高焓CO2气流壁面两步催化机制对非平衡气动加热影响的数值模拟

针对高超声速火星进入飞行遇到的壁面CO_2催化机制特殊且对气动加热影响复杂的问题,基于化学反应系统的三维可压缩流动求解器,建立壁面吸附、Eley-Rideal结合速率受控的壁面CO_2两步催化模型。基于70°球锥布局的高焓风洞实验,进行考虑壁面催化效应的高超声速非平衡气动加热数值模拟,开展考虑CO+O_((s))和O+CO_((s))两类CO_2两步催化路径对非平衡气动加热的影响研究。研究表明,壁面O_2和CO_2结合并存且存在相互竞争关系,催化加热量随催化效率增大而单调增加。数值计算建立了催化路径与非平衡加热水平的定量关联,研究发现CO_2两类催化路径权重与加热量存在非单调关联,特定权重下两种路径联合作用的热流高于单个催化结果。相关研究对碳氧气体主导的壁面催化机理和火星进入气动加热的精细化预测有重要的理论指导意义。     

温度对半导体激光器退化的影响

采取等效电路模型仿真和加速退化试验相结合的方法研究温度对半导体激光器不同退化模式的影响规律。针对半导体激光器有源区退化和腔面退化进行分析,发现有源区退化会使半导体激光器阈值电流增大,而腔面退化会使半导体激光器斜率效率减小;进行了半导体激光器热特性建模与仿真,发现温度升高会使半导体激光器阈值电流增大;利用半导体激光器加速退化试验平台进行了半导体激光器加速退化试验。仿真与试验结果证明:温度升高会加剧半导体激光器腔面退化,而对有源区退化无显著影响。上述结论对进一步完善半导体激光器温度-退化仿真模型,研究温度对半导体激光器退化的作用机理和防护措施有积极作用。     

激光制备高附着性能的铜基类金刚石膜

提升类金刚石(Diamond-Like Carbon, DLC)膜在被保护基底上的附着能力具有明显的实际应用价值。从微观机理上分析了前期设计的Cu基多层DLC膜有效性的原因。在此基础上,研究了DLC/SiC循环层中两者厚度比例对膜层的附着性能、纳米硬度和耐磨性的影响,以优化结构、进一步提升实际应用所需的膜层性能。纳米划痕和压痕测试结果表明:随着DLC层与SiC层厚度比例的增大,多层DLC膜在Cu基上附着性能逐渐降低,但当厚度比小于2.3时,仍接近厚度400 nm的单层DLC膜在Si基上的附着性能;Cu基多层DLC膜的纳米硬度逐渐提高,同时,耐磨性接近纯DLC膜。     

高重频双波长复合干扰激光器设计

为解决基频光高重频与倍频光高平均功率之间的矛盾,设计了一台干扰用高重频双波长复合输出激光器。静态仿真了泵浦源效率、激光晶体受热和受力分布、激光高斯模式特征,得到了该激光器的复合输出特性。动态仿真调Q频率、倍频晶体长度对复合输出的影响以及分析倍频晶体热效应,发现在泵浦功率和谐振腔结构不变的前提下,需先满足基频光高重频工作,再优化倍频晶体长度和控制倍频晶体温度可提高倍频光的输出功率。按上述仿真结论开展的验证实验结果表明:当磷酸氧钛钾晶体长度为12 mm、输出镜透过率为10%、重复频率为50 k Hz时,设计的激光器基频光平均功率为18. 98 W,倍频光平均功率为2. 22 W,与仿真结论一致。     

主稀释剂He预热对燃烧驱动DF激光器输出性能的影响分析

针对燃烧驱动连续波DF激光器,对仅预热主稀释剂He的情况下激光器的输出性能进行了理论分析和仿真研究,并与燃料常温条件的结果进行了对比分析。对于燃料体系为(H_2+NF_3+He)+D_2和(C_2H_4+NF_3+He)+D_2的DF激光器,在燃烧室产生的F原子流量不变的条件下,当主He预热至(1100 K,1300 K)时,激光器比功率较常温条件下分别约提高了(21%,24%)和(46%,56%),同时燃烧室所需的燃料消耗分别约减少了(25. 5%,29%)和(32%,36%)。在工程应用方面,主He可成功预热至800℃(1100 K)。因此,主He预热是有效且可行的燃料预热方案,有利于改善激光器的输出性能,为激光器的高效率和紧凑化发展进程提供新的技术路线。     

气态煤油超声速燃烧简化化学反应模型

为探究超燃冲压发动机燃烧室中煤油燃料燃烧的化学动力学过程,综合采用敏感性分析方法与路径分析方法,针对RP-3航空煤油三组分替代燃料的详细反应模型进行简化,建立一种适用于超声速燃烧流场数值模拟的新型26组分89反应简化燃烧反应模型。采用该简化燃烧模型对RP-3航空煤油替代燃料的点火、燃烧特性进行数值模拟,并与详细反应模型结果和试验数据进行对比校验。此外,将该简化燃烧模型与超声速燃烧流场计算方法相结合,数值分析了典型超燃冲压发动机燃烧室流场内化学动力学特性。研究结果表明：新型简化燃烧反应模型在不影响数值模拟精度的前提下,有效减少了反应组分与反应方程个数,提高了超声速复杂燃烧流场的数值模拟效率,并且能够准确获得烯烃、炔烃等重要中间燃烧产物以及小分子活性基团的空间分布规律,给出更全面的流场信息。     

侧壁激波诱导下凹腔燃烧室冷态流场实验观测

在单凹腔燃烧室中引入侧壁激波,为研究燃烧室内部流动特性,采用纳米粒子平面激光散射技术和粒子图像测速技术对全尺寸玻璃燃烧室模型进行流场观测,获得了冷态流场展向和法向的瞬态灰度图及平均速度场。实验结果表明:在远壁面区域,凹腔内部速度与密度都较低;引入侧壁激波后,近壁面区域凹腔与主流的质量与动量交换增强,速度与密度升高;受到侧壁激波影响,燃烧室底壁边界层不再均匀,凹腔中后部产生大规模低速区,具有明显三维特性。     

连续波强激光武器的动态毁伤概率数学模型

在强激光武器的跟踪误差为均方可导、各态历经、零均值的正态过程的条件下,通过明晰的物理概念与严谨的数理演绎,导出了它的动态毁伤概率的级数表达式。通过算例探讨了动态毁伤概率的性质:它存在两个极大值所对应的随机穿越的自然频率,当跟踪系统工作在其中的非零频率上时,更具有快速反应能力;展现了跟踪误差的传递函数与动态毁伤概率间的定量关系。为论证、设计、检验强激光武器系统的动态毁伤概率提供了理论依据与技术支持。     

连续波强激光武器动态毁伤概率的非毁检测法

给出一种强激光武器与目标存在相对运动时的毁伤概率(动态毁伤概率)在非致毁条件下的检测方法。该方法是在已知强激光对目标的致毁时间、一次发射时间的基础上,在武器的跟瞄子系统对目标无毁的跟踪试验中,通过检测跟踪误差在射击门内外交替出现的时间间隔,给出动态毁伤概率的点估计,以及在既定置信度下,动态毁伤概率的置信区间,同时还能判断所测毁伤概率是否处于最佳状态,为进一步优化动态毁伤概率提供依据。     

新疆区内初中班化学教学中的难点及对策研究

九年级化学作为起始学科,在进行教学时存在许多困难,而“内初班”学生的学情与本地学生不同,教学难度更大,存在师生交流不畅、学生的理解偏差、生活习惯差异以及缺乏课外教学素材等问题。因此,需在深入了解学情和以上问题的基础上,逐一攻破知识较为抽象、语言理解困难、生活经验有差异等教学难点,通过建立深厚的师生感情、提高学生学习化学的信心、加强化学用语的练习、强调易错、易混淆知识点等方式,达到切实提高学生化学学习能力的目的。