基于沸腾传热的柴油机多场耦合传热研究

为了系统地分析沸腾传热的主要影响因素和变化规律,首先基于Kandlikar分区方法对沸腾传热曲线进行分区并对其进行标定;然后,将重新标定的沸腾传热模型应用于TBD234V6柴油机缸盖与冷却水腔的耦合传热计算。结果表明:缸盖冷却水腔中靠近火力面鼻梁区及排气道的局部壁面出现沸腾传热现象;考虑沸腾时,缸盖最高温度比不考虑沸腾时降低52K,贴壁面层的冷却水温最大值比不考虑沸腾时升高了3.2K。     

高速冲击下金属橡胶动态力学特性研究

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态峰值应力、能量吸收和理想能量吸收效率的影响规律。结果表明,动态应力-应变曲线分为弹性形变阶段、局部塑性变形阶段和破坏阶段,动态弹性模量和动态峰值应力均表现出典型的应变速率效应,且均随弹簧卷外径的增大而减小。此外,随着应变增大,能量吸收性能随应变速率增大而逐渐变好,随弹簧卷外径的减小而逐渐变好。理想吸能效率受应变速率影响很小,但随应变增大而逐渐增高并趋于饱和,其饱和值均大于0.75,弹簧卷外径为3 mm时,金属橡胶的理想吸能效率最优,其饱和值达到0.88,表明金属橡胶材料在高速冲击下有良好的吸能抗冲击作用。     

湍流射流火焰中煤粉颗粒尺寸和结构的变化

采用湍流煤粉射流火焰模拟实际工业煤粉燃烧中的迅速热解,取样分析实验研究煤粉热解过程中颗粒尺寸和内部结构的变化。结果表明：在热解过程中煤粉颗粒体积发生了明显的膨胀,膨胀程度强烈地依赖于颗粒的初始尺寸和加热速率;热解时挥发份的迅速释放及煤的热塑性导致了颗粒内部的空心结构,这种结构有效地提高炭粒的燃烧速率。     

柴油机缸盖冷却水腔内沸腾传热研究

基于Chen模型和BDL模型研究了柴油机模拟冷却水腔内的沸腾传热,并与试验结果进行了对比分析,验证了模型的适用性。将此模型应用于实际柴油机缸盖及冷却水套内的耦合传热计算,同时对考虑与不考虑沸腾时的计算结果进行了对比分析。结果表明:沸腾传热可以提高冷却水套的传热效率,并降低局部高温区域的温度及柴油机气缸盖内的温度梯度;在考虑沸腾时,仿真计算结果与试验结果的误差更小;BDL模型比Chen模型计算精度更高。     

基于偶极子理论的磁流变液流变特性模拟分析

根据磁性颗粒的偶极子理论,建立了磁性颗粒的三维动力学模型,模拟了三维状态下磁流变液磁性颗粒成链的过程,对影响成链速度的因素如磁场强度等进行了分析,结果表明:静态磁流变液的成链速度与磁性颗粒的体积分数、颗粒的大小及磁场强度成正比。对剪切速率为200s-1时磁流变液的动态特性进行仿真,结果发现:磁性链条处于一种动态平衡,但支链明显增多,导致剪切屈服应力下降。     

基于油液分析的自行火炮装备性能监测研究

提出了一种基于油液光谱分析技术的自行火炮装备磨损故障诊断方法 ,该方法主要包括用于监测润滑油中磨损金属颗粒浓度变化的模型 ,并制定了各主要磨损金属元素的浓度和梯度界限值 ,并将其分为三个层次。同时将灰色建模理论引入光谱分析领域 ,通过拟合光谱仪分析的数据 ,掌握润滑油中磨损金属颗粒浓度的变化规律 ,进而对其浓度变化规律进行预测 ,从而达到对装备进行性能监测的目的。     

电磁脉冲对高频结构的热效应分析

对于Cerenkov型器件,由高频结构温升引发的热脱附会造成的射频击穿,进而导致输出功率降低和脉冲缩短。基于此,研究了电磁脉冲对高频结构的加热温升效应,推导了高频结构的温升公式,指出了理论公式的适用范围,并给出了数值求解试件温升的方法。以二周期1 MV·cm^-1的高频结构为例,进行了温升的数值计算和仿真研究。结果表明,脉宽100 ns的单脉冲对不锈钢试件的温升效应明显高于其他材料。当系统工作在高重频时,电磁脉冲的温升作用可能使金属材料达到气体脱附的阈值从而引发气体脱附形成局部高压。该研究可为高功率微波源中的气体脱附以及射频击穿等研究提供参考。     

流体动压超光滑加工关键工艺参数优化

流体动压超光滑加工材料去除主要受工件表面流体动压和剪切分布的影响,根据材料去除的理论模型分析了影响材料去除的关键工艺参数。基于流体动力学仿真和具体实验对抛光轮浸没深度、抛光轮转速和抛光轮间隙对流体动压超光滑加工的材料去除速率的影响规律进行了研究。分析结果表明:抛光轮的浸没深度对材料去除速率影响不大;材料去除速率随着抛光轮转速的减小、抛光间隙的增大而减小;考虑实际使用条件,最优抛光轮转速为300 r/min、抛光间隙为25μm、抛光轮浸没深度为(2/3)R。同时对抛光头温度稳定性进行了具体实验测试,其在装置启动后4 h基本达到热平衡,通过试运行预热的方式可有效避免温升变化对抛光间隙的影响。     

锻造战神利剑——河北省某陆军预备役炮兵师依靠创新实现战斗力提高纪实

渤海湾畔,天高云淡,鸥鸟翔集,一片祥和;无垠的海滩上,群炮倚天,剑拔弩张,蓄势待发……随着两组红色信号弹腾空升起,平静的海湾霎时沸腾起来．只见群炮怒吼,地动山摇,撼人心魄,炮响靶飞,弹到之处骇浪冲天。观察所里喜讯频传：“首发命中,发发命中!”“首群覆盖,群群覆盖!”不一会儿,32个目标灰飞烟灭。这是记者在河北省陆军预备役炮兵师近岸岛屿封锁作战演练现场看到的喜人一幕。     

过氧化环己酮储存过程中热失控危险性研究

研究了过氧化环己酮及其与溶液混合后的热分解动力学及实际包装条件下的自加速分解温度(SADT),利用差示扫描量热仪测试了过氧化环己酮及其与溶液混合后的热分解特征,得到不同升温速率下热流随时间的变化曲线,使用Friedman等转化率法对试验数据进行处理,得到了过氧化环己酮的分解反应活化能等动力学参数,并用绝热加速量热仪试验数据对动力学参数求解进行验证。推算了实际条件下达到最大温升速率时间为24 h的初始温度,基于可靠的动力学参数和有限元分析法计算了三种样品的SADT。结果表明过氧化环己酮热分解活化能随反应进程变化而变化,TMRad为24 h时的初始温度分别为53、71、66℃,实际包装条件下的SADT为37、61、56℃。     

超声波金属熔体处理机强迫风冷问题的数值模拟

针对超声波金属熔体处理机因高温金属熔体的传热而产生的温度快速升高问题,采用ANSYS/FLOTRAN CFD对处理机进行了流场和温度场耦合分析,得到了不同冷却气流量下的换能器温度分布。同时,采用流-固/热耦合共轭传热问题求解方法得到了冷却腔内流固界面的对流换热系数,避免了试验测试的困难,为超声波金属熔体处理机的散热和冷却提供了设计依据。     

汽轮机叶片表面激光熔复抗汽蚀研究

激光束由于功率大,工件热变形小,因此特别适用于精密零部件的修复工作．作者用激光熔复的方法对受浸蚀的汽轮机叶片进行了修复．文中介绍了合金粉末的选择、激光处理时工艺参数的确定、熔复层的金相组织及显微硬度、熔复层的抗汽蚀性能以及变形情况等问题．     

焊接工艺对GMAW堆焊焊缝区温度场影响的数值模拟

为了探索焊接工艺对熔化极气体保护堆焊快速成形零件组织性能的影响，根据材料热物理性能参数以及相变潜热与温度的非线性关系，建立了熔化极气体保护堆焊成形过程的数学模型和有限元模型，利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现了高斯移动热源载荷下的熔化极气体保护堆焊成形温度场计算，分析对比了不同焊接工艺对焊缝区温度场热循环的影响。结果表明：在其他因素一定的条件下，热输入和焊接速度对焊缝区热循环影响显著，而基板厚度对其影响较小；选择厚度约为16mm的基板，采用小于120×20J的热输入和大于10mm／s的焊接速度有望成形出性能优良的零件。     

光纤陀螺温度场分析及结构优化设计

从导热微分方程出发,建立了光纤陀螺温度场有限元模型,对模型进行了稳态温度场和瞬态温度场仿真分析。利用铂电阻测温电路对仿真结果进行实验验证,两者相对误差小于3%,证明仿真分析的结果是正确和有效的。针对光纤环温度场分布不均匀的情况,对光纤陀螺结构进行了优化设计。光纤陀螺在25℃环境中稳定工作时,稳态温度场分析结果表明,优化设计后光纤环最高与最低温度差为0.05℃,较优化前的0.19℃减小了73.7%;将陀螺置于60℃环境且处于非开机状态时,10min瞬态温度场分析结果表明,优化设计后光纤环最高与最低温度相差0.11℃,较优化前的0.19℃减小了42.1%。     

实验研究光谱非相关激光辐照下光伏型HgCdTe探测器芯片前后表面的温升

为了研究光谱非相关激光辐照下探测器芯片前后表面温度变化规律,通过铂电阻测温的方法,测量了芯片后表面的温度变化规律。通过标定芯片前表面结电场分离电子-空穴对能力随温度变化的关系,利用组合激光的实验方法测量了光谱非相关激光辐照过程中芯片前表面的温度变化规律。研究表明,光谱非相关激光辐照过程中芯片前后表面都有温升,但后表面温度一直高于前表面温度。     

Effect of fusion welding processes on tensile properties of armor grade,high thickness,non-heat treatable aluminium alloy joints

AA5059 is one of the high strength armor grade aluminium alloy that finds its applications in the military vehicles due to the higher resistance against the armor piercing (AP) threats. This study aimed at finding the best suitable process among the fusion welding processes such as gas tungsten arc welding (GTAW) and gas metal arc welding (GMAW) by evaluating the tensile properties of AA5059 aluminium alloy joints. The fracture path was identified by mapping the low hardness distribution profile (LHDP) across the weld cross section under tensile loading. Optical and scanning electron microscopies were used to characterize the microstructural features of the welded joints at various zones. It is evident from the results that GTAW joints showed superior tensile properties compared to GMAW joints and this is primarily owing to the presence of finer grains in the weld metal zone (WMZ) and narrow heat-affected zone (HAZ). The lower heat input associated with the GTAW process effectively reduced the size of the WMZ and HAZ compared to GMAW process. Lower heat input of GTAW process results in faster cooling rate which hinders the grain growth and reduces the evaporation of magnesium in weld metal compared to GMAW joints. The fracture surface of GTAW joint consists of more dimples than GMAW joints which is an indication that the GTAW joint possess improved ductility than GMAW joint.     

高温燃气与不同构型的再生冷却面板对流传热的数值模拟

对高温燃气与带有平行冷却通道的再生冷却面板之间的三维耦合传热开展了数值研究,其中冷却通道内冷却剂为超临界压力煤油,并结合理论分析探讨了冷却面板构型对耦合传热的影响。结果表明:随燃气侧壁厚以及冷却通道宽度和高度的增大,燃气侧壁面温度升高,热流密度降低。研究还发现:冷却通道不同壁面传递给煤油的热量占比几乎不随燃气侧壁厚变化,但随冷却通道宽度和高度的改变而变化。     

坦克底盘角振动对火炮射击精度影响机理研究

实车试验表明,在行进间射击试验时,当车辆超过一定车速(行进间射击车速)时,射击精度或射击命中率会发生大幅度的下降。针对这个问题,建立了坦克底盘角振动导致的射击偏差的数学模型;并结合实车试验数据,对射击延迟时间内底盘角振动造成的火炮射击偏差进行了全面分析。分析研究表明:在相同的行驶车速条件下,车辆底盘角速度、姿态角变化量随着射击延迟时间的增大而增大;在相同的射击延迟时间内,车辆底盘角速度、姿态角变化量与射角偏差随着行驶车速的增大而增大;其中射角偏差引起的目标距离偏差是弹丸横向速度导致的目标距离偏差的3倍~5倍。因此,随着行驶车速增加而增加的射角偏差增大是行进间射击车速受限的主要原因。     

高压下激波波阵面温升的计算

针对高压气体管路中的激波现象,建立了激波波阵面温升的计算模型,模型中考虑了高压气体中声速的变化对激波波阵面温升的影响．     

基于集总参数法的坦克稳态热分析模型

为了掌握坦克的热状况,发展了一个坦克稳态热分析模型,基于集总参数法将整车划分为若干热单元,考虑了坦克自身产热、传热和外界环境的影响,建立了热平衡方程,构建了由热单元、产热源、导热热阻、对流传热热桥、辐射换热源等组成的热网络。模型计算的温度值与实车测试值对比,误差小于7%。对某型坦克高速度行驶稳态工况进行热分析,得到了坦克整体表面温度分布、高温部位温度及其热量分配状况。