基于气体扩散方程的分子污染仿真与污染效应试验研究

随着空间光学技术的飞速发展,高性能空间光学载荷对分子污染防控提出了更高要求,必须在载荷设计初期开展分子污染传输与沉积的仿真分析,以更好地提供反馈并指导载荷设计。针对利用传统Monte Carlo方法进行空间分子污染仿真对复杂结构处理耗时长的问题,基于气体扩散方程创新性地开展空间分子污染传输与沉积行为的仿真分析,得到了敏感镜面的污染物沉积量分布数据,并结合地面试验对污染效应进行测试分析,结果表明分子污染可导致敏感镜面在轨3年后的光学性能衰减量达5.3%。研究结果可为空间光学器件的设计和开发提供指导。     

气旋现象对气体静压轴承微振动影响的实验

气体静压轴承是气浮系统的重要组成元件，其气膜自激微振动会降低气浮系统的工作精度和刚度特性。为了进一步提高气体静压轴承的工作精度和稳定性,在分析轴承内部气膜波动形成机理的基础上,开展了数值计算及实验研究。不仅验证了气旋分布规律和气旋中心压降的存在可靠性,并且有力证明了气膜支撑区域内沿流动方向存在的分区现象。结合实验进一步分析了影响高压区气旋强度和分布位置的可能因素。结果表明:供气压力、供气孔径和气腔结构都分别对气旋的位置和强度有各自不同的影响规律；而主气旋的核心位置和内外压差造成的压力脉动又会直接决定气体静压轴承微振动的强度和频率特征。      

航空四站气体保障过程的STAMP建模与STPA安全性分析

航空四站气体保障装备的可靠性在不断提高,而气体保障过程中的事故仍有发生,需要一种新的方法系统地去识别新的危险因素,从而提高系统的安全性。从控制的角度结合STAMP和STPA对航空四站气体保障过程进行安全性分析。首先,介绍STAMP/STPA的工作机理;然后,对航空四站气体保障过程构建STAMP模型,采用STPA安全分析方法对航空四站气体保障过程的安全性进行分析,识别不安全控制行为,对生成的不安全控制行为进行场景分析;最后,与事故树分析法(ATA)进行分析结果的比较,从而证实了该方法的优越性。结果表明:采用STAMP模型和STPA安全分析法可以更加全面地识别出不安全控制行为及其原因,更有利于保证航空四站气体保障过程的安全。     

二冲程点燃式直喷重油发动机小负荷试验

利用燃用轻柴油的二冲程点燃式空气辅助缸内直喷发动机，进行了转速为3000r/min、节气门开度为10%与20%下的小负荷试验，研究了点火及喷油参数对发动机性能的影响。试验结果表明:当节气门开度较小时，采用上止点前30°~40°点火提前角，饱和点火能量，稀混合气（过量空气系数大于1.1）及适度提前混合物喷射结束时刻的策略能够充分改善发动机动力性和经济性。随着负荷增大，点火能量影响程度减小，采用适度推迟点火提前角，偏浓混合气（过量空气系数小于1.0）及提前喷射结束时刻策略，增加燃油蒸发时间来充分发挥发动机动力性能，而采用饱和点火能量，偏稀混合气（过量空气系数大于1.15）能够大幅度改善发动机经济性及HC/CO排放。      

转子径距比对燃料电池气体循环泵性能的影响

为了揭示径距比对凸轮式气体循环泵的气动性能的影响规律，通过坐标变换推导了3叶的圆弧-渐开线-圆弧转子型线方程，建立6种不同径距比的气体循环泵模型进行对比分析。采用重整化k-ε（RNG k-ε）湍流模型对转子腔内部进行三维非定常数值计算，结合动网格技术分析转子径距比对气体循环泵流量特性、转子腔速度分布的影响规律，并与试验结果进行对比。结果表明：转子径距比对气体循环泵性能影响较为明显，随着转子径距比由1.34增大到1.45，泵出口平均流量与瞬时流量脉动呈上升趋势，且在1.38~1.40时变化较为明显，平均流量增大了0.001 833 m³/s（15.8%）；转子径距比在1.38~1.40时，转子受力较好，对转子径向激励力分量F_x的抑制较为明显，对转子径向激励力分量F_y的影响不显著；随径距比变化，转子腔内涡量分布变化较为明显，转子径距比在1.40时，转子腔内涡量分布较小，有效抑制了气体回流。     

基于发射光谱法的螺旋波电推进器等离子体源放电实验研究

为探究不同气体条件下螺旋波电推进器等离子体源的放电特征，开展了氩气、氦气和氮气放电的光谱诊断实验研究。氩气和氦气为工质气体的放电条件下，部分波长谱线相对强度随功率的增加而增强，且斜率出现两次跳变，考虑是螺旋波放电过程中的模式转换，即容性向感性、感性向波模式的转换。三种工质气体，在较低的压强下，各谱线强度均随压强增大而迅速增强，但氩气放电下压强继续增大达到1.0Pa以后，谱线强度增强趋势变缓甚至达到“饱和”状态，而氦气和氮气放电下压强增大到0.5~0.65Pa，谱线强度出现降低趋势，氦气和氮气放电强度对压强更为敏感。     

喷射成形TiCp/ZA35复合材料热挤压工艺的ANN优化和组织研究

采用人工神经网络(ANN)的方法，研究挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率对喷射成形TiC_p/ZA35复合材料力学性能的影响，建立了TiC_p/ZA35复合材料热挤压的人工神经网络模型。模型的输入参数为挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率，输出参数为复合材料的抗拉强度。该模型可以仿真TiC_p/ZA35复合材料在不同热挤压工艺参数下的力学性能，也可以优化热挤压工艺参数，模型结果与实验结果误差小于1.8%，拟合率为0.986。推荐热挤压工艺优化参数为：挤压比22，挤压比压415 MPa，挤压温度315℃，挤压速率8 mm·s^-1，此工艺条件下复合材料的抗拉强度为486.7 MPa。热挤压间接对复合材料进行了时效处理，材料晶内析出晶须状和颗粒状的MnAl6强化相。弥散强化和位错强化作用使热挤压喷射沉积TiCp/ZA35复合材料较未挤压复合材料抗拉强度提高38.3%。     

循环老化锂离子电池热失控气体原位爆炸极限实验分析

为确保全寿命周期内锂离子电池的安全状态处于可控范围，掌握老化锂电池的热危险性变得尤为重要。开发了一种基于计算机断层扫描（CT）的无损检测与原位检测热失控气体爆炸危险性相结合的方法，对不同循环老化程度的锂离子电池热失控气体爆炸极限及爆炸危险性进行实验分析。实验结果表明，与未经老化的锂电池相比，老化电池在热滥用条件下达到热失控所需热量减少；内部层状结构形变随着循环老化程度的加深而加剧，爆炸范围呈现收敛的趋势，并在锂电池经历120圈循环老化时达到最值。未老化锂电池的热失控气体的最高燃爆温度为203.4℃、最高燃爆压力为0.458 5 MPa，老化电池的热失控气体的燃爆危险性显著降低，随着老化程度的提高，虽然热失控气体的爆炸危险性有轻微回升，但仍远低于未老化电池。研究结果证明了CT无损检测与原位检测热失控气体爆炸危险性相结合的可行性，为进一步构建锂电池危险程度演化机制数据库及探测预警提供理论依据。     

镀铬对8Cr4Mo4V 钢疲劳行为的影响

为研究吞鸟对涡轴发动机的影响，进行了3次吞鸟试验。在试验中，由气体炮将鸟射入发动机进气道，采用高速摄影仪 记录鸟的运行轨迹和撞击部位及试验件形变过程。试验数据表明：在吞鸟过程中发动机各参数均大幅波动，持续时间约为3~4 s， 波动过后，功率恢复时间约为5~9 s，各参数达到最终状态时间约为90~95 s；试验后发动机性能有衰减现象，清洗后有所恢复。经 孔探和分解检查可知：鸟的残骸主要部分未进入发动机主流道，第1 级压气机叶片卷曲变形。