高超声速飞行器的热电技术热管理系统参数

提出了集成热电发电装置的超燃冲压发动机热管理系统,将热电发电器与发动机壁面结构相结合。集成的热电发电热管理系统可以将传入发动机壁面的热量部分转换为电能,同时减少了冷却用燃料流量,"间接"提高了燃料的吸热能力。燃料在冷却过程中提高了自身温度和焓值,具有一定的做功能力。高温高压的燃料经过涡轮机膨胀做功,输出可以被高超声速飞行器利用的能量。采用热力学的分析方法对集成热电发电热管理系统的相关参数进行研究,结果表明其比传统的再生冷却防热具有极好的潜在优势,提升了燃料的吸热能力,同时对外输出了可用功。     

稀薄流高超声速飞行器气动加热耦合计算

针对稀薄流域高超声速飞行器的气动加热问题,开展耦合数值计算研究。通过引入牛顿冷却定律,将直接模拟蒙特卡洛数值模拟方法与结构传热计算方法相结合,设计一种可对全机外形进行气动热和结构传热计算的高效松耦合方法,实现飞行器防热层结构材料温度分布特性的数值模拟。在以钝锥外形为例对直接模拟蒙特卡洛数值模拟程序进行验证的基础上,采用该方法对X37B轨道飞行器外形长时加热与结构传热过程进行数值模拟,给出结构温度及热流密度随飞行时间的变化规律。研究结果表明,设计的耦合计算方法能够模拟稀薄流域高超声速飞行器的气动加热及结构传热耦合过程,可为该类飞行器的气动热分析及热防护设计提供技术支持。     

高超声速飞行器前缘流-热-固一体化计算

针对高超声速流动气动加热与结构传热的复杂耦合问题,探索和研究基于有限体积法的高超声速流-热-固一体化求解方法,将流场与结构温度场进行统一建模与数值模拟。该方法避开了传统气动加热和结构传热耦合求解方法在时间域内进行流场与结构温度场耦合交替迭代计算所带来的大量数据交换与计算,将流场与结构温度场作为一个物理场,采用统一的控制方程进行求解。采用典型高超声速绕流二维圆管稳态或非稳态流-热-固耦合算例对该一体化方法进行验证,稳态时圆管驻点温度最高达到648 K,非稳态时的热流密度和结构温度与参考文献和实验值吻合较好,由此证明了该方法的可靠性和正确性。与耦合计算方法的对比分析结果表明:该一体化求解方法所得计算结果更接近实验值,并且计算量和网格依赖性都相对较小,具有更好的稳定性和计算精度,能为高超声速飞行器一体化热防护设计提供有效的理论和技术支撑。     

发动机隔热缸套热强度有限元分析

针对低散热发动机存在的热负荷状况,分析了非稳态导热有限元计算的特点:运用经验公式求出了发动机燃烧室部件燃气侧的传热边界条件;运用有限元法对隔热部件进行了热强度分析。计算结果表明:热负荷和热应力增大是造成隔热件可靠性降低的主要因素之一。     

材料力学性能纳米压入测试仪器发展综述

综述了材料力学性能纳米压入测试仪器的发展现状。阐述了纳米压入测试技术的发展历程;从驱动、载荷测量和位移测量3方面对目前材料力学性能纳米压入测试仪器的基本结构进行了比较分析;介绍了材料力学性能纳米压入测试仪器集成技术,包括影响压入深度测量精度的集成技术、观测技术、大载荷模块和高温试验模块等;最后,对未来材料力学性能纳米压力测试仪器的发展趋势作了展望。     

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.     

炸药爆热测量方法及应用的研究进展

爆热是表征炸药能量释放的重要参数。GJB772A—97方法701.1 “爆热-恒温法和绝热法”规定了小当量炸药的测试方法,在各类炸药的测量中发挥了重要作用。从炸药爆热的理论计算和测量原理出发,介绍了恒温法和绝热法爆热测试仪的组成和测试方法,分析了高能炸药和金属化炸药的爆热测试结果,以及炸药爆热的影响因素。归纳了爆热测试仪几十年来不断更新和发展动态。TNT当量从50 g增加到300 g,内外桶测温精度和设备自动化程度不断提高,样品平行试验的最大偏差进一步降低。目前,中物院化材所研制的BR300g-I绝热法爆热测试仪是国内最大当量的爆热测试仪,能够满足多种较大尺寸炸药的爆热测试需求。     

离子推力器栅极组件热态间距测量系统研制

为了完成LIPS-300离子推力器三栅极组件在真空、高温环境中微小热态间距的高精度测量,设计了一套使用远距显微镜的非接触摄像测量系统。基于拍摄的图像,运用交互式分区方法获得多个圆形合作标志稳定、清晰的边缘,利用合作标志和标定片完成图像放大系数标定、图像畸变校正以及栅极热态间距亚像素级测量。精度验证实验表明,本系统在非加热情况下测量精度优于6μm,在加热情况下测量精度优于12μm。大气环境下的加热实验结果显示屏栅和加速栅温度差越大,栅极热态间距的减小量越大,当温差最大为150℃时热态间距减少量达到最大,即420μm。同时,由于安装环的热变形影响,栅极在热稳态时热变形量下降、在冷却期时产生负位移现象,测量结果与国外同类实验趋势一致。系统满足栅极组件热态间距测量的需求。     

线性唯象传热规律下热机内可逆热经济学研究

对符合线性唯象传热规律(q∝Δ(T-1))的热机内可逆热经济学做了进一步研究,导出了在给定条件下Novikov热机的最优利润解析式,并得到了最优利润和相应的效率同其它参数间的关系.