超疏水旋转圆盘气膜层减阻的实验研究

在冯卡门旋流中,对均匀超疏水表面与网纹超疏水表面在雷诺数Re~O（105）量级上的减阻性能与表面气膜状态进行了实验观测。2种超疏水表面均使用物理喷涂法在有机玻璃板上喷涂纳米疏水颗粒制备。网纹超疏水表面制备时增加了丝网掩模的步骤,因此其表面增加了毫米级网格纹理。实验结果表明:对于冯卡门旋流中的超疏水表面减阻而言,存在一个临界雷诺数Re_c,当Re < Re_c时,超疏水表面具有稳定的减阻效果,减阻率高达30%;当Re>Re_c时,减阻效果随Re的增加快速丧失。相较均匀超疏水表面,网纹超疏水表面可以有效提高其表面附着的气膜层的动态稳定性。此外,可通过主动补气的方式有效恢复网纹超疏水表面气膜层,进而恢复减阻效果,这将为超疏水表面实现可持续的减阻提供新的技术方案。     

等离子体激励器对气膜冷却效率的影响

建立了介质阻挡放电等离子体激励模型,模拟了在等离子体激励作用下的平板气膜冷却过程,研究了不同吹风比条件下等离子体激励器的激励和结构参数对气膜冷却效率的影响。结果表明:激励电压越高、电极弧度越大、电极厚度越薄、绝缘材料介电常数越大及绝缘材料厚度越薄,等离子体激励的诱导能力越强,能够改善气膜的贴壁特性,提高冷却效率;激励器激励频率对冷却效率的影响很小。激励器参数的改变不影响冷却效率随吹风比的变化特征。     

变极距直线感应电机控制系统建模仿真分析

由于物体弹射过程极短，传统型直线电机通过变频控制推力输出，需高性能逆变器配合，变极距长初级短次级双边直线感应电机不同弹射位置的电机极距不相等，可以保持供电电源电流频率恒定情况下，产生恒定电磁推力输出，简化直线电机控制方式，更高效地完成弹射指标任务。设计极距变化型长初级直线感应电机，完成待加速物体弹射任务，计算机建模分析恒频电流供电时的控制方式。推导在q-d-0坐标系下的电机电压、电流和磁链方程，搭建电机数学仿真模型。利用Simulink构建仿真分析模型，在不考虑外界因素的影响下，完成由变极距直线感应电机提供电磁推力的控制分析。变极距直线感应电机采用恒定电压、恒定频率电源供电，控制方式较传统电机更为简易，更有利于控制短时间弹射任务。     

过程稳定性对纳秒脉冲电解加工精度的影响

采用纳秒脉冲电流进行微细电解加工时,极间加工间隙很小,因此加工过程的稳定性是影响加工精度的重要因素。根据加工精度和稳定性的关系,建立了试验系统,设计了电解液轴向正流供液的电极喷嘴,利用电流传感器检测加工过程状态,采用短路对刀法确定电极初始间隙,进行了加工参数对稳定性和加工精度的影响试验。试验结果表明:电解液的平缓流动更新比保持电解液静止的加工状态更加稳定。当脉冲宽度小于25 ns时,加工过程的稳定性会显著下降。脉冲宽度为40 ns,电压幅值为4 V,占空比为1∶10时,可以实现稳定的加工状态,并得到较高的加工精度。     

方坯叶片电解加工过程的模糊控制方法

采集方料毛坯叶片电解加工整个过程的电流信号,用小波变换法对信号进行降噪处理,得到一条电流随间隙减小而呈增大趋势的光滑曲线。设计了一种二维M andan i型模糊控制器,以所得光滑电流曲线作为标准曲线,以加工电压的增量为模糊控制器输出,控制实际加工电流,使其在多种扰动下跟踪标准电流曲线。在M atlab的S im u link模块中,通过对由模糊控制器和电解加工系统组成的联合模型进行仿真试验,整定模糊控制器的3个增益参数。仿真试验表明,该方法可使电解加工系统较好地重现预设的加工过程,实现对电解加工全过程的控制。该方法也可以应用于其他类型的电解加工过程控制。     

突片形状对气膜冷却效率的影响

气膜冷却广泛应用于航空发动机热端部件的热防护，为了提高气膜冷却效果，设计了3种突片型式，采用实验的方法对其冷却效果进行了对比研究，结果表明：突片的存在强化了气膜冷却效率，使得气膜冷却效率远高于无突片的气膜冷却效率。吹风比对不同突片作用有所不同，存在一最佳吹风比，但该值随着突片的型式变化。突片的堵塞比对气膜冷却效率有很大的影响，3种突片作用下的气膜冷却效率均随堵塞比的增加而增大。梯形突片的冷却效率明显优于三角形突片和椭圆突片。但突片亦增大了气膜孔的流动阻力，降低了流量系数。     

应变速率对LC4CS铝合金腐蚀性能的影响

在腐蚀环境和外力的协同作用下，铝合金的某些电化学性能将发生明显变化，本文发现，随着应变速率的增加，LC4CS铝合金自腐蚀电位负移的速率也增加，当与阳极氧化后的铝合金耦合时，LC4CS铝合金的耦合电流随应变速率的增加而逐渐增大，应变量大小0．04后的耦合电流急剧增大，在小幅度恒电位方波的作用下，暂态电流呈现新奇的力学效应，可以认为暂态电流的波动，将预示着铝合金表面状态的变化，尽管暂态电流波形受自腐蚀电位负移的影响而不对称，无法从恒电位的负向极化准确测量暂态电流，但是，从该方法所得的结果与耦合状态时的结论仍然是一致的。     

带气膜冷却结构的高超声速平板不同前缘形状下表面传热特性研究

当带红外成像制导系统的飞行器在稠密大气层内做高超声速飞行时,必须采取主动冷却方式防止严重气动加热造成的窗口材料热畸变以及复杂流场造成的气动光学畸变。本文根据成像窗口周围流动具有受高超声速钝头体绕流和气膜冷却结构(即背面为空腔的超声速后台阶)共同作用的特点,在 KD-01高超声速炮风洞中开展了带气膜冷却结构的高超声速平板在不同前缘形状下表面传热特性的试验研究,测量了 Ma8来流条件下喷缝下游表面传热系数,试验获得了2种前缘形状的带气膜冷却结构的高超声速平板喷缝周围瞬态流场 NPLS 图像。通过分析试验数据,得出以下结论:对于带气膜冷却结构(气膜不工作状态)的高超声速平板,模型前缘的形状对喷缝下游区域的表面热流整体分布有明显影响,在钝前缘情形下,表面热流分布接近相同前缘形状的平板边界层为层流状态时的表面热流分布;在尖前缘情形下,表面热流分布则表现出从层流边界层状态向充分发展湍流边界层状态变化的特性;喷缝下游分离和再附区表面传热特性和超声速后台阶流动类似,取决于喷缝上缘处边界层相对厚度。     

用于改善飞机螺旋桨防结冰性能的硅橡胶超疏水表面耐久性和延迟结冰性能研究（英文）

飞机螺旋桨在服役过程中由于地域性差异和天气的变化可能会遇到各种苛刻的环境。因此,理想的飞机螺旋桨用橡胶复合材料必须具备极好的超疏水性能、延迟结冰性能和环境耐久性。本文通过模板法和高温处理制备了硅橡胶超疏水表面,研究了低温冷冻、高温加热和紫外辐照对超疏水硅橡胶疏水性能的影响。此外,为了揭示超疏水硅橡胶在空气湿度影响下的延迟冻结行为,设计了延迟结冰装置,并利用扫描电子显微镜（Scanning electron microscopy,SEM）和能谱仪（Enery dispersive spectrometer, EDS）分析了超疏水性能的变化和延迟冻结机理。结果表明,制备的超疏水硅橡胶具有良好的环境耐久性和延迟冻结性能,在飞机螺旋桨超疏水电热防冰方面具有实际应用价值。     

上谐振型并联谐振DC／DC变换器的分析与设计

系统地分析了高于谐振频率工作的并联谐振DC/DC变换器的工作原理，讨论了无损电容C1和C2以及MOSFET寄生二极管D1和D2对MOSFET零电压开关特性的影响。文中根据电路工作中电压和电流的相对关系，把谐振逆变器的工作状态分解成A，B两种工作模式，利用恒流模型和状态空间分析法导出电路的稳态解，研究了电路在稳态状态下状态变量初值I0和Uc0的确定方法和主要功率器件的工作区间长度，文中还给出了确定谐振变换器中MOSFET的平均电流^-Isw、电脉电流有效值Ir等主要参数额定值的表达式及其设计曲线。最后给出一个输出为160W/28V、谐振频率为100kHz和变换效率达89.9%的并联谐振变换器的设计实例和实验波形。     

低能耗非热等离子体NO还原特性

分别建立了新型低能耗N2-NO系统的单电极尖端放电和介质阻挡放电非热等离子体NO还原实验系统,通过实验研究了电极极问电压V和尖端距离lg以及Al2O3,CaO,MgO,玻璃等不同介质阻挡对活性N原子产生及NO还原率的影响规律。结果表明,NO还原率随尖端距离lg的增大而先增后减,随极间电压Vm和气体停留时间t的增大而增大,尖端距离lg是决定电极之间的电场强度Eg和气流停留时间t的关键几何变量。利用活性N原子的产生条件解释了放电外轮廓直径及电场强度随尖端距离lg变化的消长规律。不同阻挡介质所形成的气体放电的电场强度不同,提供给活性粒子的能量也不同,从而对NO还原效果具有不同的影响。单电极尖端放电NO还原特性的研究结果对介质阻挡放电NO还原有指导作用。     

直流电弧加热器多电极运行技术试验研究

多电极运行是提高直流电弧加热器大电流运行可靠性的有效途径。通过对双阴极/单阳极和双阴极/双阳极电弧加热器多电极运行调试,探寻了镇定电阻匹配方式、气体流量和电流等参数对多电极中各电极电弧电流分配特性的影响。结果表明,镇定电阻匹配方式是影响多电极稳定运行的关键因素,气体流量和电流等运行参数对电弧电流分配影响较小;对于双阴极/单阳极电弧加热器,只有在内外阴极同时连接镇定电阻,并且满足一定电阻差时,才能将电弧电流稳定分配到各个子电极上;对于双阴极/双阳极电弧加热器运行时,不论内外阳极是否连接镇定电阻,只要内外阴极连接镇定电阻,电弧电流均可稳定分配到各个子电极,并且电流分配比例可根据镇定电阻的匹配方式进行调节;多电极运行时,宜选用电流分配均匀,电能损耗小的电阻匹配方式。     

充气型紫外光敏管降噪研究

充气型紫外光敏管噪声过大是紫外火警探测系统最难克服的问题。本文从器件制造和使用的角度分析了影响紫外光敏管噪声的重要因素,探讨了降噪措施:制造工艺方面,采用高纯度金属镍基阴极材料和保持阴极表面质量良好,充分老化器件,选择高纯度氢气为主充气体并控制充入氦气比例不高于15%;使用方面,降低器件工作电流和工作电压可进一步减小器件噪声。最后采用锁相放大进行噪声测试,在120ms内,测得紫外光敏管噪声电压均值为0.0065V,测试不确定度为7.4%;在无外界紫外照射下,经脉冲计数,测得单位时间内紫外光敏管累积输出噪声脉冲为10cpm,显著降低器件噪声。     

电流型双向多脉冲变流器

提出了两种电流型双向多脉冲变流器的拓扑结构,实现了传统多脉冲整流器能量的双向流动。当其运行于逆变器状态时,变流器等效为一个电流型多重化逆变器,相较于传统分立式电流型多重化逆变器,此变流器具有电源与磁性元件数量少、系统体积小等优点。以18脉冲双向变流器为例,详细介绍了其工作原理,求出了18脉冲变流器总谐波失真(Total harmonic distortion,THD)最小时,各电平作用角度,提出了一种脉宽调制方式以实现交直流侧电压电流调节。最后通过仿真与硬件实验验证了所提系统的可行性。     

等离子体激励低速分离流动控制实验研究

通过风洞流动显示实验,研究了等离子体激励低速条件下对平板表面分离剪切层的控制特性.结果表明等离子体激励在失速迎角附近可以有效抑制平板上的流动分离,实现流动的完全再附.在大迎角下可以显著减小平板完全分离后分离区的宽度.对比五种不同电极的实验,发现对于给定的输入电压及频率,负极宽度越宽,电极内侧正向间距越宽,其流动控制效果越好.最后通过改变发烟钢丝的位置和来流状况,证明了等离子体对周围流场的吸附和加速作用,对等离子体激励控制流动分离的机理进行了分析.     

超疏水表面对湍流边界层相干结构影响的TRPIV实验研究

湍流边界层中的相干结构是壁面摩擦阻力的主要来源。通过研究超疏水壁面对相干结构的影响，揭示其减阻机理。利用高时间分辨率粒子图像测速技术（TRPIV），分别对流速为0.165m/s的亲水壁面和超疏水壁面平板湍流边界层进行测量，得到了2种壁面瞬时速度矢量场的大样本时间序列。通过对比分析2种壁面的平均速度剖面和湍流度，得到了5.39%的减阻效果。通过二维空间两点相关函数的方法定义并提取相干结构，对比得到超疏水壁面能够有效减小相干结构流向尺度的结论。进一步采用λ_ci准则对发卡涡头进行识别，并以此为条件事件对其周围的脉动速度分布情况进行线性随机估计。结果表明:超疏水壁面能够有效削弱单个发卡涡头的强度，并且能够影响其周围发卡涡包结构的组织形式，整体减弱涡包下方近壁区低速流体质点的流向脉动，从而有效减小壁面摩擦阻力。     

电弧风洞真空氩气起弧技术研究

为解决传统金属丝熔融法起动电弧风洞准备时间长、可靠性差、熔渣影响设备安全和参数测试等问题,研究分析了电弧风洞采用真空氩气起弧技术起动的可行性。通过试验对比分析了起弧间距、进气方式以及控制时序等参数对电弧风洞起动特性的影响,利用一级触发、逐级拉弧的方式实现数米长电弧加热器的安全起动。结果表明,真空氩气起弧技术可以稳定、可靠、快速起动电弧风洞;起弧间距为25mm时,起动时间短,平均电流低,设备烧损小,起动最可靠;采用阴极尾部通氩气的进气方式,起动稳定、操作方便、维护简单;该起弧技术具有最佳的控制时序,确保了起动稳定可靠。     

低温磨料气射流加工PDMS实验研究

通过自研的低温磨料气射流加工装置进行低温磨料气射流加工聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)实验研究,分析了加工时间、加工距离、冲蚀角度和磨料粒径对冲蚀率、孔深和孔横截面形貌的影响。结果表明:随着加工时间的增加,冲蚀率先增大后减小,在第1阶段加工过程中,孔深与加工时间大致呈线性关系,增加加工时间还可使孔底部变平整;存在一个最佳加工距离使孔深最大,当加工距离大于最大加工距离时,孔深将随着加工距离的增加而急剧下降,孔的锥度随着加工距离的增大而增大;当冲蚀角度处于30°～60°之间时,冲蚀率最大,随着冲蚀角度的增加,孔的形状逐步由椭圆形变成圆形;存在一个最佳磨料粒径,使冲蚀率和孔深达到最大;当冲蚀角度小于90°时,低温磨料气射流加工PDMS材料去除机理为塑性去除和脆性去除的结合。     

基于LMI的一类LPV系统的自调整输出反馈极点配置

具有良好的暂态响应的控制系统，其闭环系统的极点必须位于特定的区域。本文通过输出反馈，用三个线性矩阵不等式（ＬＭＩｓ）将线性定常系统的极点配置在左半平面一个圆域内。同时，针对一类线性变参数（ＬＰＶ）飞行器控制系统，通过一组ＬＭＩｓ用自调整输出反馈将该系统的极点配置到满足暂态性能要求的区域，为设计全包络线飞行器控制系统提供了理论基础。导弹系统仿真例子说明了该方法的可行性。