飞行器隔热瓦1200℃性能测试中接触热阻影响仿真与验证

目的 建立统一的飞行器隔热材料性能测试标准。方法 利用数值方法对飞行器隔热瓦1 200℃热环境性能测试中的传热模型进行计算。设计3种不同热导率和表面粗糙度的绝热材料隔热性能对比试验。在考虑接触面间凹凸点完全接触导热、接触间隙介质导热和相邻界面辐射传热联合作用时,能够获得与实测数据基本一致的计算结果。结果 试验证明,接触热阻是导致实测数据与理想传热结果相悖的主要原因。获得了接触热阻条件下热扩散系数随传热过程的变化关系,定量得到了相同测试条件下给定的3种不同热导率与粗糙度底部绝热材料对隔热性能测试结果的影响。结论 测试结果存在较大偏差的主要原因是表面粗糙度所致,两接触面在高温条件下更有利于热流传播。研究结果可为飞行器热防护系统设计与性能考核试验方案的确定提供重要参考依据。     

基于热网络模型的导弹贮存温度预计方法

目的提供一种预计空空导弹的外场贮存温度的方法,以确定空空导弹的环境适应性要求。方法基于热网络模型,预计不同环境条件下导弹的贮存温度与日高温极值。考虑各种环境因素对导弹热环境的综合影响,建立导弹内外各节点的能量守恒方程。将实测数据代入方程,利用最小二乘法拟合方程系数建立预计模型,将实测结果与模型的预计结果进行对比以验证模型的准确性。结果热网络模型预计的温度结果和实测结果较为吻合,95%置信度下实测数据与预计的日高温极值误差均值为0.3℃。结论该方法对舱内温度的预计结果较好,可用以确定空空导弹的环境适应性要求。     

SMT-PGA封装焊点热疲劳寿命预计模型研究

目的研究SMT-PGA封装焊点热疲劳寿命预计模型。方法运用Engelmaier模型预测SMT-PGA封装焊点的热疲劳寿命,并将Engelmaier模型计算结果与美国马里兰大学CALCE PWA寿命评估软件仿真结果作对比。结果模型计算结果与马里兰大学寿命评估软件仿真结果存在较大差异。结论表明Engelmaier模型中的工程因子F并不是一个固定常数,而是受封装最低稳态温度的影响。     

有源相控阵天线的瞬态热分析方法研究

目的在保证一定计算精度的前提下,减少有源相控阵天线瞬态热仿真分析的计算时间。方法使用正交分析方法分析一类毫米波T/R组件中的器件位置、T/R组件尺寸等相关参数。使用极差分析和因素效应分析的方法,分别指出影响简化模型计算精度的几个参数,同时给出可保证一定精度的参数范围。结果采用所研究的简化方法,对组件和天线阵面均进行了仿真试验对比,结果表明,单个组件温度响应的实测结果和仿真分析结果误差低于11%。采用详细建模的T/R组件和简化的T/R组件进行天线全阵建模的结果最大误差为5.1℃,最小误差为1.2℃。结论在W/d0.8的前提下,对组件中的芯片进行整体建模的简化,其仿真计算的精度无论对于单个组件还是天线阵面的计算均完全满足工程设计需求。     

分子流态下翅片管式热沉传输几率计算分析

目的研究空间环境模拟器翅片管式热沉传输特性,为进一步开展真空等效性分析等研究工作奠定基础。方法根据热沉结构特点建立镜面反射气体输运通道模型,采用蒙特卡罗方法,对该模型的传输几率进行分析计算,并建立验证模型,对计算结果进行验证。结果对于所选择的翅片管式热沉,其平面阵列的传输几率为0.030 116 4,柱面阵列的传输几率为0.017 988 6。结论蒙特卡罗方法可以用于计算一定结构的翅片管式热沉的传输几率。通过传输几率的计算,可以将热沉等效为具有相应传输几率的可透射平面,从而在保证模拟精度的同时大大简化模拟计算强度,提高计算效率。     

硬化路面与温度场响应模型研究

硬化路面是城市热环境效应影响因素中较为重要的一个因素.笔者在研究了深圳市城市热效应的基础上,建立了一个三维动态模型对硬化路面条件下的温度场进行模拟.通过将模型的计算结果和在深圳的实测结果进行对比,发现2条曲线吻合较好,模拟结果十分接近实测结果.模型模拟结果还证明了硬化路面由于铺筑的材料具有较大蓄热、导热的能力,而且透水性差,因此温度升降都很快,对城市的热效应贡献大;城市绿化隔离带对城市温度场具有很好的调节作用,因此合理配置城市中的绿地对城市区域微热环境的改善能够起到很好的作用.      

热电池失效分析及等效加速贮存试验技术

目的建立基于实测环境载荷的热电池等效加速贮存试验技术,掌握其在环境载荷作用下的性能退化规律。方法在分析热电池组成和所受环境载荷情况的基础上,分析热电池的主要失效模式,设计基于实测环境数据的等效加速贮存试验,开展热电池等效加速贮存试验,分析热电池性能和热图像的变化情况,利用粒子滤波算法对电池剩余电容量进行预测。结果随加速循环次数(时间)的增加,热电池的电容量下降。热图像表明,热电池经过等效加速贮存试验后,其放电过程表面温度要高于初始放电表面温度。粒子滤波算法能够有效模拟电容量的退化过程,电池剩余电容量预测结果与试验结果误差在10%以内。结论等效加速贮存试验得到了热电池的性能退化规律,从而为热电池的贮存试验提供一种解决方案。     

考虑参数随机性的焊点热疲劳失效分析

目的研究电子产品焊点几何参数的随机性对焊点热疲劳寿命的影响。方法基于Coffin-Masson的修正式Engelmaier模型,建立考虑多参数随机性的引线型封装的焊点热疲劳寿命评估模型,并利用蒙特卡罗法对该模型的精确度进行验证。以SMT鸥翼型(gull-wing)TSOP062封装为例,将焊点几何参数的随机性对热疲劳寿命的影响进行量化分析。结果影响焊点寿命的几何参数离散系数越大,焊点疲劳寿命越小,随机变量越多,焊点热疲劳寿命下降的越明显,焊点高度是影响元器件热疲劳寿命的敏感参数。结论该方法在已知小批次产品的参数波动信息的情况下,能预测整批次产品的热疲劳寿命,极大地减少试验时间和成本,提高电子产品及装备的可靠性。     

基于状态空间法的大型气候环境实验室热负荷仿真模型

目的建立可用于大型气候环境实验室初期设计热负荷计算的方法和模型,对实验室的热负荷进行计算,为制冷系统选型提供依据。方法通过分析实验室的组成结构和热负荷来源,基于状态空间法建立各部分的热负荷计算方法,在Simulink中搭建以制冷量为输入参数的实验室热负荷计算仿真模型,对实验室空载降温过程进行仿真。结果该仿真模型可以快速对实验室热负荷进行计算,并且可以方便地增减热负荷模块,实验室在降温过程中热负荷达3500 k W以上,地板结构的热负荷占到了总热负荷50%以上。结论热负荷计算结果可应用于空调系统和制冷系统的设计和选型,以及控制策略的优化。     

TLJ-60A型土工离心机转臂系统力学分析与实测分析

目的评估TLJ-60A型土工离心机转臂系统能否满足强度要求,并提出改进建议。方法对转臂系统建立三维有限元数值模型,确定载荷条件和边界条件,计算关键部位的最大等效应力,给出材料使用建议。在建成后离心机运行中进行应变响应实测,并就计算结果与实测数据进行比较分析。结果数值模拟结果与实测结果吻合较好,平均差异为4.5%,最大差异为12.46%,数值模拟偏保守。结论评估结果及改进建议是正确的,支撑了设备研制的一次成功。     

金属TPS蜂窝盖板的热梯度诱导变形计算

建立了蜂窝结构的一维传热模型,给出了其热梯度诱导变形计算公式.同时,计算了某高温合金六角蜂窝结构的热变形,认为在设计金属TPS的蜂窝盖板时,必须考虑其特定服役环境下的热变形.     

温度环境试验中试件温度稳定时间估算方法

研究了温度环境试验中试件温度稳定时间的估算方法。以非稳态传热学理论为基础,分别用集中参数法和有限元法计算、分析试件的温度稳定时间。给出了集中参数法确定试件温度稳定时间的计算公式,确定了集中参数法的适用范围。研究了试件外表面与试验介质之间的传热系数确定方法,考虑风速、试件外形和试验介质性质对传热的影响。将集中参数法与有限元法计算、分析结果进行比较,相符性较好。     

平流层飞艇昼夜驻空蒙皮热特性研究

目的分析平流层飞艇蒙皮在不同空速下的热特性,为平流层飞艇蒙皮材料的选择以及其驻空性能的分析提供参考和指导。方法基于CFD数值分析方法,建立外部热源模型,囊体内部自然对流和囊体外部强迫对流分析的综合方法。通过数值仿真分析典型飞艇在不同空速下的热特性,得出飞艇囊体内部的氦气平均温度随着热环境的周期变化,会产生周期性变化。结果在1m/s的较低空速下,飞艇昼夜氦气温差达到46 K,蒙皮昼夜最小温度出现在晚上,约为180 K,最大温度出现在正午时分,温度约为280 K。在10 m/s的空速下,飞艇昼夜氦气温差达到29 K,蒙皮昼夜最小温度约为190 K,最大温度为280 K。结论在飞艇设计中,蒙皮材料选择时考虑温度的影响。所建立的热分析方法以及得到的热特性,可为平流层飞艇蒙皮材料的选择提供参考和指导。     

空间站应用系统电子设备热设计研究

目的针对以往载人航天应用系统中电子设备热设计的仿真分析方法不准确的问题,提出一种基于热平衡试验测量发热元器件温度数据验证热仿真分析结果的电子设备热设计方法。方法通过对应用系统电子设备在轨实际热工况条件的深入分析,结合电子设备的物理特性、电气特性及其技术特点,利用计算机应用技术和数字仿真技术建立电子设备热模型,并进行热仿真分析,再将仿真计算得到的发热元器件壳温与实际热平衡试验测量得到的元器件真实壳温比对,检验热仿真分析结果的准确性。结果某电子设备在真空度为1.0×10~(-4) Pa,温度为45℃条件下开展热平衡试验,实测得到的发热元器件温度值与热仿真分析温度值之差小于1℃。热平衡试验过程中,切换电子设备的不同工作模式时,通过器件的工作电流和电压计算出其热负荷指标与仿真得到的热耗值之差低于0.1 W。结论基于热平衡试验的发热元器件实测温度数据,验证了热仿真分析结果的电子设备热设计方法科学有效,有助于后续空间站应用系统电子设备热设计工作。     

基于统计能量分析的热效应对高频声振响应影响研究

目的研究热效应对统计能量分析中三个重要参数的影响规律。方法利用有限元法和波法对耦合损耗因子进行分析计算,采用上述两种计算方法分别在三种工况下(仅考虑材料参数变化的工况;仅考虑热应力影响的工况;综合考虑材料参数变化和热应力影响的工况)进行高频声振响应分析,研究热效应对L型板耦合损耗因子的影响规律。结果两者计算结果基本一致。温度变化会对耦合损耗因子造成一定影响,但是影响有限,相对而言在低频段造成的影响较大,在高频段影响较小。结论在400~5000 Hz频带范围内,利用FEM计算耦合损耗因子,其计算结果与波法计算结果基本一致,证明了它的有效性。     

火电厂地下水环境影响评价技术方法探讨

本文根据近两年从事火电厂地下水环评工作的经验,总结并分析了目前火电厂地下水环境影响评价实践中存在的主要技术问题,对地下水评价过程中的评价等级划分、项目所在区地质环境现状调查、水文地质试验及参数计算、地下水污染源确定及影响预测、污染防治措施的确定等方面构建出火电厂地下水环境影响评价的整体框架,提出了地下水环境影响评价的整体思路,并以完成审批的燃煤火电厂为例进行了分析和探讨。     

铌合金表面热防护涂层研究进展

作为武器装备、航空航天等多种现代工业领域热端部件中应用十分广泛的结构材料,铌合金在高温富氧燃流的冲刷下会发生严重的烧蚀现象,进而影响了其在超高温环境下的使用性能。研究发现,采用表面涂层技术能够有效提升铌合金的高温抗烧蚀性能。因此结合热端部件富氧、超高温的实际服役环境,首先介绍了国内外铌合金表面抗氧化烧蚀涂层领域的研究现状,对比分析了金属基和硅系陶瓷抗烧蚀涂层各自在抗氧化烧蚀性能上的优缺点;然后综述了近年来国内外有关热障涂层的研究进展,归纳总结了ZrO2基陶瓷涂层、稀土锆酸盐陶瓷涂层以及钙钛矿结构陶瓷涂层三种热障涂层材料的特点;最后对铌合金表面热防护涂层的结构设计以及未来的研究方向进行了展望。     

无人机热红外支持下的城市微尺度热环境模拟

随着人们对生活舒适度、身体健康要求的进一步提高,微小尺度的热环境状况日益受到关注.地表温度场模拟是研究城市微小尺度热环境的关键,采用地面有限实测资料很难满足不同下垫面地表温度模拟的精度需求.针对这一问题,本研究利用无人机搭载热红外成像仪获取南京市江宁区某大学校园内典型区域夏秋两季的地表温度数据,通过ENVI-met和PALM-4U两个数值模拟模型模拟研究区地表温度,并结合实测数据对不同地表类型及阴影遮挡下的模拟精度进行误差分析.结果表明,数值模拟结果与真实结果较为接近,能够用于高空间精度的城市微热环境研究中;模型对人造地表的模拟效果均优于自然地表,对空旷处地表的模拟效果优于非空旷处地表;两个模型均能较好模拟存在建筑物遮挡下的地表温度,但在植被遮挡下PALM-4U则无法达到ENVI-met的效果,综合模拟结果显示ENVI-met在城市微热环境模拟上的适用性优于PLAM-4U.本研究可为城市微尺度热环境高分辨率遥感研究提供参考.