陶瓷防热瓦间缝隙气动加热规律研究

在分析缝隙内部流动特征的基础上,利用CFD技术对瓦间缝隙气动加热的参数影响规律进行了研究,着重探讨了来流马赫数、攻角、缝隙宽度、倒角半径及瓦间台阶因素对缝隙内部热流分布的影响。研究结果表明,缝隙内部热流呈U形分布,缝隙内部热流随着马赫数的增大而减小,随着攻角、缝隙宽度、倒角半径、瓦间台阶的增大而增大。     

航空相机载荷舱热环境分析

目的详细分析航空相机主体热设计的关键边界条件--航空相机载荷舱的热环境。方法通过载荷舱的热平衡方程,分析影响载荷舱热环境的主要因素,系统地总结适用于工程应用的分析方法。结果对于辐射热环境需考虑大气透明度、地面状况等因素,对流热环境可采用Hilbert提出的经验表达式计算载荷舱背风面的对流换热系数,气动热环境采用Eckert参考焓法估算载荷舱的气动热是合适的,且宜采用电热防冰系统及热空气加热防结露系统。结论该研究结果是航空相机主体热设计的基础,适用于对各类航空相机载荷舱热环境分析和环境控制系统设计。     

再入攻角对弹头锥身气动热环境及结构热响应影响研究

目的分析再入弹头锥身气动热环境及结构热响应,研究再入攻角振荡对其影响规律。方法建立基于工程法的气动热/结构热响应耦合计算方法,并采用该方法开展锥身典型位置气动热环境及结构热性计算分析。结果随着再入攻角的振荡衰减,各典型子午面冷壁热流密度曲线围绕90°子午面热流密度曲线振荡,其振幅呈现先振荡增大、后振荡衰减的变化规律。与90°子午面相比,各子午面总加热量均有所增大。再入攻角振荡引起的金属层外壁面温度最大振荡幅值为3K,但对最终时刻结构温度影响较小。结论计算弹道条件下,再入飞行攻角振荡对气动热环境及结构热响应影响较小,可通过增加余量的方式给予考虑。     

燃烧室复杂结构的热振特性研究

目的提高复杂飞行器结构在服役过程中的安全性和稳定性问题。方法以复杂结构燃烧室为例,从数值模拟和试验两方面入手,研究不同工况下结构的动力学参数随温度变化的规律。结果随着温度的升高,模态频率呈下降趋势,模态阻尼呈升高、下降再升高的趋势,加热对结构的模态振型无影响。结论对于自由-自由状态的燃烧室结构,在加热的过程中,影响模态频率下降的主要因素是弹性模量的变化,热应力和几何非线性的变化可以不考虑。同时通过开展燃烧室结构的自由-自由状态热模态试验验证了数值模拟方法的正确性。     

隔声罩的结构形式及隔声效果研究

介绍了隔声罩的结构类型及隔声罩的设计计算以及隔声罩的应用实例,结果表明:隔声罩的隔声能力取决于其形状和尺寸、结构刚性、罩上开口、缝隙面积、平均吸声系数、隔声材料的隔声量和耗损因数等多种因素.     

关于渗透通风条件建筑结构对室内PM2.5浓度水平影响评价模型探讨

我国京津冀地区近年频遭大气PM_2.5污染侵扰,相关研究表明,既使关闭建筑外窗,大气中PM_2.5仍可以通过渗透通风方式进入室内污染环境.为定量评价建筑渗透通风及无室内污染源条件下建筑结构（如外窗缝隙结构、房间建筑结构等）对室内ρ（PM_2.5）的影响规律,基于北京市东城区、朝阳区6个不同建筑结构的房间室内外ρ（PM_2.5）实时监测数据,重点比较分析了建筑结构对室内外ρ（PM_2.5）关联特性的影响规律.此外,根据颗粒物穿透特性及沉降特性机理,提出了反映建筑外窗缝隙结构（如缝高、缝深）的无量纲特征参数A_P与反映房间建筑结构（如层高、开间、进深）的无量纲特征参数A_k.在前期提出的室内ρ（PM_2.5）预测模型基础上,进一步构建了二者（A_P与A_k）对室内ρ（PM_2.5）影响的评价模型,并通过实测数据验证了模型的正确性.结果表明:当室外PM_2.5污染程度与气象条件一定时,建筑结构对I/O[室内外ρ（PM_2.5）之比]影响较大,其范围在0.4~0.7之间;随着建筑外窗气密性等级的提高,对应室内ρ（PM_2.5）呈显著的下降趋势.建筑外窗缝隙结构对室内ρ（PM_2.5）影响程度远大于房间建筑结构,敏感性分析结果表明,当建筑外窗缝高每降低50%或缝深每提高50%,对应室内ρ（PM_2.5）约可下降33.6%与31.9%.研究显示,气密性等级较高的建筑外窗缝隙缝高往往较小、缝深较长,渗透通风条件下对控制室内ρ（PM_2.5）水平作用更显著。      

颗粒尺寸对纳米氧化物环境行为的影响

随着纳米技术迅猛发展,纳米颗粒的环境行为和生态效应越来越受到关注.纳米氧化物作为环境中的重要组成,广泛存在于水体、大气、土壤以及沉积物中,其大比表面积和高表面活性,控制和影响着环境中一些污染物和营养元素的形态、迁移、转化和生物有效性.纳米尺寸是纳米颗粒特有属性,颗粒尺寸大小调控和决定纳米氧化物的结构及物理化学特性,从而在较大程度上影响其与相关元素的界面反应性和环境地球化学行为.综述了纳米氧化物的尺寸对吸附、(还原)溶解、(催化)氧化、聚集和迁移等环境行为的影响,讨论了尺寸效应的作用机制,最后展望了环境中纳米金属氧化物尺寸效应有关的研究热点和方向.     

污泥和煤混烧特性的热重分析法研究

为了解城市污泥和煤粉混烧的燃烧规律,利用热重分析法对兰坝煤粉和某城市污泥及两试样混合物的燃烧特性进行了研究.实验结果表明,在加热速度20℃·min-1、20～1200℃的温度范围内,污泥的热重曲线存在2个明显的失重区域.在混燃过程中,煤和城市污泥基本上保持了各自的挥发分析出特性,混合试样的燃烧曲线处于污泥和煤粉燃烧曲线之间.对实验数据进行分析处理,得到了反应动力学参数活化能E和频率因子A.在掺混比例较小时(污泥质量分数为20%)对煤的活性几乎没有什么影响;而掺混比例较大时(污泥质量分数为50%、80%),存在2个反应区间,在第一温度段(大约θ＜430℃)混合试样的反应特性类似于污泥,而在高温区段(θ＞430℃)混合试样的燃烧特性则类似于煤.     

污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析

采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.     

污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析

采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.     

环境实验室温度均匀性的数值分析研究

目的研究送风参数及围护结构对飞机结构及机构环境条件下功能性和耐久性实验室温度均匀性的影响。方法采用CFD方法对实验室的气流组织进行数值模拟,根据气流组织评价标准对工作区的温度均匀性进行分析。结果送风温差越大、送风速度越小温度场均匀性越差,保温层较厚时,温差过大将导致工作区温度分布达不到设计要求。结论相同温差下,减少送风口数量并提高单个送风口的送风速度有助于提高温度均匀性。     

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。     

煤矸石制造保温材料的研究

以煤矸石为主要原料研制的保温材料，具有耐压强度高、导热系数低等特性。通过分析煤矸石在烧成过程中的物理化学变化，在试验中揭示了煤矸石掺入量、煤矸石中的Ｆｅ￣（３＋）和Ｔｉ￣（４＋）对保温材料的性能及工艺过程的影响，并得出了烧成工艺参数与保温材料性能之间的关系。     

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.     

舵面结构热模态试验方法研究

目的 探究高温对舵面结构模态试验结果的影响.方法 以导弹舵面为研究对象,开展高温环境下结构模态试验方法研究.基于石英灯热辐射高温加热系统和模态测试系统搭建热模态试验测试平台,采用带水冷装置的耐高温加长激振杆实现激励的施加,设计耐高温陶瓷引伸杆进行振动信号的测试,通过有限元仿真分析与试验数据对比,验证所提热模态试验方案的可行性.结果 当激振杆的正弦扫频试验在20～1000 Hz范围内,其传递函数值接近于1,说明激振杆传递性能良好.陶瓷引伸杆对试验件前四阶模态频率及振型影响较小,验证了陶瓷引伸杆设计的有效性.试验数据表明,试验件材料的刚度随着环境温度的升高逐渐降低,导致各阶模态的频率呈逐渐降低的趋势.结论 高温会使舵面结构的模态参数降低,该研究为后续型号产品的热模态试验提供了的试验手段和技术支持.     

振动-离心复合下土工离心机的 工作模态试验分析

目的获得离心机静止及不同运行状态下的动态特性。方法通过离心机常规模态试验,采用SIMO识别方法,利用力锤产生瞬态激励,计算出激励点与响应点之间的频响函数,通过模态拟合,得到结构的模态参数(频率、阻尼和振型)。进行离心机工作模态试验,测量结构响应并经放大变换,选择2个以上参考点进行互谱分析,获得工作模态参数。结果离心机静止时前两阶模态为绕y轴和绕x轴偏摆,频率分别为3.23、9.94 Hz,本身一阶弯曲频率为11.17 Hz。不同转动加速度下,离心机一阶工作频率为转动频率;二阶工作模态振型为绕y轴偏摆,频率随着转速的升高而增大。结论通过模态试验分析,获得了该离心机静止及不同运行状态下的模态参数,可为有限元模型修正、结构设计及优化提供参考。     

基于频率管理的装备振动环境适应性提升

梳理总结了航天结构、轨道车辆和汽车等不同领域的频率设计、频率管理和模态匹配等方法,给出了频率管理的流程、准则和原则.基于频率管理的思路和原则,采用虚实结合的方法,对某火箭发动机蓄压器系统进行了结构动力学优化设计和验证.根据局部结构频率隔离准则,将蓄压器导管主要频率从1826 Hz降低到1520 Hz,与激励源频率完全隔离.最终经过仿真计算分析和试验验证,满足实际使用环境的考核要求.采用频率管理的思路和方法能够切实提高装备的振动环境适应性水平.     

临近空间飞行器防隔热/承载一体化热结构设计及力/热行为

目的满足临近空间飞行器对结构/热防护系统质量指标的苛刻要求,研制兼具轻量化与高效防隔热/承载一体化的热防护结构及系统。方法根据临近空间飞行器承力和防热两方面的要求,设计一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护结构,采用地面高温环境试验,考查复合材料一体化热防护结构的抗烧蚀性能。建立一体化热防护结构的热响应和力学响应预报方法,以某飞行器机翼为研究对象,开展一体化热防护结构在机翼部位的应用研究,利用有限元方法进行热力耦合分析。结果一体化热防护结构高温热暴露后表面出现热解,但结构性能保持良好。结论设计的一体化热防护结构满足防热和承载两方面设计要求,是新一代飞行器的理想热防护方案。