烧蚀材料对辐射烧蚀驱动的Richtmyer Meshkov不稳定性影响

在惯性约束聚变靶丸内爆过程中,辐射烧蚀所产生的冲击波经过带有扰动的界面时,会触发Richtmyer-Meshkov不稳定性。惯性约束聚变内爆靶丸一般使用掺杂的CH塑料或者掺杂的Be材料作为烧蚀层,为了探索Be和CH塑料烧蚀层对Richtmyer-Meshkov不稳定性抵抗能力,对界面预制单模正弦扰动的双层靶中Richtmyer-Meshkov不稳定性发展过程进行了理论分析与数值模拟。理论分析认为Richtmyer-Meshkov不稳定性线性增长率和X射线辐射温度、界面扰动波长、扰动振幅以及烧蚀层密度有较大关系。使用辐射流体力学程序对辐射温度高达100 eV的黑体谱X射线烧蚀界面带有扰动的双层靶进行了模拟。模拟结果表明,在相同的辐射烧蚀条件下,CH塑料/泡沫(CH/Foam)靶界面扰动增长比Be/Foam快,密度较大的Be对Richtmyer-Meshkov不稳定性具有更强的抵抗能力。该研究结果对惯性约束聚变内爆靶丸的设计具有重要的参考价值。     

三维石英纤维增强氮化物基复合材料的烧蚀性能及显微结构

采用先驱体转化法制备了三维石英纤维增强氮化物基复合材料(3D SiO2f/Si3N4-BN),用等离子射流烧蚀方法研究了复合材料的烧蚀性能,运用扫描电镜及能谱仪对烧蚀表面微观形貌进行了观察和分析。结果表明氮化物基复合材料在高压高热流等离子体烧蚀下线烧蚀率为0.91mm/s,石英纤维熔融并被吹除带走了大量的热量,熔融层抑制了基体的机械剥蚀。基体由于强度高、升华温度高,延缓了熔融层的吹除,表明氮化物基复合材料是一种良好的耐高温烧蚀透波材料。     

碳-酚醛材料烧蚀热解对再入流场特性影响的数值计算

数值模拟存在碳-酚醛材料烧蚀的高超声速再入流场,分析烧蚀和热解对流场热化学参数、电子数密度分布等的影响。采用19组元双温度的热化学模型,耦合热化学非平衡流Navier-Stokes方程组和烧蚀壁面边界条件,进行定常烧蚀流场求解;通过对比无烧蚀、非催化和辐射平衡壁温条件下的流场分析烧蚀的影响;讨论了壁面处碳-酚醛材料热解产物化学组成的确定方法,研究了不同热解率的影响。以RAM-C球锥的两个典型飞行条件(速度7.65km/s、高度61km和71km)为代表的研究表明:最主要的烧蚀热解产物是CO、H2、H,烧蚀产物和烧蚀的影响均局限于边界层内;烧蚀使原子和离子组元含量下降,当离子组元含量峰值出现在边界层内时,烧蚀使电子数密度峰值下降;随热解率增加烧蚀影响程度增强,烧蚀在后身区影响范围大于头部区,随飞行高度增加烧蚀影响范围扩大。     

膨胀石墨对复合相变材料性能的影响

在硬脂酸中加入膨胀石墨,用熔融共混法制备了硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料,对复合相变材料的微观结构、热性能、稳定性、储放热能力等进行了表征分析,探究了膨胀石墨对硬脂酸结构与性能的影响规律。结果表明:硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料结构上是硬脂酸与膨胀石墨的物理结合,未发生化学反应生成其他物质,保持了两者的优良性能;随着膨胀石墨质量的增加,复合相变材料储放热时间减少,热效率提高,稳定性增强,同时相变温度和相变潜热降低。     

有关烧蚀复合材料某些热分解参数的实验研究

本文对高硅氧—酚醛树脂模压材料和石棉—酚醛树脂模压材料(5-Ⅱ~#)进行了实验研究,确定了材料开始分解的温度和分解结束的温度,分解过程中材料密度的变化以及材料的相对分解速率函数等。为了便于电子计算机计算,用最小二乘法将密度和相对分解速率函数拟合成一些近似公式。文章中提供的数据及公式可以作为进行材料烧蚀计算的根据。     

石英纤维增强苯并噁嗪树脂复合材料研究

对苯并(啞心)嗪树脂应用于RTM工艺制备石英纤维增强复合材料进行了研究.系统考察了该树脂的工艺性能及力学性能,制备并测试了石英/苯并(啞心)嗪复合材料的力学性能及耐烧蚀性能,并将相关性能与钡酚醛与石英/钡酚醛进行了比较.结果表明,在85℃～145℃温度区间内苯并(啞心)嗪树脂粘度保持在800mPa·s以下,树脂具有较宽的低粘度温度平台和较长的低粘度保持时间.力学性能及耐烧蚀性能研究表明,石英/苯并(啞心)嗪复合材料的层间剪切强达到了61.5MPa,拉伸强度和弯曲强度显著优于石英,钡酚醛复合材料,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.0510g·s-1和0.032mm·s-1.石英/苯并(啞心)嗪复合材料是一种可采用RTM工艺制备的耐烧蚀材料.     

石墨端头非线性材料模型热应力分析的有限元素程序

石墨是一种横观各向同性和非线性变形的颗粒复合材料。本文应用Jones和Nelson提出的基于正交异性塑性变形理论新的非线性材料模型,采用有限元素解非线性问题的直接迭代法,建立了一个适用于石墨端头热应力分析的有限元素法程序。本程序假定温度为轴对称定常分布,并且考虑了石墨材料性能(包括变形性能和热膨胀性能)随温度的变化。作为应用例子,本文给出应用本程序对实心球体和石墨园环进行热应力分析的结果。     

R-4D双组元姿控发动机的研制(三)——推力室设计

一台火箭发动机的设计和研制总是会遇到各种各样的问题,这类问题是与那些特定的要求联系在一起的,除开那些复杂的电磁活门,喷注器和密封装置之外,R-4D的燃烧室可算得上是最重要的部件了,对于在燃气核心温度3200°K的高温下,能够胜任用作燃烧室的材料是为数不多的,除了能够承受高温之外,燃烧室还能经得起高真空情况下的点火压力峰,不允许燃烧气体对基本金属的烧蚀,要求在各个飞行阶段能够给出精确的推力和脉冲。     

二十一烷/膨胀石墨复合相变材料的制备与表征

利用膨胀石墨良好的导热性和吸附性,以膨胀石墨为载体材料,以二十一烷为相变材料,用熔融共混法制备二十一烷/膨胀石墨复合相变材料,采用差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪、综合热分析仪等仪器对其进行性能测试和表征。结果表明:膨胀石墨具有网络状微孔结构,通过与二十一烷的物理结合将其封装,使其稳定性提高;随着膨胀石墨质量分数的增加,复合相变材料的导热性能增强、失重区间延长、热稳定性增强;复合相变材料的相变温度、相变潜热略有降低,过冷现象得到改善,蓄放热时间减少,热效率提高。     

液体火箭发动机烧蚀冷却推力室烧蚀参数及性能损失的计算

随着航天技术的发展,烧蚀冷却技术在空间化学小推力液体火箭发动机上得到了广泛的应用.对于烧蚀冷却的推力室必须解决以下诸问题:a.材料中温度的计算,b.材料烧蚀速率的计算,c.材料侵蚀速率的计算,d.烧蚀冷却对发动机比冲的影响. 本文的目的在于介绍我们对上述四个问题所做的一些工作.由于问题本身的复杂性,以上诸问题的精确答案是难以得到的.我们只是通过近似的理论分析以及大量实验数据的归纳提出了近似的、经验的、估算性的结果,以供设计类似条件下的烧蚀冷却推力室参考.     

电磁发射装置电-磁-热场分布的分析与仿真

为探讨电磁发射过程中出现的热烧蚀现象,构建了电磁发射及电接触层接触电阻的模型,推导出电-磁-热场耦合方程,采用有限元数值计算方法得到了在脉冲电流激励下,轨道和电枢间电流密度、磁感应强度及温度的分布图。计算过程表明:电磁发射过程实际是电-磁-热场的耦合过程,接触电阻是造成电磁发射热损耗的主要原因之一,接触电阻使得轨道和电枢接触表面区域的电流密度极大,容易造成轨道材料的烧蚀。     

夹芯复合材料T型接头侧弯损伤机理及强度特性分析

针对复合材料夹芯板材构件的侧弯承载和坚固连接要求,设计了弧形过渡区增强型T型胶接接头。建立了夹芯复合材料T型接头数值模型,模拟了其在侧弯载荷作用下的损伤产生、扩展及失效过程,并对夹芯复合材料T型接头试件进行了静态侧弯试验。结果表明:接头发生初始损伤的线载荷强度为44~47N/mm,损伤发生后接头的刚度值发生折减(降低约28%~32%),此时接头的承载能力仍在上升;试件界面完全剥离载荷强度较初始损伤线载荷强度略有增加(线载荷强度范围为54~62N/mm)。数值计算与试验结果吻合,表明弧形过渡区是夹芯复合材料T型接头最薄弱的部位,易发生破坏;初始损伤将首先出现在弧形过渡区复合材料表层,随着层间裂纹的扩展,过渡区复合材料与芯材的复合界面处出现剥离破坏并向自由端端部界面扩展,这是导致夹芯复合材料T型胶接接头失效的最主要原因。     

飞秒激光烧蚀硅的瞬态演化特性仿真

为深入揭示飞秒激光烧蚀硅的瞬态演化特性,建立了飞秒激光烧蚀硅材料理论模型,并进行了仿真研究。研究表明:飞秒激光可在脉宽时间内激发大量的电子,使其浓度超过损伤阈值,而此时晶格仍保持在较"冷"状态,直到1 ns量级才达到熔点温度;电子温度也会在脉宽时间内急剧拉升至104K量级,随后将能量缓慢地释放给晶格,直到10 ns量级才与晶格达到热平衡。电子存在两次急剧升温的过程:第一次起于自由电子吸收,止于电子与晶格的能量耦合;第二次起于单光子和双光子吸收,止于脉冲结束。脉冲能量越大,电子密度和温度越高;脉宽越短,电子温度越高。     

基于公共燃气排导结构的共架发射系统武器选择与布局方法

公共燃气排导结构和同心筒结构的共架发射系统由于燃气排导机理不同,其对武器发射的影响及在武器选择、布局等方面均存在较大差异.针对公共燃气排导结构的共架发射系统分析了公共燃气排导对武器发射的影响,提出了武器选择与布局方法,通过算例进行了验证并得出结论:公共燃气排导结构的共架发射系统武器布局上应采取分散布局,武器选择上应优先选择“无发射活动、对应武器数量较多、烧蚀值较小”的模块,且按照模块编号依次交替在不同模块进行武器发射.     

燃气轮机工质的热物性计算及分析

采用燃气轮机工质热物性计算中最常用的三种方法:变比热法(方法 A)、基于实验数据的方法(方法B)、基于实际气体状态方程的方法(方法 C),以NIST物理化学性质部门公开数据库的查询结果作为比较标准,考虑工质为空气或燃气时,通过对比其计算误差分析得到最适合燃气轮机工质的热物性计算方法。结果表明:无论低压高压,当温度大于300℃时,方法 B的空气计算结果与标准值有4kJ/kg左右的固定偏差,该偏差在计算压缩过程焓增时会抵消,因此方法 B对于计算压缩功非常准确;无论工质是空气还是燃气,方法 A和方法C的误差都较大,方法 B更适合用于描述燃气轮机中的压缩与膨胀过程。     

不同射速对身管内壁烧蚀的影响

为了研究自动武器身管在不同射速条件下的熔化烧蚀状况,利用有限元的方法,用Abaqus软件建立身管的瞬态传热模型。基于传热学的理论,在射速分别为300发/min、400发/min以及600发/min状态下对身管的对流传热进行模拟仿真,得到身管内壁表面在发射过程时的温度。然后建立身管烧蚀模型,再根据所建立的烧蚀模型计算出身管内壁烧蚀的厚度。对比在不同射速下身管的烧蚀情况,得出身管内壁的烧蚀规律。上述研究为合理安排射速以及身管寿命预测提供了有益的参考。     

先驱体转化致密SiC纳米复合材料的制备及其热电性能

以聚碳硅烷和锑改性聚硅烷为先驱体,利用先驱体转化SiC材料的富余自由碳高温石墨化的微观结构演变特点,采用热压烧结、先驱体浸渍—裂解法以及退火工艺制备出先驱体转化SiC纳米复合材料。采用SEM、TEM、XRD和Raman等测试手段表征和分析了相组成和微观结构,讨论了样品的热导率、电导率和塞贝克系数等热电参数随温度变化关系。研究表明,所得致密SiC纳米复合材料为n型热电材料。由于纳米石墨的作用,材料热导率抑制在4–8W/(m?K)范围。1600°C退火处理能够降低热导率,同时提高电导率和塞贝克系数绝对值,使先驱体转化法得到的SiC纳米复合材料无量纲热电优值ZT达到0.0028（650°C）,高于其他已报道的致密SiC/C复合材料和纳米复合材料体系。     

强脉冲 CO2 激光与靶的相互作用

在真空背景下的实验表明,当微秒量级的强脉冲激光与靶材相互作用时,由于靶材的升华,激光维持爆震波依然存在。爆震波产生的压缩波传入靶内,该应力波的作用是材料破坏的重要因素。而强脉冲激光引起的汽化反冲压力、热应力和烧蚀破坏也是不可忽视的因素。实验还表明,在真空背景下维持爆震波足以将后续激光屏蔽。     

加质源项技术在装药燃烧中的仿真研究

在弹射器燃烧室装药燃烧升压非稳态过程中,燃气发生器燃烧室内流场的压强数据在很大程度上影响着导弹弹射过程的安全与稳定。针对管状装药燃气发生器的特殊装药结构形式,运用Fluent软件建立了二维轴对称非定常计算模型,采用加质源项技术,通过UDF编译来实现燃气的质量、动量、能量向燃烧室的注入。通过设置不同的观测点,对燃烧室装药不同部位的压力和温度变化情况进行监测,计算得到了在装药加质燃烧升压过程中装药表面各点的压强和温度分布,随后分析了燃烧室喷管口打开后燃气流场的流动情况,得到了燃烧室内弹道压力变化曲线。所得结论可为燃气发生器的抗热冲击设计和喷管的结构设计提供参考。     

加质源项技术在装药燃烧中的仿真研究北大核心

在弹射器燃烧室装药燃烧升压非稳态过程中,燃气发生器燃烧室内流场的压强数据在很大程度上影响着导弹弹射过程的安全与稳定。针对管状装药燃气发生器的特殊装药结构形式,运用Fluent软件建立了二维轴对称非定常计算模型,采用加质源项技术,通过UDF编译来实现燃气的质量、动量、能量向燃烧室的注入。通过设置不同的观测点,对燃烧室装药不同部位的压力和温度变化情况进行监测,计算得到了在装药加质燃烧升压过程中装药表面各点的压强和温度分布,随后分析了燃烧室喷管口打开后燃气流场的流动情况,得到了燃烧室内弹道压力变化曲线。所得结论可为燃气发生器的抗热冲击设计和喷管的结构设计提供参考。