空间核动力源的安全性研究进展

同位素热/电源以及空间核反应堆在深空探测任务中有重要应用。通过调研其技术特点以及国际上针对核能空间应用安全性的相关规范,研究了其空间安全性规范的法律法规。以ALRH(Apollo Lunar Radiosotope Heater,阿波罗月球任务同位素热源)、GPHS(General Purpose Heater Source,通用型热源)、LWRHU(Lighted Weighted Radiosotope Heater Unit,轻量放射性同位素热源)、MMRTG(Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator,多任务型放射性同位素电源)等同位素热/电源及俄罗斯热离子空间反应堆电源(TOPAZ-II型号)为例,结合美俄开展的同位素热/电源的系列安全性试验,重点关注了不同型号的试验及分析技术细节,并分析了同位素热/电源的空间应用安全评价方法,可为开展相关研发提供技术参考。     

涡旋破裂的数值模拟

本文通过对非定常轴对称流动的完全的N-S方程组的数值积分考察了浸没在均匀流中的孤立的轴对称涡旋的破裂。结果表明:当旋涡强度较弱时,旋涡是稳定的,解将渐近一定常流动,准圆柱形近似是对这种流动的极好的近似;当旋涡强度足够大时,解将是非定常的,存轴线附近将形成一个回流区,其形状和内部结构与Faler andLeibovich(1978)所观测到的内部为多包结构的破裂包十分相像。在适当的流动参数的组合下,流动将在若干时间以后呈现准周期性。用准圆柱形近似所作的平行的计算表明:就预测旋涡的破裂而言,两种方法的结果相当吻合。它们一致表明:至少在本计算所及的较低的雷诺数范围内,涡旋的破裂与雷诺数关系不大,且与上游流动的临界分类无关。     

耳片接头的断裂失效数值模拟

金属材料断裂研究属于工程计算中的难点问题。目前对于金属构件延性断裂问题的研究,多是基于10种经典塑性材料断裂试样,分析构件延性断裂的表征参数和断裂机理,对延性金属断裂准则在耳片接头类结构中的应用研究较少。本文对4种结构形式的耳片接头进行拉伸断裂试验,采用应力三轴度准则,模拟接头在拉伸试验中的断裂失效,对比接头的结构形式对断裂性能的影响和算法精度。研究表明:在材料的线弹性阶段,4种接头的位移变形基本一致;接头的断面主要集中在耳片开孔中心位置;在耳片开孔处增加凸台,可以提高接头的断裂强度;立筋、R角对接头断裂性能影响较小。     

银纳米结构的电化学制备及表面增强拉曼效应

利用电化学沉积的方法在氧化铟锡(ITO,Indium Tin Oxide)导电玻璃表面成功地制备出了形貌均一的银纳米结构.所制备银纳米结构的形貌和密度与前驱体AgNO₃的浓度、沉晶种电位、生长电位以及柠檬酸钠的加入均有着重要的关系,只有合理地设置这些参数才能制得形貌和密度均较为理想的银纳米粒子.此外以对巯基苯胺(p-ATP,p-aminothiophenol)为探针分子,在633 nm的激光激发下对银纳米结构进行了表面增强拉曼效应(SERS,Surface Enhanced Raman Scattering)的研究,结果表明其在SERS领域有着潜在的应用价值.     

基于SLM的模拟月壤原位成形技术

激光选区熔化（SLM）技术与原位资源利用（ISRU）概念结合,有望解决地外大规模基地建设的工程难题。利用模拟月壤考察了SLM成形技术用于月球原位资源增材制造的可行性。采用高能束激光为热源,对粉床内模拟月壤颗粒进行逐层照射,使颗粒熔融固结。以激光体积能量密度为综合评价指标,开展SLM工艺参数研究,实现模拟月壤的低能耗、高效率、高几何精度成形。研究结果表明:模拟月壤在激光工作波长吸收率高,热稳定性好,利用较低激光能量可实现模拟月壤SLM成形,成形件几何精度高;激光体积能量密度决定了成形件质量,增加激光体积能量密度可以提高成形件力学性能,但过高的激光体积能量密度使成形件发生严重变形;模拟月壤颗粒形态复杂、粒度分布广、流动性差,通过优化颗粒粒径分布范围,可以有效提高粉体的流动性,从而形成致密且均匀的粉床,避免成形件缺陷的产生。      

一种S频段GaN功率放大器的研制

氮化镓功率管的宽禁带、高击穿电场等特点,使其非常适合于宽带、高效率功率放大器的研制。为了研究GaN功率放大器的特点,使用了Agilent ADS软件进行了电路仿真设计,并制作了一种S频段GaN功率放大器。文章详述了电路仿真过程,并对设计的GaN功率放大器进行了测试,测试结果表明:设计的放大器在工作频段内输出功率大于41dBm,效率59.9%。     

以计算几何为基础的圆度误差评定算法

为提高微小型结构件圆度误差评定的准确性和快速性,本文研究提出一种基于计算几何的圆度误差评定算法。该算法利用计算几何中的凸包理论,将圆轮廓采样点集依据凸点判定准则进行分类,形成外接圆和内接圆两个点集,用较少的数据点进行后期拟合计算;在此基础上,建立了三种改进的圆度误差评定方法的优化算法,包括最小外接圆法（MCC）、最大内接圆法（MIC）和最小包容区域法（MZC ）;将改进的算法应用于圆度误差测量中,实验结果表明：采用同一组测量数据时,本文提出的算法与传统算法相比较,大大降低了后期数据拟合的时间,极大提高了圆度误差评定方法的效率。     

飞艇载荷舱电子设备散热研究

在分析平流层飞艇载荷舱传热特性和高空环境特性的基础上,提出了采用基于开放式二氧化碳制冷和冷板相结合的平流层飞艇载荷舱电子设备冷却方案。所提出的方案能避免单纯采用冷板散热所面临的制冷量不足的问题。同时,通过建立理论计算模型并结合VC++编程软件,获得了飞艇上升过程中所需要携带的二氧化碳的量的理论值,并分析了气瓶内二氧化碳的状态变化及造成制冷量损失的因素。结果表明:通过计算所得的理论量能够满足飞艇上升过程的制冷要求,且在低储存温度、大管径、低背压的情况下制冷量损失较小。该研究结果为平流层飞艇载荷舱电子设备的冷却提供技术参考。     

后向风机叶轮焊接组装定位夹具设计

分析了后向风机叶轮的结构特点,提出了焊接组装定位夹具工艺设计原则,设计出了能适应多种尺寸的风机叶轮焊接组装定位夹具。解决了叶片定位、工件脱模、焊接变形引起的滑移难题,提高了生产效率。     

主动引射高空模拟试车台试验舱舱压数值研究

针对某大型主动引射高空模拟试验系统在不同流量固体火箭发动机稳定运行过程中的流场结构,采用二维轴对称雷诺平均方程和k-ε湍流模型进行了数值模拟,空间上采用二阶迎风格式进行耦合求解,时间上采用显式Runge-Kutta方法进行迭代推进.结果表明,对于某大型主动引射高空模拟试验系统,在仅仅启动引射器时,试验舱舱压约为6500...