陶伟等，2012）。尽管国内三语习得研究才开始起步，但是在三语习得的理论、三语习得机制、三语习得教学、三语习得学习等方面也取得了很多硕果。本文拟对国内外三语习得机制方面的研究进行系统梳理，抛砖引玉，希望更多的学者加入到三语习得的研究队伍中。 一、国外研究 自Ringbom （1987）《第一语言在外语学习中的作用》的发表标志着三语习得研究的正式开始，学者从各个角度探讨三语习得的理论背景、三语教学、三语使用现状（(Hoffman ，1985；Thomas ，1988)。上世纪90年代以后，研究内容开始涉及到三语学习者的语言特征和各种社会与心理因素等（Clyne ，1997；Cenoz ，et al ，2001；Jessener ，2006；Leung ，2009），其中有关语言习得机制的重要研究成果体现以下两大领域。 第一，元语言意识研究。元语言意识（metalinguistic awareness ）是个体反思与运用语言结构特征的能力，包括语言知识的分析和语言加工的控制（Baker ，2001）。元语言意识是提高多语学习水平的最重要的因素之一（De Angelis ，2007）。国外研究者们从多个角度对多语学习者的元语言意识进行了探索，研究结果发现多语习得经历能促进多语学习者的语音、词汇、句法等元语言意识的发展。例如，多语习得者的多语言意识有利于语音和词汇学习（Thomas ，1988），其掌握的语言越多，句法能力就越强（Kemp ，2001），而且他们比单语习得者在语用意识和语用产出方面更具有语言学习和语言认知的优势，能灵活地运用多种策略发现语言规则（Nayak,et al,2005）。这些研究都显示出多语学习者在掌握L1和L2后再学习L3时，表现出了认知优势。 第二，语际迁移研究。语言迁移（language transfer ）是“语言之间的异同而产生的已习得的语言对目标习得语言的影响”（Odlin ，1989)。从迁移影响的效果看，分为有利学习的正迁移和阻碍学习的负迁移。对于三语习得者而言，学习者如果已经掌握两门语言，那么这两门语言就会对第三语言的学习产生迁移，包括语音迁移、词汇迁移、句法迁移等（De Angelis ，2001）。一般情况下，多语习得者的语音和词汇习得为母语正迁移。在句法上，第二语言迁移的程度主要取决于多语习得者习得第二语言时间的长短及水平（Odlin ，2001）。 语际迁移的程度还取决于语言的心理类型（语言距离）。Cenoz 等（2001）在调查多种西方语言组合中语际迁移的基础上指出：在三语习得中，学习者的母语在语言类型上与L3越接近，越有可能发生语言迁移；L2在语言类型上越接近于L3，就越有可能被使用。 学习者在自然背景下与L2和L3的接触强弱对语际迁移也有影响。接触L2越多，L2越有可能既影响L3的词汇，也影响其句法（Ringbom ，1987）。接触三语越多，一语和二语对三语的语际影响越弱。例如，Dewaele （2001）在对一语荷兰语、二语英语的学生学习三语法语的研究中，发现接触目的语较多的学习者比接触较少的学习者更少的进行语码转换。这说明荷兰语和英语对接触法语多的学习者影响要弱。 二、国内研究 我国少数民族三语习得研究始于20世纪90年代对三语教学的研究。随着我国改革开放进一步走向深入以及国际化潮流的势不可挡，民族地区逐渐从原来的“民语+汉语”的双语教育发展到“民语+汉语+英语（或它语）”的三语教育（黄健等，2012）。自1992年内蒙古自治区在所辖的各少数民族聚居区中小学开展“三语教学”实验以来，三语教学逐渐由零星的自发试验到初具规模，并逐步成为继“双语”教学后的一个重大的教育事件（刘全国等，2011）。三语习得的研究从对三语教学的课程设置、教材教法等具体问题的研究（吴布仁，1996），逐渐转向针对少数民族地区英语教学和教师发展、民族学生英语学习障碍及对策、学习者情感因素等内容（姜秋霞等，2008；原一川，2009；尹波，2012）。基于三语教育，我国学者对三语习得机制也进行了一定的探索。例如，曾丽（2011）运用心理语言学家Pinto 等编制的元语言意识量表，对贵州苗族学生的元语言意识进行了跟踪观察，结果显示平衡双语者学习了L3（英语）后在语音意识、词汇意识和句法意识的任务中比单语者和不平衡双语者有优势。王江涛等（2013）通过对比分析的方法，研究藏族英语学习者的L1（藏语）和L2（汉语）语音迁移影响。研究表明藏族大学生英语发音保留有藏语的音调，而汉语拼音对于英语单词的拼读产生了负迁移。许宁（2012）在对藏族高中生英语学习过程中L1和L2在L3（英语）句法迁移研究中发现：藏族学生在英语学习过程中所受的L2（汉语）的影响要大于他们的L1（藏语）的影响，学生更多地依赖汉语学习英语。欧亚丽（2009）用访谈与语言产出实验相结合的研究方法，分析蒙古族大学生英语语音学习中的跨语言影响及其成因。研究表明，学习者所感知的心理语言距离的影响超过了客观的语言类型距离的影响；心理语言距离只在L2和L3的关联中才有显著作用；L2地位在L3习得的语音迁移过程中决定源语言的选择。蔡凤珍等（2010）以新疆伊宁市哈萨克族和维吾尔族中学生的高考成绩（哈萨克语/维吾尔语、汉语和英语）为样本进行调查发现：L2（汉语）水平对L3（英语）习得有显著影响；民族学生都通过L2（汉语）而不是其母语来习得L3（英语）；非均衡双语者对L3（英语）习得也发生了认知上的积极影响。夏木斯亚·尼亚孜（2009）在分析维吾尔族双语学生L3（英语）习得时认为：英语语音和词缀习得中发 刘韶华/新疆师范大学外国语学院讲师（新疆乌鲁木齐830054）。 三语习得机制国内外研究综述 刘韶华 摘要：随着近年来国际化的快速加深，第三语言习得成为国内外语言研究领域的新热点，研究范围从三语习得理论研究到三语习得机制，涉及习得过程中的方方面面。本文主要对国内外有关三语习得机制的研究内容、研究对象和研究方法进行综述，以期为我国三语习得研究者们提供一个资料来源。关键词：三语；习得机制；国内外中图分类号：G521文献标识码：A 文章编号：1671-6531(2013)24-0024-022013年12月 第29卷第24期 长春教育学院学报Journal of Changchun Education Institute Dec.2013Vol.29No.24 24

高聚物减阻机理的研究综述

浙江工程学院学报,第18卷,第1期,2001年3月 Journal of Zhejiang Institute of Science and Technology Vol .18,No .1,Mar 2001 文章编号:1009 4741(2001)01 0015 05 收稿日期:2000-09-06 *教育部博士点基金资助项目 高聚物减阻机理的研究综述 * 邵雪明,林建忠 (浙江大学力学系,浙江杭州310027) 摘要:对有关高聚物减阻机理的代表性研究及进展进行了简要的综述,并对 应力各向异性说 这种较新的观点进行了介绍。 关键词:高分子聚合物;减阻;机理 中图分类号:O357 5 文献标识码:A 1 概 述 高聚物减阻的研究始于1948年,Toms 在第一届国际流变学会议上,发表了关于高聚物减阻机理研究的第一篇论文[1]指出,在氯苯中溶入少量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),可大幅度降低液体运动的阻力,因此高聚物减阻又称为Toms 效应。50年代和60年代初期,减阻研究多局限于流变学。在60年代中期以后开始引起流体力学工作者的注意,并开始了广泛的研究工作。 人们重视高聚物减阻的研究,首先是因为这一技术具有很大经济价值,并有两个显著的特点:一是投入量少;二是减阻效果非常显著。所以在国防、工业、交通和消防等领域具有广泛的应用前景,特别是长距离管道输送流体,应用这一技术将大大提高运输量,或节省输送能源的消耗。其次,由于高聚物减阻与湍流密切相关,减阻机理的研究,能促进湍流理论的发展。这正是流体力学工作者瞩目之所在。 迄今为止,虽然有了不少有关高聚物减阻的论著,但现有的理论还没有一种可以圆满解释减阻的系列特征,有待于进行深入的研究,并努力扩大在相关工程中的应用。本文分两个时期对高聚物减阻机理研究的代表性观点和成果进行阐述。 2 分类综述 1990年以前,尤其是60年代之后的10年间,在公开刊物发表的有关高聚物减阻的论文每年约有100篇,密度非常大。所进行的研究可大致被分为三类。 第一类研究的着眼点为高聚物分子,主要研究高聚物分子在剪切、拉伸等流动中的运动特性,由此来推测高聚物的加入对湍流的影响。 1969年Lumley [2]发表了一篇高聚物分子在湍流中运动特性的综述性论文,列举了高聚物分子的主要参数包括分子质量、柔性、分子链长度、构形等的影响,并提出了一个在当时普遍得到认同的观点。他认为高聚物分子在湍流边界层中受到拉伸,会使该处的流体粘度增加,这可能是高聚物引起减阻的主要原因。 White [3](1985年)指出,高聚物分子在静止溶液中各链节随机卷曲,统计图像呈椭球形。溶液运动时分子因剪切而发生变形,与静止状态差别很大。所以如果能观测到分子在剪切流中的构形及动力特征,

LED原理及应用概述

LED原理及应用概述 纵观人类照明史，先后经历了火光照明、白炽灯照明、荧光灯照明，LED(发光二极管)作为加入照明家族的新成员，目前正处于蓬勃发展阶段。从1962年第一支红色二极管问世，黄色、绿色、橙色、蓝光LED被陆续开发出来。1998年，基于蓝光的LED芯片的成功开发，孕育了新一代的照明革命。随着国家半导体照明工程的启动，半导体照明技术将进一步改变我们的世界。由于白光LED光效的迅速提高，加上其体积小、耐震动、响应速度快、方向性好、寿命长达数万小时、光色接近白炽灯光色、低压驱动、无汞和铅的污染，将发展成为可用来代替白炽灯和荧光灯的主要绿色光源。 1、 LED的结构及发光原理 50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出

能量。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 因此，只要有理想的半导体材料就可以制成各种光色的LED。 LED结构图如下图所示。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。随着国家半导体照明工程的启动，半导体照明技术将进一步改变我们的世界。由于白光LED光效的迅速提高，加上其体积小、耐震动、响应速度快、方向性好、寿命长达数万小时、光色接近白炽灯光色、低压驱动、无汞和铅的污染，将发展成为可用来代替白炽灯和荧光灯的主要绿色光源。

高效减水剂的作用及原理

高效减水剂的作用及原理 时间:2009-07-20 00:04来源:砼建外加剂网作者:砼建公司点击:151次 高效减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。与普通减水剂相比，减水及增强作用都较强。 高效减水剂的作用可以有效地减少了混凝土的的塌落度损失，改善混凝土的工作度，提高流动性，在高性能混凝土中发挥重要的作用，只是至今为止仍旧没有一个完美的理论来解释高效减水剂的作用机理，但有几个理论为大家普遍认同。 1)静电斥力理论 水泥水化后，由于离子间的范德华力作用以及水泥水化矿物、水泥主要矿物在水化过程中带不同电荷而产生凝聚，导致了混凝土产生絮凝结构。高效减水剂大多属阴离子型表面活性剂，掺入到混凝土中后，减水剂中的负离子-SO—、-COO—就会在水泥粒子的正电荷Ca2+矿的作用下而吸附于水泥粒子上，形成扩散双电层(Zel。a电位)的离子分布，在表面形成 扩散双电层的离子分布，使水泥粒子在静电斥力作用下分散，把水泥水化过程中形成的空间网架结构中的束缚水释放出来，使混凝土流动化。Zeta电位的绝对值越大，减水效果就越好。随着水泥的进一步水化，电性被中和，静电斥力随之降低，范德华力的作用变成主导，对于萘系、三聚氰胺系高效减水剂的混凝土，水泥浆又开始凝聚，塌落度经时损失比较大，所以掺入这两类减水剂的混凝土所形成的分散是不稳定的。而对于氨基磺酸、多羧酸系高效减水剂，由于其与水泥的吸附模型不同，粒子间吸附层的作用力不用于前两类，其发挥分散作用的主导因素不是Zeta电位，而是一种稳定的分散。 2)立体位阻效应 掺有高效减水剂的水泥浆中，高效减水剂的有机分子长链实际上在水泥微粒表面是呈现各种吸附状态的。不同的吸附态是因为高效减水剂分子链结构的不同所致，它直接影响到掺有该类减水剂混凝土的坍落度的经时变化。有研究表明萘系和三聚氰胺系减水剂的吸附状态是棒状链，因而是平直的吸附，静电排斥作用较弱。其结果是Zeta电位降低很快，静电衡容易随着水泥水化进程的发展受到破坏，使范德华引力占主导，坍落度经时变化大。而氨基磺酸类高效减水剂分子在水泥微粒表面呈环状、引线状和齿轮状吸附，它使水泥颗粒之问的静电斥力呈现立体的交错纵横式，立体的静电斥力的Zeta电位经时变化小，宏观表现为分散性更好，坍落度经时变化小。而多羧酸系接枝共聚物高效减水剂大分子在水泥颗粒表面的吸附状态多呈齿形。这种减水剂不但具有对水泥微粒极好的分散性而且能保持坍落度经时变化很小。原因有三：其一是由于接枝共聚物有大量羧基存在．具有一定的螫合能力，加之链的立体静电斥力构成对粒子问凝聚作用的阻碍；其二是因为在强碱性介质例如水泥浆体中，接枝共聚链逐渐断裂开，释放出羧酸分子，使上述第一个效应不断得以重视；其三是接枝共聚物Zeta电位绝对值比萘系和三聚氰胺系减水剂的低，因此要达到相同的分散状态时，所需要的电荷总量也不如萘系和三聚氰胺系减水剂那样多。对于有侧链的聚羧酸减水剂和氨基磺酸盐系高效减水剂，通过这种立体排斥力，能保持分散系统的稳定性。 3)润滑作用 高效减水剂的极性亲水基团定向吸附于水泥颗粒表面，多以氢键形式与水分子缔合，再加上水分子之问的氢键缔合，构成了水泥微粒表面的一层稳定的水膜，阻止水泥颗粒问的直接接触，增加了水泥颗粒间的滑动能力，起到润滑作用，从而进一步提高浆体的流动性。水泥浆巾的微小气泡，同样对减水剂分的定向吸附极性基团所包裹，使气泡与气泡及气泡 与水泥颗粒问也因同电性相斥而类似在水泥微粒间加入许多微珠，亦起到润滑作用，提高流动性。 2 与水泥的适应性问题

中药镇痛机理的研究概述

中药镇痛机理的研究概述 （作者：________ 单位：____________ 邮编：___________ ） 作者：俞珊秦志丰施俊魏品康 【摘要】中药长期用于临床治疗各种疼痛，具有较好的疗效。随着 实验技术的发展，关于中药镇痛的机理研究有了一定进展，就近10年来对于中药镇痛机理的研究进行综述。 【关键词】疼痛；中药；综述 Abstract : Chinese medicine has been used to treat pain with good efficacy for a long time.With the development of tech no logy on experime nt ，there is a great progress on study of an algesic mecha nism of Chi nese medici ne.This article reviews the studies about an algesic mecha nism of Chi nese medic ine in 10 years. Key words : pain ; Chinese medicine ；review 疼痛是包括机体接受内、外环境刺激后致痛物质从组织产生和

释放，疼痛感受器的致敏，痛觉信息的传导和感觉中枢的感知，并 最终进入意识阶段的一个非常复杂的过程。中医认为疼痛不外乎经络闭阻、痰湿阻滞、气血逆乱等，是以经络气血失调为根本原因。治疗主要通过活血化瘀，祛湿化痰通络等方法，长期临床应用取得良好疗效。随着实验技术的发展，对于中药镇痛的机理研究有了一定的进展，现综述如下。 1外周作用 1.1减少外周致痛物质及诱导痛敏物质的分泌中药可通过减少以IL-8为代表的细胞因子类物质、单胺类神经递质、PG NO超氧 阴离子等外周物质的生成，减弱对疼痛传入神经系统的刺激，达到镇痛效果。贾英杰等研究发现化坚拔毒膜对疼痛时血清IL-2含量的降低及PGE2含量升高有明显的拮抗作用］2］。衡先培等发现以虫类通 络法的代表方通络汤（水蛭、僵蚕、地龙、全蝎、地鳖虫）灌胃可明显增强阴虚火旺大鼠模型对钾离子致痛的痛阈，明显降低循环血液中 的5-HT和组织胺］3］。聂红等报道，EOA（白芷总挥发油）对甲醛致痛大鼠模型有明显镇痛作用，显著降低血中单胺类神经递质的含量 :4 ］。秦林等研究表明川乌与白芍配伍后能抑制大鼠甲醛性足跖肿胀，降低血液中炎症介质PGE2的含量］5］。许建阳等发现金铁锁水浸膏灌胃对福氏佐剂诱导的类风湿关节痛有显著的镇痛效应，能提高痛阈，降低血清NO/NOS阻断外周伤害性信息的传递［6］。孟明慧等