非对称凹腔橫向阵列压电风扇强化冷却特性研究

基于压电风扇振动拟合函数,利用动网格技术针对多压电风扇系统冷却非对称凹腔结构的三维非定常流动和换热特性开展数值研究,重点阐释了凹腔相对曲率K_r和多风扇振动相位差φ的影响。研究结果表明：凹腔表面时均对流换热系数的非对称分布特征是由于展向相邻风扇相互作用和弦向表面不对称耦合作用引起的;特别是当K_r值降低至2时,非对称凹腔表面时均对流换热系数的非对称分布特征将完全消失,此时振动包络内的传热系数几乎是K_r=6时的两倍;多风扇系统同相振动时（φ=0°,即相邻风扇起振相位相同）所激励的脱落涡尺度明显强于反相振动情况（φ=180°,即相邻风扇起振相位相差180°）,使得同一凹腔内同相振动（φ=0°）时包络区内的换热能力明显优于反相振动（φ=180°）,此外由于同相振动（φ=0°）产生的间隙涡也增加了邻近风扇间隙内的换热能力。     

Cu58MnCo钎焊1Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢接头组织与性能

采用Cu58MnCo钎焊连接1Cr11Ni2W2MoV，研究了工作气氛、钎焊温度和保温时间对接头组织和性能的影响。结果表明：钎焊接头主要包括α''+[γ（Fe），γ（Mn）]相，α（Co）+δ相和[Cu，γ（Mn）]+α（Mn）相；钎焊温度升高或保温时间延长，α''+[γ（Fe），γ（Mn）]相和[Cu，γ（Mn）]+α（Mn）相增多，α（Co）+δ相含量减少，接头拉剪强度降低；工作气氛为70 Pa时所获接头性能优于真空度1×10^－2下所得的接头性能。     

低雷诺数下翼型表面局部振动控制研究

数值模拟研究了Re=4×10⁴时小迎角下表面局部振动激励对SD8020翼型气动特性的影响,从时均化和非定常流动两个方面分析了频率和幅值两个振动激励参数对于翼型分离和转捩特性的作用。结果表明,迎角2°和3°时局部振动激励能够有效对流场施加影响,促进层流分离泡结构的转变,改善翼型的气动性能。同时研究发现,振动频率在不同迎角下对翼型气动特性和流场结构的影响规律类似,频率f=32 Hz时气动性能提升最明显;而随着振动幅值的增加,层流分离泡长度减小且整体向前缘移动。进一步非定常分析表明,迎角2°和3°时流场在同一振动激励参数下表现出相似的非定常涡演化过程,弦向位置的压力脉动频率与振动激励频率一致,此时流场的非定常流动特征由振动激励主导。     

改善横向波纹隔热屏综合冷却效率的发散冷却结构优化

为改善横向波纹隔热屏综合冷却效果，采用三维数值模拟和基于支持向量机的代理优化模型，在给定的单位面积冷却空气流量下对发散冷却结构参数进行了优化研究。设计变量选取为气膜孔直径、气膜孔排布的展向间距和流向间距，以面积平均综合冷却效率作为目标函数，通过遗传算法搜索获得了设计变量区间内的优化设计点。在隔热屏单位表面积冷却空气流量G_f = 2.647 kg/（m²?s）的工况下，优化后的d、P和S分别为0.8、4和5 mm。研究结果表明，优化的隔热屏冷却结构应具有较小的气膜孔直径d和展向间距P，以及适中的流向间距S。相对于参考结构，优化后的发散冷却结构能够改善沿流向的气膜覆盖，缩减发散冷却起始段局部高温段，起到增强隔热屏发散冷却综合冷却效率的作用。     

V字形钝前缘激波反射迟滞现象

针对内转式进气道唇口在宽速域条件下面临的复杂激波干扰问题,将唇口模化为V字形钝前缘,采用数值模拟并辅以风洞实验,研究了典型V字形构型（根部倒圆半径R与前缘钝化半径r之比R/r=1,半扩张角β=18°）激波反射结构随来流马赫数Ma_∞的演变过程。结果表明,随着Ma_∞的增大或减小,V字形后掠前缘的脱体激波产生规则反射（Regular reflection,RR）和马赫反射（Mach reflection,MR）,并且两者的相互转变过程出现迟滞。初场为RR时,V字形根部产生大范围的流动分离和分离激波;随着Ma_∞由5.7逐渐增大至6.5,脱体激波的交点向下游移动并与分离激波的交点重合,使RR转变为MR。初场为MR时,马赫杆下游存在大尺度的反转涡对;随着Ma_∞由6.7逐渐减小至5.9,反转涡对不再影响脱体激波,使MR转变为RR。通过Ma_∞=6的风洞实验证实,在相同来流条件下存在RR和MR双解。基于对脱体激波交点、分离激波交点和反转涡对尺度随Ma_∞变化规律的认识,建立了RR?MR的转变边界。在双解区中,RR工况的壁面压力最大值约为MR工况的2~3倍,表明迟滞现象将导致唇口气动载荷突变。     

混合并联TBCC动力的冲压流道跨声速流动及阻力特性

为了探究跨声速飞行工况下混合并联涡轮基组合循环（Turbo based combine cycle，TBCC）动力的冲压流道在冷通气状态下的流动及阻力特性，构建了一个巡航马赫数为4.0、基于混合并联TBCC动力的高马赫数飞机模型，通过三维定常数值模拟方法研究了其在Ma_∞=0.7~1.6，H_∞=11 km飞行环境下飞机-发动机内/外流动及其耦合特征。计算结果表明：跨声速状态下，冲压进气道入口处气流增压后的静压达到了自由来流滞止压力的85%~90%，气流接近于滞止状态，说明组合进气道存在强烈的节流效应，且冲压通道的喉道是组合进气道节流效应的主要贡献者；冲压发动机尾喷管的排气流动同时受到飞机绕流及涡轮通道排气系统等多方面的干扰，且涡轮通道排气射流对冲压发动机尾喷管气流本身就存在膨胀压缩及排气引射等多种干扰机制。阻力分析表明，压差阻力系数高出内表面摩擦阻力系数2个数量级，是跨声速状态下冲压流道阻力的主要来源；亚声速状态下，进气道阻力占比达到了60%~80%，是冲压流道的主要阻力部件，而Ma_∞>1.0超声速状态下，进气道阻力占比随飞行马赫数的增大而逐步减小，尾喷管的阻力则快速增长，阻力贡献逐渐向尾喷管转移，两者趋于接近。     

不同热控涂层的飞艇散热器Fluent仿真分析

为了分析不同热控涂层的性能，采用Fluent模拟了临近空间飞艇上小型散热器在20 km高空的热平衡状态。散热器分别使用S781白漆、S956灰漆及La_1-xSr_xMnO₃化合物热致变材料作为热控涂层，使用UDF（User defined function）编码对热控涂层设置随涂层温度变化的发射率。经过模拟计算，得到了在太阳垂直照射与无太阳辐射两种极端情况下不同热控涂层散热器的温度分布。仿真结果得出在太阳垂直照射下，使用La_1-xSr_xMnO₃化合物作为热控材料散热器的锂电池温度处于最佳工作温度范围，但其在太阳垂直照射与无太阳辐射情况下电源的平均温度温差为8.89 K，略大于S781白漆的温差6.57 K。模拟中，La_1-xSr_xMnO₃热致变材料发射率变化较小，约为0.11，垂直照射时温度最高的散热区域发射率可达到0.8，无太阳辐射时温度最低的散热区域约为0.69。     

扩压器套料电解加工绝缘套结构刚度优化研究

扩压器是航空发动机压气机的关键部件,对发动机性能、效率及运行工况有重要影响。为解决扩压器套料电解加工过程中绝缘套结构刚性差易变形进而影响加工稳定性的问题,提出了绝缘套刚性优化方法,在绝缘套自由端处设计了加强筋结构,开展了不同加强筋形状、尺寸下的流固耦合仿真对比研究。当加强筋两端为圆形、宽度b=2 mm、距底端距离h=6 mm时,与未设置加强筋结构相比,最大变形量减少了88.3%。研制了带加强筋的扩压器套料电解加工绝缘套及阴极结构,开展电解加工试验研究,实现了阴极进给速度为1.4 mm/min稳定加工,加工稳定性和效率显著改善,验证了绝缘套刚性优化方法的有效性。     

类Starship飞行器大迎角动态特性数值研究

再入飞行器的动态稳定性是其任务成败的关键因素,因此有必要对新型类Starship飞行器大迎角动态特性进行深入研究。为辨识动导数,采用基于分区弹簧近似法动网格技术的非定常N-S方程求解器开展强迫振动的数值仿真。有限体积离散采用Roe格式及SST湍流模型,时间方向采用全隐式GMRES方法进行迭代求解。在高超声速弹道外形（Hyper ballistic shape,HBS）标模验证的基础上,获得了类Starship飞行器典型大迎角状态下不同飞行马赫数、重心位置、操纵面偏转角、迎角和减缩频率的俯仰动导数变化规律：典型状态下,俯仰动导数超声速时为负,亚声速时为正;随不同因素的变化,Ma=0.3和Ma=5.0时的俯仰动态特性差异明显;高速下操纵面上偏会导致阻尼减小,且后翼影响更显著。计算结果表明了本文方法在宽速域、大空域复杂外形飞行器动态特性辨识中的应用价值。     

覆盖多孔介质的圆柱减阻特性和机理研究

多孔材料由于其独特的孔隙结构,可用于声学降噪以及流动控制领域。首先,采用大涡模拟（Large eddy simulation,LES）方法,开展了亚临界雷诺数条件下有、无覆盖多孔介质的圆柱绕流数值计算;其次,对比了两种不同工况的升、阻力系数大小,分析多孔介质的减阻控制效果;最后,结合气动力以及流场结构变化,揭示出多孔介质的减阻控制机理。研究结果表明：雷诺数为5.6×10⁴,圆柱表面后缘处铺设位置角为270°的多孔介质时,减阻效果可达到8.53%。由于多孔介质表面具有渗透性,一方面可提高多孔-流体交界面处的滑移速度,稳定圆柱表面的分离剪切层,降低涡脱落频率;另一方面,流体穿过多孔介质可产生类似微射流的作用效果,增强分离区圆柱表面的压力,降低圆柱上下游的压力差,从而显著减小圆柱表面的总阻力。     

高效离子电热水器的设计

描述一种由AT89C2051单片机控制的高效离子电热水器，该热水器使用安全，即开即热，转换效率高。     

超高速机械密封副离子注入与摩擦学特性研究

超高速机械动密封需满足CZ-5运载火箭伺服系统中涡轮泵可靠性及寿命指标要求。离子注入作为重要的金属材料表面改性技术，对有效改善机械密封副旋转环表面摩擦磨损特性至关重要。在对密封动环表面离子注入可行性研究的基础上，提出了对其密封副配对摩擦磨损特性进行综合验证的试验方案。通过选取常用典型石墨与旋转金属环配副进行干磨条件下的试验测试，改变线速度、端面比压，使用摩擦磨损试验机对比分析了配对摩擦副的摩擦磨损特性，系统研究了载荷和转速对密封副配对摩擦系数的影响规律，揭示其密封摩擦学特性。通过机械密封在温度应力下的工作可靠性分析以及密封副整机稳态工作性能验证，为超高速涡轮泵的寿命与可靠性试验验证提供了一个合理的、高效费比的技术途径。     

LIPS-300离子推力器栅极热变形特点实验分析

为探究LIPS-300离子推力器在工作过程中栅极热变形的规律与特点，设计了大气环境下离子推力器双栅极热变形实验，以一环形加热器模拟实际工作时的等离子体热源。实验研究发现:球面栅极在加热过程中急剧变形，同时屏栅变形量大于加速栅，导致栅极间距减小；在冷却过程中，双栅迅速回复变形，栅极间距同步回复。其次,研究发现栅极中心位移在加热过程中的峰值回落现象，与在冷却过程中的负位移现象，同时发现冷却速率对负位移的大小有着不容忽视的影响。为研究上述现象的起因，对栅极组件的径向位移进行了采集，发现栅极安装环的变形是其根本原因。在结构与温度的综合影响下，栅极安装环的变形相较球面栅极更为缓慢，而其受热膨胀会拉伸球面栅极，导致球面栅极中心拱高减小，中心位移峰值回落。     

提高直升机齿轮传动干运转能力的离子注入技术

根据直升机传动系统干运转能力的要求,用销盘试验机测定了M o离子注入量及润滑条件对齿轮钢12C r2N i4A摩擦副摩擦因数和磨损量的影响。结果表明:M o离子注入对摩擦因数影响很小,但可大大降低磨损率,对增强材料耐磨性有很好的作用。在FZG齿轮试验机上进行了齿轮改性前后的对比试验,结果表明,未改性齿轮干运转30 m in后齿面明显胶合,而改性处理后的齿轮经45 m in干运转试验,齿轮工作良好,齿面光整,仍然可以继续使用,具有很好的干运转性能。     

H+辐照前后C-SiC 涂层的红外吸收光谱研究

对在不锈钢基体上用离子束混合技术沉积的C－SiC涂层，进行了二次离子质谱（SIMS）及傅氏变换红外吸收光谱（FI－IR）的分析。研究了不锈钢基体涂覆H＋辐照前后的氢浓度分布以及H^ 辐照前后涂层的红外光谱振动吸收峰的变化，对SiC涂层阻氢的机理进行了探讨。     

稀土钇提高离子镀TiN膜层与基体结合力的研究

研究了稀土钇不同含量时对离子镀ＴｉＮ膜层与基体结合力的影响．用扫描电镜，俄歇谱仪，Ｘ射线衍射等手段，对加入稀土钇的ＴｉＮ膜层作了分析。结果表明，加适量稀土钇后，ＴｉＮ膜层与基体的结合力大大提高。其微观机制是，加稀土钇后，膜层相组成发生变化，在膜－基之间形成一过渡层，塑性相（Ｔｉ相）增加，脆性相（Ｔｉ２Ｎ）减少，从而减小了膜－基界面间的应力。此外，结果还表明，稀土钇能明显提高镀膜过程中钛料蒸发率，使成膜速率增加，在相同镀膜时间内ＴｉＮ膜层加厚。     

离子注入生物诱变实验注入剂量的测量与控制

离子注入生物诱变是不同于传统辐射生物学的人工诱变新方法。在离子注入生物诱变实验中，注入剂量决定了生物样品的辐射损伤程度，是要求精确测定并控制的一个重要参量。本文介绍５０ｋｅＶ离子注入生物诱变实验装置注入剂量的测量和控制方法，对系统的硬件结构和软件设计作了较详细的说明。实验结果表明：注入剂量的测量与控制准确、可靠。     

H+辐照前后C-SiC涂层的XPS分析

对不锈钢基体上离子束混合沉积的C－SiC涂层进行了H^ 辐照模拟试验，由SIMS测量H^ 辐照前后氢的浓试分布，采用沟电子能谱（XPS）对H^ 辐照前后涂层元素C和Si进行了内层电子结合能的测量分析，研究C及Si的化学键态的变化与H的关系，探讨SiC涂层阻氢机理。     

重离子在生物组织中的阻止本领

根据中能重离子与靶物质相互作用的特点,将参数化的阻止本领计算方法进行了改进和推广,给出了计算重离子在人体组织及生物等效介质中阻止本领的方法。作为带电离子适形放疗的基础,计算了中能碳离子在肌肉、骨胳、脂肪、水及其他生物等效介质中的阻止本领,Bragg峰、射程等参量,并对计算方法的可靠性及在临床肿瘤治疗剂量控制方面的应用进行了分析。参数化的计算方法能满足实际应用的要求。     

一种金属结构裂纹监测的薄膜传感器设计

针对金属结构服役过程中裂纹实时监测的需求,设计了一种基于电位法原理的裂纹监测薄膜传感器。首先,建立了该薄膜传感器的有限元模型并对传感器输出特性进行了仿真分析。仿真结果表明:通过分析各监测点之间的电位差变化可以判断裂纹扩展方向和长度。其次,应用离子镀技术在铝合金中心孔试件表面制备了薄膜传感器,薄膜传感器与基体表面结合良好。最后,进行了基于薄膜传感器的裂纹监测试验。实验结果表明:通过分析相邻两次监测数据的变化程度可以判断裂纹所处的扩展阶段。