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关键词： 级联碰撞   辐照损伤   金薄膜   第一壁   分子动力学模拟   势函数  

摘要： 在载能离子与材料相互作用中会发生强烈的能量交换,这种离子碰撞及能量交换会引起材料在原子尺度上发生一系列物理化学变化,从而影响材料的结构和性质。深入理解载能粒子与材料的相互作用,对载能离子在离子束纳米加工、航空器件抗辐照、核反应堆器壁材料研发等方面具有非常重要的意义,例如,离子束辐照下可以形成三维纳米结构的精确控制。由于载能粒子与材料晶格原子碰撞过程时间短、作用剧烈,在实验中很难捕捉到这种撞击过程,深入理解这种碰撞过程对材料微观结构的影响和性质的调制,需要理论模拟的介入。理论模拟可以在原子尺度提供辐照离子作用下材料体系结构演化的具体过程,例如级联碰撞离子散射、局域高温场演化、局域原子迁移、缺陷的形成过程等,帮助理解离子辐照下材料微观性质的变化和建立材料结构演化的规律。本论文通过第一性原理计算建立原子力场函数,在此基础上利用分子动力学模拟研究高能离子辐照下金属材料微观结构变化的规律。主要研究了镓离子辐照引起的材料局域结构弯曲、力学性质恶化和热核反应引起的辐照下表面形貌演化及结构损伤的问题。本论文主要取得以下创新性结果:1.通过对比不同晶体结构的金薄膜在多种辐照方式下的结构变化,发现薄膜受辐照向前表面弯曲,其机制为适当能量的镓离子辐照下物质粒子向前表面迁移引发局域模量软化。运用分子动力学方法对单晶与多晶金薄膜受局域辐照与全局辐照的弯曲过程进行了模拟。单晶薄膜受辐照作用在前表面产生空位缺陷,局域模量发生软化,在内应力作用下形成初始的弯曲。在局域辐照条件下,缺陷在辐照位置迅速积累并向薄膜背面延伸形成晶界,晶界处的物质迁移速率远大于晶体内空位的形成速率,使得薄膜加速弯曲。全局辐照条件下,晶体内产生的缺陷分散仅能形成小的团簇,不能有效聚集,在应力作用下这些缺陷团簇作为形核位点形成层错。层错滑移使得薄膜整体向离子源倾斜。多晶薄膜受辐照弯曲速率跟晶界与辐照点的相对位置有关,辐照点偏离晶界时不能引起明显物质迁移,薄膜弯曲缓慢。局域辐照会诱导周围晶界向辐照中心迁移,直至晶界与表面交点与辐照中心重合,之后晶界成为主要的物质运输通道加速薄膜弯曲。在全局辐照下,多晶薄膜受物质迁移速率影响呈现不均匀弯曲,且弯曲在晶界处较为明显。高能辐照粒子会导致薄膜结构不稳定,弯曲方向和角度出现很大的随机性。2.通过对多晶纳米金薄膜的辐照与拉伸过程模拟,发现多晶金薄膜在较大应变下出现恶化的原因为晶界向辐照区汇聚。为了研究辐照影响,我们运用Forcre-matching的方法结合第一性原理计算结果建立了Au-Ga的力场函数。通过分子动力学模拟了多晶纳米金薄膜受Ga离子辐照的过程,并对辐照前后薄膜的力学性质进行测试,发现辐照后薄膜抗拉性及延展性均比辐照前薄膜有所下降。通过辐照前后对比发现辐照引发的薄膜结构改变主要有两方面:表面原子溅射引起薄膜变薄和辐照区域局部融化后再结晶导致晶界向辐照区汇聚。通过引入参照模型对变量进行分离简化,确认了辐照引起的晶界迁移是薄膜强度下降的主要原因。通过对再结晶区域进行分析,发现新形成的晶界有明显的择优取向,晶界交错程度降低,导致抗拉强度下降,拉伸过程易在辐照区晶界形成剪切带加速薄膜断裂。非致密薄膜受离子辐照可促进晶粒生长并提升薄膜致密性,一定程度上缓解大应变下的强度下降。3.通过模拟氦气泡的生长过程,揭示了氦辐照下金属钨表面纳米结构形成的微观机制。通过对不同温度下钨晶格内氦原子的运动模拟,发现氦原子团在温度范围800 K-1800 K下迁移能力内最高,有利于气泡的成核长大。气泡的形成深度与氦的入射能量直接相关,我们在对不同深度的氦气泡的生长过程模拟中发现浅层气泡导致钨表面形成不规则凹陷,而深层气泡可导致表面出现多种纳米结构。气泡压力使得氦/钨界面处不断产生位错环,我们分析位错的环迁移及气泡间相互作用得出表面纳米结构倾向于沿<111>方向生长并沿<100>方向相互连结,因此表面形貌与晶粒取向密切相关。根据滑移方向与表面晶向的关系,模拟了4种典型取向的表面纳米结构的生长过程,成功解释了实验上辐照表面特征形貌的形成机制。4.通过研究热核反应堆钨器壁与液态金属锂防护层的相互作用,发现液态锂保护下可以有效抑制的钨表面缺陷的产生。通过对液态金属锂在钨表面的运动模拟,发现锂可以很好的吸附和润湿钨表面并形成层状结构。锂在钨的(110)表面上具有最大的扩散速率,而(100)表面限制了锂原子的迁移。在(110)表面上,锂原子可以在室温下(低于锂的熔点)形成扩散前驱膜。发现扩散速率随覆盖率的变化非常显著。在500 K时,第一层锂的扩散速率要比第二层高约两个数量级。单层锂在(110)表面的扩散系数极大值与二维锂的相变有关。通过液态锂保护下的钨表面辐照损伤模拟,发现锂原子能量高于5 keV时,钨衬底表层10 nm区域总的缺陷浓度与入射粒子能量无关,仅随辐照剂量增大而增加。

关键词： 非线性薛定谔方程组   势函数   三次非线性项   质量共振   时间衰减估计  

摘要： 薛定谔方程被认为是量子力学的奠基理论之一,它揭示了微观物理世界物质运动的基本规律.而非线性薛定谔方程作为一种在非线性光学上具有较强应用的典型色散方程,其解的相关性质的研究备受关注.在对非线性薛定谔方程解的相关性质的研究过程中,解的时间衰减估计以及渐近行为等是基本问题,一般借助能量估计、Strichartz估计等方法进行讨论.本文将通过四个部分阐述所做的工作,第一部分,通过介绍非线性薛定谔方程研究的背景、意义以及本文研究的非线性薛定谔方程组的国内外研究现状,系统性的说明所做工作的原因以及目的;第二部分,主要介绍一些基本符号、相关概念以及不等式,为后文的证明提供理论依据;第三部分,也是本文中的重要部分,研究了如下一类带有势函数的二维三次非线性薛定谔方程组的初值问题:上述非线性薛定谔方程组中F1(v1,v2)=|v2|2v2,F2(v1,v2)=|v2|2v1,vj(t,x)是未知的复值函数,这里Δwj=Δ-Wj(x),Wj(x)是R2上的实值函数,vj是vj的复共轭,mj是粒子质量,j=1,2.为了考虑这类特殊的二维三次非线性薛定谔方程组解的时间衰减估计,在势函数Wj(x)满足适当的假设条件时,首先通过压缩映射原理证明解的局部存在性,进而根据局部解的先验估计,证明了整体解的存在性;其次,通过相关引理的证明,利用交换性质,因式分解和调和分析方法进一步分析了解的时间衰减估计;最后得到在初值‖φj(x)‖Hα∩H0,α(1<α<4/3)充分小的情况下,所研究的非线性薛定谔方程组是渐近完备的结论;第四部分,将第三部分中特殊的二维三次非线性薛定谔方程组推广到更为一般化的形式,进而研究了如下带有势函数的二维三次非线性薛定谔方程组的初值问题:上述非线性薛定谔方程组中Fj(v1,…,vh)=∑1≤i≤k≤l≤2h λi,k,ljvivkvl,λi,k,lj∈ C,且存在正数cj使得Im∑j=1hcjFjvj=0,其中ΔWj=Δ-Wj(x),Wj(x)是R2上的实值函数,vj(t,x)是未知的复值函数,vj是vj的复共轭,mj是粒子质量,j=1,2,…,h.通过利用质量共振的性质、薛定谔方程的Strichart①估计、薛定谔算子的性质和局部解的先验估计的方法证明了上述方程组解的整体存在性,分析了解的长时间渐近行为并讨论了方程组的散射问题.

关键词： 双生结构硅氧烷   表面张力   附着力   水性油墨   稳定性  

摘要： 通过检测水性油墨在不可吸收表面形成漆膜的特性，评价双生结构润湿剂对水性油墨性能的影响。结果表明：通过在水性油墨中添加双生结构硅氧烷基材润湿剂，漆膜的光泽度、稳定性、附着力和表面均匀性都得到了显著改善。

关键词： 拉曼光谱   水溶液   氢键   表面张力   粘度  

摘要： 水是一个极具吸引力的科学话题,这种简单而奇特的物质参与了自然界的许多现象。液态水及水溶液的微观结构是目前最基础和最具挑战性的研究课题之一。从分子水平上认识液态水和水溶液体系的微观结构和性质对从本质上理解相关领域的基本问题意义重大。水分子间的氢键作用是影响液态水微观结构的主要原因,进而影响其宏观物理化学性质。氢键网络是水分子之间通过氢键相互作用形成的,由于水溶液中氢键网络的复杂行为,其宏观物理化学性质不局限于液态水自身的性质。目前,研究液态水和水溶液的微观结构,建立液态水和水溶液的宏观性质与微观结构之间的联系,依然是水科学研究的热点之一。本论文采用拉曼光谱作为主要研究手段,对四个具有典型氢键作用的水溶液体系进行了研究,并从分子层面上阐述了氢键作用对微观结构的影响。通过对水溶液体系的宏观物理特性和微观结构进行分析,建立相应的氢键-微观结构-物理特性的相关模型。选用二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)、甲醇、聚乙烯醇(PVA)四种有机物,与纯水以不同配比配置实验样品,利用课题组的拉曼光谱仪及其分析软件,结合表面张力和粘度随浓度的变化规律,开展了一系列液态水及水溶液的微观氢键结构与宏观物理性质的研究,并取得了以下研究结果:1.对二甲基亚砜水溶液的拉曼光谱研究发现,随着二甲基亚砜浓度增加,S=O伸缩振动模式归属的拉曼峰峰位向高波数移动,O-H伸缩振动模式归属的拉曼峰峰位向低波数移动。这证明了二甲基亚砜分子与水分子相互作用形成了氢键。实验结果表明,随着溶液中二甲基亚砜浓度升高,溶液的表面张力减小;溶液的粘度先增大后减小,呈二次函数趋势。在浓度为0.7时,达到最大。随着二甲基亚砜含量逐渐增多,氢键网络结构由DMSO·H2O转变为一个水分子与多个二甲基亚砜分子相互作用的新氢键网络结构。溶液中氢键网络结构的变化使溶液粘度发生改变。2.通过定量拉曼实验测定不同浓度的四氢呋喃-水混合物中分子间缔合程度的变化。对800-1000 cm-1区域的拉曼峰去卷积为三个子峰,分别为v(C-O)模式、v(C-C)模式以及受氢键作用影响形成的的特征峰。随四氢呋喃浓度增大,氢键作用归属的拉曼峰峰强增强,峰位向低波数方向偏移。在高度稀释的情况下,四氢呋喃分子优先与水分子相互作用,水中的四面体氢键结构因此断裂。这时,一个四氢呋喃分子与周围的两个水分子形成的双氢键结构。四氢呋喃含量增加后,双氢键结构断裂,形成单氢键结构。四氢呋喃相对含量高时,表面张力仅在小范围内波动。说明双氢键结构和单氢键结构对表面张力影响不大,对粘度有较大影响。3.使用拉曼光谱测量不同浓度的甲醇水溶液,分析其中甲醇分子和水分子之间的氢键作用。在摩尔比(nCH3OH:nH2O)低于1:3或高于3:1时,C-O伸缩振动模式归属的特征峰几乎没有平移,C-H伸缩振动模式归属的特征峰红移。摩尔比高于1:3且低于3:1时,C-O伸缩振动模式归属的特征峰蓝移,且C-H伸缩振动模式归属的特征峰红移。随着甲醇的加入,水的表面张力被削弱,这是界面上的溶质耗尽所致。溶液浓度变化,甲醇分子与水分子结合成的氢键网络结构随之变化,这致使混合溶液的粘度发生变化。4.使用拉曼光谱测量不同浓度的分子量不同的聚乙烯醇水溶液,分析其中聚乙烯醇分子和水分子之间的氢键作用。随着溶液浓度的变化,CH伸缩振动和OH伸缩振动模式归属的特征峰的峰移是不同的。随着聚乙烯醇浓度的增加,OH伸缩振动模式归属的拉曼峰峰宽减小且红移。CH伸缩振动对应的拉曼峰峰强逐渐增大,并向高波数移动。聚乙烯醇含量的增加导致溶液中微观结构发生变化。聚乙烯醇的不断加入,会减弱聚乙烯醇-水混合物的表面张力,增大粘度。聚乙烯醇的分子量也会影响粘度。

关键词： 致密砂岩储层   成岩作用   微观孔隙结构   差异性分析   可动流体   长6储层   长8储层   陇东地区  

摘要： 伴随着近几年勘探开发技术的发展,致密砂岩储层油藏开发方面取得了很大的成绩。随着勘探开发的进行,部分问题也逐渐开始暴露,如油井投产初期即高含水或投产后产液量低等,导致部分较为成熟的开发技术无法大规模推广应用。因此,开展致密砂岩储层微观孔喉分布特征及差异性研究,探讨其对储层可动流体的影响对于油气田的开发都有着重要的意义。本文以陇东地区三个区域两个层为研究区对象,对致密砂岩储层微观特征及其之间的差异进行了对比分析,对影响储层可动流体能力的因素进行了探讨,并与生产实际结合,建立了不同孔喉特征在生产中的响应关系。本次研究所取的认识如下:1、受多物源影响,碎屑组分方面,华庆长6储层中长石、火成岩岩屑含量高于板桥合水长6储层,马岭长8储层中的石英、变质岩屑含量略高于板桥-合水地区长8储层。华庆长6储层碳酸盐岩含量较其它区域高。2、华庆地区长6储层物性略好于板桥合水地区长6储层。马岭地区长8储层物性较板桥合水地区长8储层物性好,但物性整体上较差。碳酸盐胶结物对长6储层的影响大于对长8储层,对孔隙度的影响大于对渗透率影响;当碳酸盐岩含量超过5%时,对储层孔渗的影响要明显增大,其含量增加时,孔渗减少的速率明显增大。3、华庆长6储层较高的云母含量是储层孔隙度变小的主要原因,而晚期大量伊利石、铁白云石、铁方解石的发育是储层致密化的重要原因。板桥合水长6储层中较高的灰岩和白云岩岩屑为溶蚀作用的发生提供了物质基础,但强烈的晚期胶结作用又使储层整体变差。板桥合水长8储层中后期形成的自生伊利石、铁白云石、铁方解石的发育是储层致密化的重要原因。马岭长8储层中,碎屑颗粒的含量变化对储层的孔隙大小影响较为明显。4、粒间孔是研究区储层的主要储集空间,华庆长6储层孔隙分布曲线呈双峰状,以小孔隙居多;板桥合水长6储层孔隙分布特征呈双峰分布,储层孔隙类型为小孔-细孔。板桥合水长8储层孔隙分布特征呈多峰分布,整体上以溶蚀孔隙和残余粒间孔为主。马岭长8储层平均孔隙半径分布曲线呈单峰状,但向大孔方向拖的较长,整体以孔隙细孔和小孔为主。5、纵向上,研究区长8油层的孔喉发育较于长6储层好。核磁共振获得的孔喉半径显示,研究区储层中,半径在0.1μm～1μm之间的孔喉是研究区储层中的主要孔喉类型。6、储层流体流动能力的大小是多种因素共同作用所造成的结果。不同的区域,影响储层流体流动能力大小的因素也不同,喉道半径大小是制约华庆长6储层流体流动能力大小的主要因素;平均孔隙半径、黏土矿物含量、平均喉道半径是影响板桥合水长6储层流体能力大小的主要因素;总孔隙体积、总喉道体积、平均孔隙半径、平均喉道半径是影响研究区板桥合水长8储层流体流动能力大小的主要因素;主流喉道半径和平均喉道大小是影响马岭长8储层流体流动能力大小的主要因素。总体上喉道大小是影响研究区致密砂岩储层渗流能力大小的关键因素之一。

关键词： 离子液体表面活性剂   临界胶束浓度   胶束性能   表面张力  

摘要： 离子液体表面活性剂是一类完全由离子构成的新型表面活性材料,本文对1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、溴化N-十二烷基吡啶、四氟硼酸N-十二烷基吡啶四种离子液体进行合成、表征和表面性能测试。本实验使用两步合成法合成了4种离子液体,通过H-NMR、C-NMR、F-NMR对样品结构进行表征。采用电导率法和表面张力法测定了四种表面活性剂的临界胶束浓度(critical micelle concentrations,简称:CMC),结果表明,临界胶束浓度由静电效应和疏水效应共同决定。当阴离子为BF时,离子液体具有较低的CMC,BF具有更好的疏水作用,使离子液体更易形成胶束。并通过对四类离子液体的胶束形成自由能ΔG进行计算,四类离子液体ΔG均小于零,说明胶束形成是自发过程。对四种表面活性剂的吸附效率、表面张力降低效率进行了计算,结果表明,BF的表面性能优于Br,即在相同温度下四氟硼酸离子液体具有更高的吸附效率,其水溶液表面张力更低,是更理想的表面活性剂。在相同阴离子和碳链长度下,对比咪唑类和吡啶类离子液体,发现二者的表面活性与临界胶束浓度差距很小,咪唑环和吡啶环具有高度相似的疏水作用和静电作用,阳离子环并不是影响表面性能的关键因素。同时,咪唑类离子液体表面活性剂具有更广泛的应用和更多的种类,因此,在本文论述的四种离子液体中,1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐是最理想的表面活性剂。

关键词： 超临界二氧化碳   离心压缩机   凝结   流动损失   数值模拟  

摘要： 超临界二氧化碳(SCO)布雷顿循环系统以其较小的设备体积、简单的循环布置、较高循环效率等特点备受关注。离心压缩机是SCO循环系统中的关键部件之一,对系统的效率和稳定运行起决定性作用。与空气压缩机相比,CO在临界点附近物性参数剧烈变化,导致压缩机内部流动易出现冷凝现象,其内部流场流动特性与传统的空气压缩机具有较大差别。本文以Sandia实验室SCO离心压缩机为研究对象,通过全三维数值模拟的方法,对叶轮机械内部的三维流动现象进行了详细分析。鉴于CO在临界点附近易发生相变,为了准确描述CO两相区的物性,本文采用平衡相变模型和CO物性表格进行了模拟。之后开展了设计转速下叶轮的全工况数值模拟,对压缩机的性能、流场结构、叶片载荷、凝结等特性进行了深入研究。最后,探究了转速、入口条件、叶片数等因素对SCO离心压缩机性能、流场特性及凝结特性的影响规律及作用机制。研究结果表明:(1)设计转速下,低温低压区域主要位于主叶片与分流叶片叶尖前缘附近。其形成原因主要包括两方面,一是由于气体的局部加速作用;二是由于气流流入叶轮时存在一定攻角,造成了主叶片与分流叶片叶尖前缘附近大面积的分离流动及损失,形成高熵区,该处工质进入两相区从而形成凝结。随流量增大,气流攻角存在由正到负的变化,主叶片前缘气流分离区、回流区与凝结区域存在由吸力面转移到压力面的情况。(2)设计转速下SCO离心压缩机叶轮内部损失主要源于由于气流攻角导致主叶片、分流叶片叶尖前缘形成的流动分离损失,叶片尾缘由于吸、压力面压差导致流动分离、掺混,造成的流动损失,以及高速主流与叶片附面层内的径向二次流的掺混,引起的掺混损失。(3)不同转速、不同进口条件下、等流量系数工况低温低压区域的位置、形成原因相同,可通过降低进口温度、提高进口压力来提高叶轮效率与压比。但进口总温越低,叶轮内部发生相变的可能性越大、凝结程度增强,压缩机稳定工况范围缩小。在选择压缩机参数时,需要在效率、压比及稳定工况范围之间做合理取舍。(4)叶片数的增多以损失压缩性能为代价改善了分流叶片处回流现象及叶片尾缘处的流动分离现象,从而减小损失。本文研究结果对SCO离心压缩机的设计研究具有一定的参考价值。

关键词： 有机物   铝酸钠溶液   界面行为   表面张力   LB膜技术   胶束   泡沫浮选  

摘要： 有机物对全球氧化铝生产的负面影响已达数十年之久。铝土矿中的腐殖酸、纤维素和木质素等高分子量有机物在高温(323～553 K)、高压(1.0～4.5 MPa)、浓碱(NaO>2.10 mol·L)、高离子强度(I>1.8mol·L)和母液长期循环等条件下会不断分解,并在溶液中积累了成百上千种不同类型的有机物。在过去的二十年里,有机物对工业生产氧化铝的危害,如苛性碱和氢氧化铝的损失、大量泡沫的生成、晶种分解被抑制等,已经变得愈来愈显著。由于工业铝酸钠溶液具有温度高、碱性强、离子强度高和有机物浓度高等特点,吸附法、母液焙烧法和石灰苛化法等已有的有机物脱除方法目前难以克服成本高、效率低和工艺复杂等问题。本文针对有机物在铝酸钠溶液中的赋存状态和界面行为不明确等问题,采用表面张力法、荧光探针法和热力学计算等方法,并结合Langmuir-Blodgett(LB)膜技术,阐明了有机物在铝酸钠溶液中的界面排列、胶束化行为以及有机物分子间的相互作用规律。在此基础上,提出了泡沫浮选分离的方法,实现了铝酸钠溶液中多种有机物的高效富集和经济脱除,揭示了有机物在不同条件下的浮选脱除规律。此外,基于工业铝酸钠溶液中总有机碳浓度高、泡沫丰富的事实,在无需使用任何添加剂的情况下,验证了泡沫浮选法在工业铝酸钠溶液中高效经济脱除有机物的技术可行性并开发了原则流程。主要研究内容和结论如下:(1)明确了单一有机物在合成铝酸钠溶液中的界面行为。通过测定有机物在合成铝酸钠溶液中的表面张力-浓度(γ-lgC)曲线,明确了草酸钠和苯甲酸钠等有机物在铝酸钠溶液中具有良好的表面活性,并揭示了温度和碱浓度等因素对其表面活性的影响。在相同条件下,有机物在合成铝酸钠溶液(C=2.42 mol·L,α=1.45)中的临界胶束浓度的大小顺序为:酒石酸钠>草酸钠>柠檬酸钠>苯甲酸钠>月桂酸钠>硬脂酸钠。通过芘荧光探针法验证了有机物胶束的形成过程,结果显示月桂酸钠和硬脂酸钠的临界胶束浓度分别为1×10mol·L和1×10 mol·L,与表面张力法所得结果相吻合。有机物在铝酸钠溶液中胶束形成过程的热力学计算结果表明该过程趋向于无序状态的自发进行。在298 K下,有机物最大表面吸附量的大小顺序为:草酸钠>苯甲酸钠>月桂酸钠>柠檬酸钠>硬脂酸钠。此外,有机物的最小平均分子截面积与吸附层厚度随其碳链的增长而增大;温度升高会导致有机物的最小平均分子截面积和吸附层厚度增大,而最大表面吸附量减小。(2)阐明了混合有机物在合成铝酸钠溶液中的复杂界面行为。以草酸钠/苯甲酸钠和柠檬酸钠/月桂酸钠等有机物的二元混合体系为研究对象,确定了其在合成铝酸钠溶液中不同温度下的临界胶束浓度。通过与单一体系的结果对比,证明了草酸钠会抑制共混体系在铝酸钠溶液中胶束的形成,而硬脂酸钠等长链有机物会促进这一过程。共混体系在铝酸钠溶液中形成胶束的能力随着温度的升高而减弱。草酸钠和柠檬酸钠在铝酸钠溶液中对其他有机物的表面吸附量和平均分子截面积有着不同的作用。在Gibbs吸附公式和Clint模型的基础上,以表面活性剂非理想混合模型计算了有机物混合体系在铝酸钠溶液中的分子间相互作用参数和临界胶束浓度,结果显示计算结果与实验测定值较为吻合。此外,三元有机物混合体系的界面行为较复杂,还有待进一步的研究。(3)发现了合成铝酸钠溶液中的多层吸附现象。在不同铺展浓度等条件下,分析了苯甲酸钠等低分子量有机物和月桂酸钠等中等分子量有机物及其混合体系在空气/铝酸钠溶液界面上的聚集行为和界面结构。有机物Langmuir单层的π-A等温线和LB膜的微观形貌显示,随着有机物铺展浓度的增加,铝酸钠溶液亚相的崩溃压增大,π-A等温线向左平移,有机物的最小平均分子面积减小;硬脂酸钠和月桂酸钠在界面上的胶束尺寸随铺展浓度的增加而增大。此外,棕榈酸钠和油酸钠在混合体系中的引入改变了硬脂酸钠LB膜的高度和形貌。(4)开发了泡沫浮选脱除铝酸钠溶液中有机物的技术原型。相比于合成铝酸钠溶液,工业铝酸钠溶液的起泡能力更强,气泡的尺寸(分布)小,稳定性好。选用十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfate)作为起泡剂和捕收剂,研究了苯甲酸钠等有机物在合成铝酸钠溶液中的泡沫富集分离过程,结果显示有机物的脱除率和富集比值均随有机物浓度和温度的升高而增大。同时,有机物在铝酸钠溶液表面形成的紧密的多层吸附结构促进了泡沫浮选法对有机物在气/液界面的高效富集。在333 K时,泡沫浮选法对硬脂酸钠的脱除率达到了29%以上,富集比值为2.42～3.02。此外,选用两种不同的工业铝酸钠溶液验证了泡沫浮选法在实际生产中的可行性。在没有使用任何添加剂的情况下,Zunyi(ZY)拜耳液中有机物的富集比值超过了2.71,而Nanshan(NS)拜耳液中达到了3.46。对泡沫浓缩液进行分离和干燥处

关键词： 函数识别   反汇编   控制流图   图神经网络   二进制代码分析  

摘要： 二进制代码分析是在无法获得源码的情况下对软件进行有效的研究与分析的方法。对于可执行文件,通过动态或者静态反汇编方法转换为汇编代码以便于分析。函数是程序最基本的结构。由于二进制代码缺乏高级语义信息,无法直接找出函数。识别函数范围并基于其反汇编结果构建控制流图是恶意代码检测、漏洞挖掘、软件优化等工作的基础。传统二进制代码函数控制流图构建方法需要保证二进制代码的完整性,从而提取关键信息以进行控制流图的构建。但是在网络传输中,对于截取的流量包,只包含恶意软件的部分二进制字节,缺少关键的文件信息,因此无法分析。为了解决这个问题,本文结合传统线性扫描和递归遍历的反汇编方法,提出了构建代码扩展选择网络方法。首先,将任意一段字节序列的每个字节作为反汇编起始强制反汇编。然后,将所有反汇编结果按照控制流绘制成一个包含所有可能汇编指令的扩展控制流图。最后,训练一个图注意力网络来筛选出扩展控制流图中和源码对应的反汇编结果。本文使用该方法对编译器生成的可执行文件,手工编写汇编代码生成的可执行文件,数据文件以及从其中截取的字节序列进行了测试。实验结果表明本文方法可以有效构建函数控制流图,有效地区分出其中的代码和数据,可以从任意的二进制字节序列中提取出每条指令对应的字节。该方法对于函数控制流图的构建,代码和数据的区分以及反汇编是一种有价值的研究。

关键词： 颗粒接触角   气泡负载颗粒   表面张力   末速度   纵横比  

摘要： 浮选过程中,气泡携带颗粒运动,气泡的运动行为直接影响浮选设备的浮选效果,负载颗粒的性质及负载量对气泡的运动状态及形态影响很大,浮选入浮的矿物种类繁多,明晰颗粒性质、负载量对气泡运动的影响规律,建立负载颗粒气泡运动速度和形变预测模型,对浮选设备结构优化,提升分选效果有重要的意义。选用经三甲基氯硅烷（TMCS）改性的玻璃微珠模拟实际矿物,颗粒的体积平均径为84.89μm,接触角在40°～90°之间可控。气泡尺寸范围为2.99～4.75 mm,使用高速动态摄像系统对气泡负载改性玻璃微珠后的形态及其上升运动进行了拍摄,利用图像处理软件i-SPEED 3 suite、Image-Pro Plus 7.0、Adobe Illustrator2021和MATLAB对图像进行处理,得到了气泡当量直径、纵横比、表面张力和末速度等数据,研究主要结论如下:基于静态气泡负载颗粒前后的轮廓数据,利用Young-Laplace方程拟合得到了气泡表面张力及顶点曲率半径,结果表明改变颗粒覆盖率、颗粒接触角、气泡尺寸及溶液环境等条件,负载微粒后气泡表面张力均不发生改变。其原因是微粒不同于会在流体界面进行布朗运动的纳米颗粒,微粒在流体界面保持受力平衡,处于稳定状态,不会对气泡表面施加动态压力。颗粒在气泡表面的覆盖率低于50%时,随着覆盖率的增加,气泡平均末速度快速降低,纵横比迅速增加,末速度与纵横比同步变化;颗粒覆盖率大于50%时,气泡的末速度和纵横比基本稳定。其原因是颗粒在气泡表面呈紧密的六边形排布,随着负载量的增加,气泡的刚度增加,气泡越来越接近于球形,平均纵横比逐渐增大,当覆盖率超过50%时,纵横比在0.8～0.9之间,不再增大。气泡上浮速度与气泡的纵横比紧密相关,为了实现对气泡速度的预测,首先建立了载颗粒气泡纵横比的预测模型,不同尺寸气泡的预测结果与实验值的相对误差分别为3.22%和4.47%;将建立的气泡纵横比的预测模型代入到Tomiyama气泡上升末速度计算公式,基于实验数据对公式进行修正,获得了能够准确计算负载颗粒气泡上浮末速的预测模型,不同尺寸气泡的预测结果与实验值的相对误差分别为2.72%和4.17%。对曳力系数的计算表明,载颗粒气泡的曳力系数可通过Yan的模型实现预测,平均相对误差小于1%。论文包含图34幅,表12个,参考文献98篇。