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近临界流体密度及折射率的实验研究

作　者: 夏国正
导　师: 陈良才
学　校: 华中科技大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 近临界流体折射率密度光线追迹
分类号: TQ021.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近临界区域内流体的特性受温度、压力的影响十分显著,微小的温度或压力改变可使得流体密度及其它性质出现明显的变化。研究近临界区域内流体密度和折射率随温度、压力的变化关系,研究近临界区域内流体的光学特性,有望为激光器调谐、压缩激光脉冲、改善激光束质量等提供新的有效方式。实验系统所需的高压,由液压式增压器建立;压力上限可调节,压力降低可通过阀门手控。实验所需的温度,可通过调节恒温水浴循环温度实现。购买高纯度的瓶装流体,从源头上保证了实验介质的纯度;在管路中加入过滤器,排除了管路液压油等杂质进入光学池的可能性;用纯净实验流体对光学池“冲洗”和“置换”,确保了光学实验介质的纯度。采用在近临界区域恒温降压方法,分别记录了二氧化碳及六氟化硫在亚临界区域、近临界区域及超临界区域的实验现象,得到折射率与温度压力的关系。计算并描述了光线在光学池内的轨迹,分析了不同状态下光斑形状及偏移距离形成的原因。实验中发现,流体折射率在临界点发散,越接近临界点折射率越大,远离临界点折射率迅速下降。研究表明,亚临界流体密度均匀分布,光线直线传播;近临界流体密度存在梯度,光线产生明显偏折;临界点处密度涨落巨大,光线发散;超临界态又恢复均匀,光线直线传播。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 超临界及近临界流体的性质  8-10
  1.2 超临界流体的应用  10-11
  1.3 研究基础及意义  11-13
  1.4 超临界流体折射率的测量方法  13-15
2 实验原理与装置  15-30
  2.1 流体介质的选用  15-17
  2.2 实验装置原理及说明  17-22
  2.3 实验准备工作  22-25
  2.4 近临界流体折射率测试实验方案  25-27
  2.5 折射率测量原理  27-30
3 实验结果  30-47
  3.1 二氧化碳折射率实验结果  30-40
  3.2 六氟化硫折射率实验结果  40-44
  3.3 折射率与温度压力关系的函数拟合  44-47
4 实验分析  47-62
  4.1 近临界态流体状态方程  47-51
  4.2 近临界流体密度分布  51-52
  4.3 折射率与密度的关系  52-53
  4.4 光线偏折基本理论  53-56
  4.5 光斑各种形状的形成  56-62
5. 总结及展望  62-64
  5.1 总结  62
  5.2 展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录  68-71

近临界流体密度及折射率的实验研究

内容摘要

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