采用瞬态球状热斗篷方法的浅层地下目标红外隐身技术

由于浅层地下目标与背景土壤的热物性不同,影响了整个区域表面的温度场分布,容易被敌方探测系统发现并击毁。针对这一问题,考虑太阳辐射、天空辐射以及风速的影响,建立了埋藏地下目标的区域温度分布传热模型,揭示了不同时段埋藏地下目标对区域表面温度场的影响。在变换热力学的基础上,通过坐标变换的方法,推导出球状瞬态热斗篷的导热系数的通解表达式。根据等效介质理论,对设计的热物性参数进行均质化,并通过数值实验方法验证了基于热斗篷地下目标红外隐身技术的可行性。     

金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型

建立了可重复使用运载器金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型.根据热防护系统的结构特点划分了多条热流通路,将各热流通路离散化后给出了单条通路瞬态传热的隐式差分格式,采用热平衡法推导了串、并联两种类型公共节点的局部控制方程,并给出了传热问题中常见边界条件的统一表达式,最终形成了总体控制方程.通过数值计算获得了热防护系统瞬态温度场.计算结果表明:采用并联一维模型可以更真实、更准确地反映热防护系统的传热过程,对于热防护系统结构优化设计有较高的参考价值.     

基于瞬态球状热斗篷的地下浅层目标红外隐身技术研究

由于浅层地下目标与背景土壤的热物性不同，影响了整个区域表面的温度场分布，容易被敌方探测系统发现并击毁。针对这一问题，考虑太阳辐射、天空辐射以及风速的影响，本文建立了埋藏地下目标的区域温度分布传热模型，揭示了不同时段埋藏地下目标对区域表面温度场的影响。在变换热力学的基础上，通过坐标变换的方法，推导出球状瞬态热斗篷的导热系数的通解表达式；根据等效介质理论，对设计的热物性参数进行均质化，并通过数值实验方法验证了基于热斗篷地下目标红外隐身技术的可行性。     

基于夹杂思想的圆柱形热幻像器件的研究

针对通过变换热力学理论设计的热超材料难以制备的问题，将细观力学的中性夹杂思想引入对热流传递路径的控制中，设计出圆柱形热幻像器件，并讨论了幻觉材料的导热系数与半径之间的关系。数值仿真和实验结果表明：通过在原始目标A外涂覆一层设计的幻觉材料，就可以使得探测器从外部探测出幻像目标B的热特征，从而达到很好的干扰作用。该研究为利用热超材料实现目标隐身提供了一种新的可行方法，同时也大大降低了材料的制备难度。     

不同几何边界的航煤油池火灾燃烧特性

利用不同尺度的方形和圆形油池,在油池火燃烧特性综合实验台架上开展航空煤油池火灾燃烧特性研究,重点分析了热释放速率、发烟速率、总产烟量和火焰温度等燃烧特性参数的变化规律。结果表明:在根据热释放速率划分的燃烧阶段中,方形油池火灾存在台阶上升阶段,并分析了其产生的机理;相同燃烧面积条件下,方形油池火灾产烟量大,燃烧效率低于圆形油池;油池火灾火焰轴向温度分布的测试结果与前人结论吻合较好,总体呈中下部根部上部的趋势,且方形油池的燃烧温度低于圆形油池。实验为有效预防和快速控制多尺度形状的航煤油池火灾提供了参考。     

复杂外形高超声速飞行器气动热快速工程估算

针对复杂外形高超声速飞行器方案设计阶段的气动热计算效率问题,建立了高超声速飞行器气动热的快速工程计算方法。采用修正牛顿理论确定飞行器表面压力分布,利用牛顿最速下降理论计算飞行器表面流线分布,采用参考焓法、高温空气热力学特性的拟合公式以及热流密度的工程计算公式求出飞行器表面目标点的热流密度,计算了钝锥、升力体以及类乘波体的表面热流分布。仿真分析表明:该方法适用于复杂外形,且具有较高的计算效率和精度,能够满足复杂高超声速飞行器设计方案阶段气动热估算需求。     

管道中磁致伸缩导波传播方向控制理论与试验

提出了控制磁致伸缩超声导波单方向传播的通用数学公式,总结出实现导波单方向传播控制应同时满足的三个条件:双通道激励源的信号幅值相等,两传感器间距为激励频率下导波波长1/4的奇数倍,双通道相位差为π/2的奇数倍.为了验证此结论的正确性,利用磁致伸缩导波无损检测装置对管道中导波传播方向控制进行了试验.研究结果表明:试验结果与理论计算方法结论相吻合,可为磁致伸缩导波无损检测传感器的设计提供理论依据,为导波检测信号的识别提供帮助.     

GMAW焊接熔敷成形中电弧对熔池热与力作用的数值模拟分析

电弧对熔池的热与力作用直接影响到熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)熔敷成形的精度与质量。通过数值模拟方法研究电弧对熔池热与力的作用规律,有助于提高熔敷成形精度与质量。结合流体动力学理论与多物理场耦合分析有限元技术,建立了GMAW焊接电弧的3维数值分析模型,计算分析了熔滴过渡过程对熔池表面处热流密度与电弧力的影响情况。结果表明:电弧中的熔滴降低了熔池表面上的最大热流密度与电弧力;当电弧中没有熔滴及熔滴距离焊丝端部较近时,熔池表面处的热流密度及电弧力基本呈高斯分布;而当熔滴与焊丝端部距离进一步增大时,热流密度及电弧力均不再呈高斯分布,最大热流密度及电弧力都没有发生在电弧轴线位置。     

北京谱仪(BES) 轻子识别研究——Monte Carlo结果

这项工作是详细研究北京谱仪(BES)轻子识别的一部分。本文报告了π/μ、π/e分辨的Monte Carlo 结果。结果表明:在北京谱仪中π/μ分辨有两个有效的截断,即位置与方向。对于π/μ分辨也有两个有效的截断,即总电荷量沉积和二极矩。     

高超声速圆柱绕流中驻点热流的稀薄效应

采用Fay-Riddell关系式、直接模拟Monte Carlo方法和基于直接模拟Monte Carlo流场温度的Fourier传热三种热流表达方式,分别对比研究了不同来流克努森数(Kn)和不同来流马赫数(Ma)的结果,以期从微观视角给出经典连续方法在稀薄流区高估驻点热流的新理解。结果表明,驻点热流的稀薄效应体现在三个方面:一是温度跳跃,削弱温度梯度导致驻点热流降低;二是壁面附近平动非平衡,导致Fourier热传导定律失效且高估热流;三是壁面约束,致使Fourier热传导定律在距壁面3倍分子平均自由程内高估热流。     

高超声速气动热化学非平衡效应数值分析研究

通过数值分析研究了化学非平衡效应对气动加热问题的影响.分别以量热完全气体、单组分热完全气体和5组分化学非平衡气体为气体模型,计算了圆柱钝头的绕流流场和壁面热流密度分布,比较并分析了高温化学非平衡效应对流场特性,尤其是气动加热特性的影响.结果分析表明,高温化学非平衡效应可使激波层变薄,激波层内温度大幅下降,从而会严重影响气动热环境特性,是影响高超声速飞行器热防护设计的重要因素.     

Spalart-Allmaras湍流模型在高超声速气动加热计算中的应用

将AUSM+格式与LU SGS隐式迭代相结合,采用一方程的Spalart Allmaras湍流模型和二阶迎风MUSCL格式,研究了火星"探路者号"实验模型在10马赫来流条件下的气动热问题。采用量热完全和热完全两种气体模型的计算结果与实验数据进行了比较。热完全气体模型模拟的热流分布规律与实验吻合较好,但是对分离区的热流估计过高。在网格合理划分,尤其是满足近壁面的网格分辨率要求的前提下,该方法能够合理反映高超声速流场除分离区以外的气动热特性。     

内可逆卡诺热泵的生态学优化性能

本文导出了内可逆卡诺热泵的供热量、供热率和供热系数的耗散量,以反映热泵供热率π与其耗散φ_cT_Lσ,即热泵熵产率σ、低温热源温度T_L和可逆供热系数φ_c乘积之间最佳折衷的“生态学”性能E=π-φ_cT_Lσ为目标,基于牛顿和线性唯象传热定律,研究内可逆卡诺热泵的优化问题,得到最大E性能时的供热系数界限及相应的供热率和熵产率。     

一种新型双频双感圆极化方形环缝隙天线

文章设计了一种新型双频双感圆极化方形环缝隙天线。通过在接地板上开两个方形环缝隙,并改变方形环缝对角处的缝隙宽度形成微扰,从而分离谐振模来实现该天线的双频圆极化辐射。两个微扰结构关于馈电微带对称放置,则形成双频双感圆极化辐射。对该天线进行了仿真、制作和测试,仿真和测试结果表明,该天线在两个频带都具有良好的圆极化辐射效果。     

高超声速飞行器常规螺线管磁控热防护系统可行性分析

针对高超声速飞行器鼻锥热防护,构造常规圆柱螺线管磁控热防护系统的物理模型。采用低磁雷诺数磁流体数学模型,对外加磁场作用下的高超声速鼻锥流场进行数值模拟;分析常规螺线管磁控热防护系统的有效磁感应强度范围;给出满足导线电流密度工作极限的螺线管几何参数的要求。研究表明,由于磁控"饱和现象"及导线电流密度的限制,系统可行工作范围为驻点磁感应强度B0∈[0.05 T,0.20 T];B0=0.20 T时,驻点热流密度和总热流分别降低了31.3%和56.6%,热防护效果良好;但磁控系统导线质量仍然较重,应采用可缩短与驻点间距离的异形螺旋管或超导磁铁等替代方法来满足工程防热需求。     

高超声速过渡区气动热的DSMC数值模拟研究

气动热是制约高超声速飞行器设计的主要因素之一,当飞行高度大于40 km时流场中存在局部过渡区流动特性,基于分子动力学的DSMC方法是解决高超声速过渡区气动热计算的有效途径之一。针对高超声速飞行器的典型球锥外形,采用DSMC方法开展了过渡区流动气动热特性研究,分析了当流场具有过渡区流动特性时,飞行马赫数和飞行高度对气动热的影响规律,并与Fay-Riddell驻点热流的工程算法作了对比分析。计算结果表明,DSMC方法在高超声速过渡区流动气动热计算中可以得到较好的结果,适用于高超声速过渡区流场气动热的计算与分析。     

固体药燃气逆向喷流热防护有效性分析

针对高超声速飞行器逆向喷流介质供应，采用固体药燃烧产生的燃气作为喷流的介质，来减小供应系统的质量与体积。采用数值计算的方法对高速飞行器球头逆向喷流流场进行数值模拟，分析不同飞行条件下高温燃气对球头热防护的影响。研究表明，采用高温燃气会减弱逆向喷流的热防护效果，但是对比无逆向喷流的驻点热流，最大热流仍然存在大幅度的下降。通过调节喷流压力，在不增加喷流质量的情况下，高温燃气逆向喷流可以取得与常温介质一致的热防护效果。针对6马赫数以上的飞行，现有的固体药燃气温度能够对飞行器头部实现有效的热防护。     

石蜡/硅藻土定型相变材料对磷酸钾镁水泥性能的影响

制备了石蜡/硅藻土定型相变材料(PA/D-PCMs),对其亲水性和热性能进行了表征,同时研究了PA/D-PCMs对磷酸钾镁水泥(MKPC)水化温升、工作性能、抗压强度和水化产物的影响。结果表明:PA/D-PCMs具有疏水性和较高热焓,PA/D-PCMs的掺入能有效降低MKPC水化温升峰值,但同时也降低了MKPC的流动度、凝结时间及抗压强度。为满足施工的可操作性和强度要求,PA/D-PCMs的质量分数应控制在4%左右。PA/D-PCMs不会与MKPC各原料组分之间发生反应生成新的水化产物,但将降低原有水化产物的结晶度。     

Q∝T~n时不可逆卡诺热泵的最优性能

非线性传热条件下的内可逆卡诺热机最优性能有了一些讨论,本文将导出不可逆卡诺热泵工作于非线性传热 Q■条件下,最佳供热系数д与泵热率π的关系。据此可确定任意泵热率时所对应的供热系数界限。最后,讨论了这一关系的一些应用,所得结果包含了经典热力学及内可逆线性传热情况下的有关结论,为实际热泵设计提供新的理论依据。     

行波提取型同轴渡越时间振荡器模拟

提出了一种行波提取型同轴渡越时间振荡器,器件的提取腔采用了类膜片加载的扩展互作用腔结构,具有束波作用效率高,电子束空间电势能低等优点。提取腔的电场结构为3π/2模,与传统的类π模结构相比,提高了微波群速度,有利于微波能量的提取。通过引入前置反射腔,提高了调制腔的品质因数,显著降低了起振时间。利用数值模拟软件对所设计的器件进行了模拟和优化,在二极管电压530kV,二极管电流12.8kA,外加导引磁场0.7T的条件下,得到了2.41GW的输出功率,微波频率7.76GHz,束波功率转换效率达到35.5%。