强气流扰动下无人直升机自主导航技术发展与展望

无人直升机在低空、山区、海面飞行时，极易受到危及其飞行安全的强气流干扰，提高强气流扰动下无人直升机的自主导航性能对于其飞行安全具有极其重要的意义.本文对强气流扰动下无人直升机自主导航技术的发展过程、现状和趋势进行总结展望.文章在阐述无人直升机相关概念的基础上，分析了影响无人直升机导航性能的强气流扰动特性和建模方法，说明了强气流扰动对无人直升机及其导航系统的影响情况，基于无人直升机导航系统总结了对强气流扰动进行测量、估计的方法，并根据研究现状展望了未来强气流扰动下无人直升机的自主导航研究发展趋势.对无人直升机自主导航中强气流扰动的有效解决能够有助于提高直升机在复杂环境下的飞行和导航性能，促进我国无人直升机自主导航技术的发展.     

轮缘密封影响下的动叶通道内非定常流动研究

为了研究涡轮转静盘腔间轮缘封严结构对下游动叶通道内流动的影响，对无封严结构、无封严气流及采用不同封严流量时涡轮动叶通道内流场分布和气动损失进行了数值模拟。结果表明：封严腔出口位置气流受静叶与动叶相对位置变化的影响呈现较强的非定常特性，变化与动叶运动周期保持一致。动叶入口位置非定常波动受到封严气流与前缘势场共同作用，封严气流引起周向、径向速度变化的同时也造成了强烈的非定常效应。动叶通道内封严气流引起的端区气流偏转改变了前缘马蹄涡滞止点位置，增强了马蹄涡压力面分支，动叶吸力面一侧剪切诱导涡改变了轮毂通道涡的形成机制和吸力面侧相对低压区的位置。     

飞行员头盔夜视镜系统气流吹袭性能研究

开展飞行员头盔夜视镜系统的高速气流吹袭试验，研究其气动特性和作用在人体颈椎上的力，评价其对弹射救生安全性的影响，为头盔夜视镜系统的设计和使用提供依据。采用高速气流吹袭台（敞开式风洞）吹袭的试验方法，将弹射座椅固定在吹袭台喷口前的台架上，试验假人（HYBRID Ⅱ型假人）端正地放置在弹射座椅上，试验假人穿抗荷服，佩戴头盔、夜视镜、供氧面罩。以850 km/h的吹袭速度作为试验的起点，按照试验设计确定的原则依次调整吹袭速度。夜视镜分下位（工作）和上位（非工作）2个状态进行试验，用高速摄像机记录头盔夜视镜在吹袭时的佩戴状态，测量试验假人颈椎下端的力和力矩。高速摄像机、力和力矩测量系统用高速气流吹袭台设定的时间基准同步测量。共进行了10发试验，其中5发试验夜视镜从头盔上吹脱，5发未吹脱；获得了各次试验中假人颈椎的受力曲线及夜视镜吹脱的时刻和轨迹。按照试验合格判据，吹袭速度均未超过850 km/h。头盔加装夜视镜后，相比头盔不加装夜视镜，气流吹袭性能下降，吹袭速度800 km/h以上颈椎力矩超标，700 km/h为临界点，600 km/h合格。建议将头盔夜视镜系统的气流吹袭性能包线限制在600 km/h以内。      

高温流动系统内置辐射板强化传热的研究

高温气流换热通道中，沿气流方向插入辐射板，可利用板的热辐射增强换热。本文利用辐射与对流联合作用的非耦合模型，进行了数值计算，并在最高气温为９００℃的高温风洞上进行了实验研究。理论与实验结果吻合良好。文中对入口温度、风速及板数等因素的影响作了分析。     

固体运载火箭变轨发动机喷管气流分离研究

固体运载火箭变轨发动机喷管在工作过程中可能产生气流分离问题,为研究气流分离对喷管性能的影响,开展了理论计算与数值模拟分析。通过分析获得了气流分离点位置、推力系数、喷管壁面的压强、对流换热系数、温度分布。结果表明:地面推力系数是真空推力系数的73.3%,喷管气流分离影响了发动机能量转换;气流分离后喷管壁面压强、对流换热系数、温度存在跃变现象,从而会对喷管扩张段产生不利影响。该分析为进一步研究固体火箭发动机高空喷管通过地面试验性能预示高空性能及喷管扩张段热防护设计提供参考。     

用热敏电阻测量气流速度的研究

提出了一种用球形热敏电阻测量气流速度的方法。从加有恒定电流的热敏电阻在气流中的流动换热基本方程出发,建立了热敏电阻恒流式风速测量的理论模型。由风速标定实验研究,获得了热敏电阻的实际风速标定公式。实验结果表明,该方法可用于流速范围为（０．１～２．５）ｍ／ｓ,气流温度范围为（２９３．１～３０２．１）Ｋ的低速气流的速度测量,测量误差为±５％。该方法有体积小、流场干扰小、结构简单等优点,适合于多点布置进行空间低速气流速度分布的测量。     

火焰稳定器截面燃油浓度分布的测量

本文研究了用电保温取样感头和连续取样的燃气分析方法在高速气流中测量火焰稳定器截面燃油浓度分布的试验技术。测定了稳定器截面气流速度与方向,修正了气流方向对取样精度的影响。确定了测量稳定器截面燃油浓度分布的等流动取样方法。取样总误差为±5％的量级。     

基于改进ELECTRE法的舰船气流场方案评估方法

从气流场对舰载机作业的影响出发,构建了气流场评估指标体系。针对层次分析法一致性检验的缺陷,结合群决策特征根法（GEM）和决策熵理论,提出了结果可靠性可量化的气流场评估的赋权方法。结合模糊集理论知识,将经典ELECTRE法拓展到模糊环境下;排序计算中涉及到的指标评价值以三角模糊数的形式给出;使用改进ELECTRE法进行气流场方案的排序,模糊数计算保证了对大量模糊数据的完整处理。通过对3种不同气流场方案进行评估应用实例结果表明,所提出的舰船总体方案群决策方法具有较好的可行性,为舰船气流场方案评价提供了一种新的方法。      

气候变化对臭氧层的区域性影响

气候变化带给臭氧层的消息是喜忧参半的。根据一项新研究，由于二氧化碳浓度的上升和气流的改变，北半球中部——包括美国、加拿大和欧洲在内，其臭氧层可能会提前恢复；同时，整个热带地区以及南半球中部，如澳大利亚、新西兰和秘鲁，其臭氧层的恢复可能会延迟。     

加热空气流中液雾尺寸的测量及液雾蒸发的实验研究

在运用激光散射测雾技术对加热气流中的蒸发液雾进行尺寸测量时,由于激光光路上温度及液雾蒸汽形成的浓度梯度,激光被折射而偏转,测量结果受到严重影响。本文作者研究了马尔文(Malvern)测雾仪的特点及液雾尺寸分布的数学特性,用截断法初步解决了这个问题。本文应用这一技术,对装有直射式喷嘴的直筒式蒸发管出口处液雾特性进行了实验研究。蒸发管进口气流温度为283～533K,压力为1atm。结果表明:蒸发管出口处液雾索太尔平均直径SMD和R-R尺寸分布指数N随气流速度增大而均减小,随气流温度提高而均增大。保持气流温度、速度不变,提高蒸发管气液比,SMD和N也均增大。     

两相流乳化型细水雾喷嘴雾化特性研究

为了研究消防领域细水雾灭火系统的关键部件--细水雾喷嘴的雾化结构形式,以空气和水为介质,利用马尔文激光粒度分析仪对两相流乳化型细水雾喷嘴的雾化特性进行了详细的研究.分析了该型喷嘴的工作特点,研究了不同供水压力、供气压力及气液比对喷嘴雾化特性的影响,为细水雾灭火系统及其喷嘴的设计方法和检验标准提供了依据.试验结果表明:该结构喷嘴的雾化性能完全满足细水雾灭火系统的性能要求.     

细水雾喷头喷射压力影响灭火性能的实验

为了研究细水雾喷头在不同喷射压力情况下针对油盘火的灭火效果,采用正庚烷为火灾燃料,在4.6m×3.3m×4m(长×宽×高)的空间内,针对同一型号的细水雾喷头在不同喷射压力下进行了灭火实验,在实验过程中采用热电偶树和气体分析仪对火焰温度及火场氧浓度进行了测量,得到了不同喷射压力下细水雾灭火的影响规律,为细水雾灭火设计、检验标准制定及细水雾灭火产品的开发提供了相应的实验依据.     

油面距油盘沿口高度对细水雾灭火效果的影响

油盘火是细水雾灭火效果检验的标准实验火灾模型,为了确定细水雾针对油盘火模型的实验方法,采用正庚烷为火灾燃料,在长4.6m,宽3.2m,高4m的空间内,对油面距油盘沿口高度进行了灭火实验,在实验过程中采用热电偶树和气体分析仪对火焰温度及火场氧浓度进行了测量,得到了油面距油盘沿口高度对细水雾灭火效果的影响规律,为细水雾灭火设计、检验标准制定及细水雾灭火产品的开发提供了相应的实验依据.      

基于锂离子电池温降指数的细水雾添加剂筛选方法

为对比细水雾添加剂抑制锂离子电池热失控多米诺效应的效果，提出锂离子电池火灾温降指数模型及其测试方法。利用自主设计的锂离子电池热失控实验平台开展含不同添加剂细水雾抑制多米诺效应实验，确定每种添加剂作用后的温降指数，对每种添加剂的作用机理进行分析。结果表明:加入添加剂后温降指数明显增大，表明添加剂可显著提高细水雾阻断热失控连续传播效果；无机盐类添加剂作用后抑制效果高于表面活性剂类添加剂，主要增强了细水雾的化学灭火作用；进一步对比温降指数发现，几类样品中NH₄H₂PO₄加入后细水雾抑制效果最好。利用温降指数对细水雾添加剂抑制热失控多米诺效应进行评估，为筛选细水雾添加剂灭火剂提供理论基础。      

油盘火热释放率影响细水雾灭火特性试验

为了研究细水雾针对不同热释放率条件下的灭火特性及规律,采用7种不同尺寸油盘火模型和正庚烷燃料,在4.6m×3.2m×4m的空间内,进行了单喷头和四喷头灭火试验,试验过程中采用热电偶树和气体分析仪对火焰温度及火场氧浓度进行了测量,得到了不同热释放率条件下的细水雾灭火特性规律和灭火过程中火场温度场的变化规律,为细水雾灭火系统设计、检验标准制定及细水雾灭火产品开发提供了相应的试验依据.      

基于液滴参数检测的涡街湿气过读预测模型

为提高两相涡街湿气测量精度,针对传统涡街过读公式预测精度差、适用范围受限问题,提出基于夹带液滴参数（夹带率和粒径）的涡街过读预测模型。为进行不同夹带液滴工况的实验研究,建立基于雾化混合的可调压环雾状流实验装置,并建立光学图像法测量系统,获得液滴直径及其分布信息。结合环雾状流型及涡街过读机制,考虑液滴-液膜传质和液滴-旋涡耦合作用,提出影响涡街过读的无量纲尺度参数。建立基于液相加载量、韦伯数和斯托克斯数的涡街过读预测模型,将夹带液滴参数和载气参数（密度和速度）的影响考虑在内,理论上可拓展公式适用范围。最后,评估现有过读关联式的预测性能,并结合实验和模型假设中夹带液滴参数的差异进行详细分析,进一步确认了夹带率和粒径对涡街过读特性的重要影响。结果表明：所提模型在不同液滴夹带条件下都给出了很好的预测,相对偏差在±1.0%以内,预测精度和可拓展性较其他公式有了较大提高。     

小几何特性小孔径细水雾离心喷嘴的数值模拟

针对最大流量原理法在设计小几何特性小孔径细水雾离心喷嘴方面的不足,采用Fluent软件中的多相流混合模型,模拟了包含蒸气和水两相的喷嘴内部流动,得到了流量、喷雾锥角等宏观参数,并和实验测量数据以及理论计算值进行了对比,分析了不同结果产生的原因;同时,还对喷嘴内的气液两相体积分数、轴向与切向速度、压力分布等流场特性参数进行了分析,着重论述了与理论模型之间的差异以及相应的机理.数值模拟方法考虑了液体的粘性和壁面摩擦力等因素,较好地反映了喷嘴内部的流场特性,为小几何特性小孔径细水雾离心喷嘴的设计提供了借鉴.      

A fine mist of very small comet dust particles

A comet nucleus considered as an aggregate of interstellar dust would produce a mist of very finely divided (radius ～ 0.01 μm) particles of carbon and metal oxides accompanying the larger dust grains. These small particles which are very abundant in the interstellar dust size spectrum would provide substantial physical effects because of their large surface area. They may show up strongly in particle detectors on the Halley probes. A strong basis for serious consideration of these particles comes from the other evidence that interstellar dust grains are the building blocks of comets; e.g. (1) the explanation of the “missing” carbon in comets; (2) The S₂ molecule detection which suggests that the comet solid ice materials have been previously subjected to ultraviolet radiation (as are interstellar grains) before aggregation into the comet; (3) the predicted dust to gas ratio.     

小通道并联管干涸热动力学特性实验

针对小通道并联管在沸腾传热过程中传热不稳定的问题,对小通道并联管在干涸时的热动力学特性进行研究。首先,通过观察小通道并联管内干涸点前后流型的转变,将流型分成环状预警区、干涸初始点区和雾状干涸区3个区域。对3个流型下并联通道沸腾传热过程中通道内工质干度和传热系数的变化进行分析,发现随着干涸的发展,通道沸腾传热系数下降明显。然后,对通道3个流型下的压降信号,通过自适应最优核时频表示法（AOK-TFR）、自回归（AR）模型功率谱分析法和递归图分析法进行分析,发现在干涸初始点区,通道内反复出现干涸现象,且回流现象严重。最后,通过对递归图分析法中特性参数归纳总结,得到干涸初始点区与环状预警区、雾状干涸区的区别,实现通过压降信号检测干涸的目的。研究结果可对小通道沸腾传热领域中的热动力学特性进行补充和完善。