长寿命航天器结构密封性能仿真分析研究

硅橡胶密封圈的力学性能会随着工作时间的增加而发生退化,本文首先初步分析硅橡胶的热氧老化机理,然后对硅橡胶材料在热氧加速老化试验前后的特性参数进行分析对比,并借助非线性有限元分析软件ABAQUS对由该种材料制成的O形圈老化前后的最大接触应力等力学参数进行分析计算,最后讨论了这些参数变化对结构密封效果的影响。本文的研究结果可为长寿命密封圈设计提供参考。     

Effects of different carbon dioxide and LED lighting levels on the anti-oxidative capabilities of Gynura bicolor DC

Gynura bicolor DC is not only an edible plant but also a kind of traditional Chinese herbal medicine. G. bicolor DC grown in controlled environmental chambers under 3 CO₂ concentrations [450 (ambient), 1500 (elevated), 8000 (super-elevated) μmol mol⁻¹] and 3 LED lighting conditions [white (WL), 85% red + 15% blue (RB15), 70% red + 30% blue (RB30) ] were investigated to reveal plausible antioxidant anabolic responses to CO₂ enrichment and LED light quality. Under ambient and elevated CO₂ levels, blue light increasing from 15% to 30% was conducive to the accumulation of anthocyanins and total flavonoids, and the antioxidant activity of extract was also increased, but plant biomass was decreased. These results demonstrated that the reinforcement of blue light could induce more antioxidant of secondary metabolites, but depress the effective growth of G. bicolor DC under ambient and elevated CO₂ levels. In addition, compared with the ambient and elevated CO₂ levels, the increased anthocyanins, total flavonoids contents and antioxidant enzyme activities of G. bicolor DC under super-elevated CO₂ level could serve as important components of antioxidative defense mechanism against CO₂ stress. Hence, G. bicolor DC might have higher tolerance to CO₂ stress.     

混合型逆变器的空间矢量调制策略优化

高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于：较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。     

圆化处理法制备高效大尺寸多晶黑硅太阳电池

采用金属辅助化学腐蚀法制备了多晶黑硅,并研究了极低浓度NaOH溶液对扩孔后黑硅结构的圆化作用及其对多晶黑硅太阳电池性能的影响。用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和量子效率(Quantum efficiency, QE)测试仪对黑硅表面形貌及黑硅电池性能进行了表征。结果表明,利用极低浓度的NaOH圆化扩孔后黑硅的尖端及棱角可以减少表面复合的影响。处理后的黑硅表面孔洞均匀且平滑,黑硅太阳电池400~900 nm可见光波段平均反射率为4.15%,批量生产的电池平均转换效率达到17.94%,比常规酸制绒工艺制备的电池平均转换效率提高了0.35%。     

二氧化碳探测仪瞬态热分析模型修正

为实现碳卫星载荷在轨温度的准确预测,对其试验状态瞬态热分析模型的修正进行研究。先比较热分析计算结果与热平衡试验结果,求出两者对应温度监控点的温差;再利用蒙特卡洛法对二氧化碳探测仪热分析模型参数进行灵敏性分类,将模型参数分为整体灵敏、局部灵敏与不灵敏参数。然后根据热平衡试验数据,用拉丁超立方和单纯形法的混合法对模型各个参数进行分层修正,得到满足目标函数各个灵敏性参数的最优值。最后将参数最优值代入热分析模型计算验证该修正方法正确性,并进行残差分析。结果显示修正后各温度监控点热分析计算与热试验温差δ_a小于±0.5℃,残差修正率θ高于80%,修正后多数温差比修正前减少了一个数量级。结果表明修正取得的效果明显,修正方法合理可行。     

超临界二氧化碳压缩机特性数值模拟

以某小流量超临界二氧化碳(SCO_2)离心压缩机为例,开展了近临界点SCO_2压缩机多工况数值模拟。研究发现:物性表格的分辨率对流场的计算结果影响较大,尤其是在冷凝区域,同时,物性的剧烈变化导致流场高梯度、强非线性使得近临界点SCO_2压缩机数值模拟存在极易发散的问题。通过精细调节物性表格分辨率以及库朗数等数值参数获得了多工况范围内的收敛解,与实验数据对比的结果表明:5×10~4 r/min转速下设计点进口工况最大相对误差为9.1%。设计了某5MW级热功率SCO_2布雷顿循环主压缩机并完成三维数值模拟。在保证效率基本不变的前提下,通过调整后弯角并与其他几何参数匹配,实现了压缩机压比及喘振裕度增加,并抑制了吸力面冷凝区域的发展。     

干滑动摩擦下SiC/Al复合材料摩擦磨损性能

采用摩擦磨损试验机研究不同滑动距离下的SiC颗粒增强铝基复合材料( SiC体积含量为9%)的摩擦磨损性能。在载荷45 N(5 MPa)、转速200 r/min、转动距离分别为5000 r、10000 r以及20000 r条件下,进行连续干滑动摩擦实验。结果表明：在长程连续干滑动下,其摩擦系数变化可分为磨合区、缓慢上升区、加速上升区3个阶段;随着摩擦距离的增加,基体表面的温度急剧升高,进而发生黏着磨损,产生塑性流变区,多种摩擦方式并存使得该条件下摩擦系数与磨损量均增加。     

双层涂层复合材料的介电性能

在涤纶基布上分别进行铁氧体/碳化硅、碳化硅/石墨双层复合涂层整理,制备两种双层涂层柔性复合材料.分别研究吸波剂含量对复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切的影响.鉴于该材料多用于工程领域,测试了该复合材料的机械性能.结果表明,该复合材料在低频范围内具备良好的介电性能,且具备一定的力学性能.     

新型耐高温纳米防护涂料研究

以环氧树脂化学改性有机硅树脂为基体材料，纳米粒子为填料并采用了常温固化体系，研制了耐高温防护涂层。该涂层固化后的热学、力学性能良好，各项测试结果完全满足指标要求。该耐高温涂料可采用喷涂法成型，工艺性能良好，操作简单。     

PECVD法生长纳米硅薄膜的压敏特性

使用常规的ＰＥＣＶＤ（等离子体增强化学汽相沉积）沉积技术成功地制备出具有纳米相结构的硅薄膜，并研究了以玻璃和单晶硅为衬底材料的纳米硅薄膜的压阻特性，测得两种衬底材料制备的样品均有很高的压力灵敏度系数Ｋ，其值可以达到８０，退火后Ｋ值会增加，电阻随压力呈良好的线性关系，但有较大滞后，并对样品的受力情况及测试结果进行了简单的分析。本文对ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜力敏器件的设计和制造将有重要的参考价值。