惰性气体抑制瓦斯爆燃火焰传播特性实验研究*

为研究惰性气体抑制瓦斯爆燃火焰传播特性,在自行搭建的中尺度爆炸激波管道上,采用数据采集系统、压电式传感器、火焰传感器、同步控制系统和激光纹影测试系统,通过对比4种不同喷射压力（0.5,1.5,2.5,3.5 MPa）的实验工况,选用N2做为惰性介质时抑制火焰的传播特性与喷射压力密切相关,火焰传播速度随着喷射压力增加呈现先增加后减弱的趋势。研究结果表明:少量N2在管道中扩散,加剧了未反应预混气体的扰动状态,造成火焰阵面褶皱的卷吸能力增强,进而加速化学反应进程,促进预混气体燃烧;喷射压力为1.5 MPa时,火焰阵面拉升、变形最强,火焰传播速度提高,最高可达到250 m/s;喷射压力为3.5 MPa时,火焰阵面出现明显三维凹陷结构,运动发生明显滞后现象,火焰传播速度大幅度降低至5.4 m/s,惰性气体抑制火焰传播效果明显。     

在线表征萘二次有机气溶胶硝基多环芳烃

硝基多环芳烃(NPAHs)广泛存在于大气气溶胶中,是棕色碳的重要组成部分.萘和其他多环芳烃是NPAHs的重要前体物.为研究NO₂对NPAHs形成的影响,本文利用气溶胶激光飞行时间质谱仪(ALTOFMS)在线测定不同NO₂浓度下萘光氧化形成的二次有机气溶胶(SOA)的NPAHs组分.实验结果表明,NO₂对NPAHs的产生和萘SOA的形成有促进作用.通过ALTOFMS在线检测、模糊C均值(FCM)聚类分析,结合离线电喷雾电离质谱验证,测得萘酚和羰基化合物是不存在NO₂时萘SOA粒子主要成分,而通过OH-萘加合物和萘酚硝化产生的硝基萘、二硝基萘、硝基萘酚和二硝基萘酚及其衍生物是NO₂存在时萘SOA粒子的主要组分.这为城市大气高浓度NO_x背景下,研究NPAHs的化学组分和形成机理提供了实验依据.     

热光法测量扬尘碳组分的激光分割点偏移

为探讨热光法测量扬尘碳组分的激光分割点偏移（LSPS）的特点和原因,并提出偏移数据的处理方法,选择西宁市、沈阳市、淄博市、十堰市和新疆乌昌石地区共607个扬尘（道路扬尘、城市二次扬尘、土壤扬尘）样品,通过再悬浮采样器获取PM_2.5滤膜样品,使用DRI2001A型碳分析仪结合透射法测量碳组分.结果表明：道路扬尘和城市二次扬尘在碳分析过程中会有不超过10%的样品发生前偏现象,该现象主要受碳酸盐碳（CC）和元素组分的影响;当CC占总碳（TC）的百分比大于9%时,加酸方法可解决前偏问题.土壤扬尘中有40%~90%的样品会发生后偏现象,原因是其元素碳（EC）含量过低（EC/TC<10.7%）,导致灼烧过程残留的耐热物质Fe₂O₃对激光的干扰大于EC对激光的吸收.针对以上偏移问题,采用归零法和替代法对偏移数据进行处理.基于与参比值比较,归零法和替代法得到的OC相对偏差分别为0.1%~10.3%和0.1%~2.9%,EC相对偏差分别为2.1%~52.5%和0.1%~20.6%,远低于偏移引起的相对偏差（0.6%~13.8%和66.6%~149.6%）,且替代法处理效果优于归零法.     

TVS二极管HEMP响应能力实验研究

高空核爆炸产生的电磁脉冲（HEMP）上升前沿时间约为2.3ns,峰值场强可达50kV/m,会对电子设备的安全运行产生极大的影响。HEMP传导干扰的防护需要使用具有快速响应能力的电涌保护器件（SPD）,但常规SPD器件的指标主要针对雷电电磁脉冲（LEMP）,为了更详细地了解SPD的HEMP响应能力,选择一款具有快速响应能力的瞬态电压抑制二极管（TVS）,采用不同脉冲波形进行了测试,得到了这类TVS的HEMP响应特性,并与雷电电磁脉冲进行了对比。结果表明该器件对HEMP的响应时间约为6.5ns,损伤阈值电压约为30kV。实验研究结果对于HEMP防护中的器件选择具有参考价值。     

激光熔覆Ni基纳米复合涂层的冲蚀性能研究

目的 对动态腐蚀条件下涂层的耐蚀性进行分析评估。方法 采用激光熔覆技术,在40Cr钢表面沉积Ni基纳米复合涂层。模拟真实的海洋环境,对Ni基涂层进行冲蚀实验,分析了海水冲击、颗粒磨损等外力作用与腐蚀之间的耦合作用对涂层性能的影响。选用自制的360°旋转冲刷机,研究含沙量、旋转速度对涂层耐蚀性的影响,并对冲蚀后的样品进行显微观察、质量损失分析和电化学性能的测试。结果 当含沙量为0.3%,腐蚀时间为48 h时,不同转速下耐蚀性由强到弱依次为300 r/min >600 r/min >900 r/min;腐蚀时间为96 h时,不同转速下耐蚀性由强到弱依次为300 r/min >900 r/min >600 r/min;腐蚀时间为144 h时,不同转速下耐蚀性由强到弱依次为300 r/min >900 r/min >600 r/min。当转速为600 r/min时,腐蚀时间由48 h进行到144 h,在无沙条件下,质量几乎没有变化,甚至有微小的增量;当含沙量为0.3%时,涂层的质量损失较为明显,冲蚀144 h后,质量损失达73.71 g/m2。结论 当含沙量一定,且冲刷速度较低时,腐蚀主要以电化学作用为主,提高转速,腐蚀速率加快。当转速一定时,腐蚀速率增大。在含沙量很高的情况下,腐蚀情况稍有减缓。     

可调谐半导体激光吸收光谱技术用于火灾探测——初步试验

以火灾燃烧过程中产生的气体作为参数,可以大大提高火灾探测的早期性。测量气体浓度的方法有很多,可调谐半导体激光吸收光变更技术(tunable diode laser absorption spectroscopy,TD-LAS)由于其高选择性、高灵敏度和高分辨率的特点而越来越受到重视。描述了火灾特征气体CO和CO2的选取,设计了一套基于TDLAS原理的火灾探测系统,通过扣除背景噪声谱线以及对激光强度信号进行拟合,可以提高火灾探测的有效性。验证了系统对CO和CO2能够很好响应并且具有较好的线性关系,系统长时间运行稳定可靠,能够满足火灾探测的要求。     

瓦斯爆炸传播过程中矿车激励效应的实验研究

为了分析矿车在矿井瓦斯爆炸传播过程中的激励效应,模拟井下工作环境,构建了实验管道,按照比例建造了矿车模型,分别设定一个矿车和三个矿车链接两种实验工况进行试验。根据冲击波传播过程中激励效应的形成机制,以爆炸传播过程中火焰和冲击波波阵面变化测试为主要测试目标,采用激光纹影的测试方法,分别观测了两种工况条件下下矿车区域附近爆炸冲击波畸变情况,捕获了冲击波经过矿车附近时,冲击波变化特征。根据试验观测,当冲击波经过障碍物附近时,波阵面明显发生畸变,而当三个矿车存在时,火焰出现了回流和绕流现象,燃烧强度和速度都明显增加,这一实验结果一方面证实了矿车对瓦斯爆炸存在明显的激励效应,同时指出矿车数量多,激励效应会更强。本文研究结果对瓦斯爆炸事故阻爆、隔爆技术开发和事故调查有一定的指导意义。     

大尺度薄板激光焊接前后的弹性实验

研究了激光焊接对大尺度薄板弹性的影响。实验测试了焊接前后的弹性ˉ位移曲线。通过显著性检验 ,判断弹性改变是否发生。实验结果对汽车行业采用激光加工技术具有一定的参考意义。