A new weighted mean temperature model in China

The Global Positioning System (GPS) has been applied in meteorology to monitor the change of Precipitable Water Vapor (PWV) in atmosphere, transformed from Zenith Wet Delay (ZWD). A key factor in converting the ZWD into the PWV is the weighted mean temperature ($T_m$), which has a direct impact on the accuracy of the transformation. A number of Bevis-type models, like $T_m-T_s$ and $T_m-T_s\text{,}{P}_s$ type models, have been developed by statistics approaches, and are not able to clearly depict the relationship between $T_m$ and the surface temperature, $T_s$. A new model for $T_m$, called weighted mean temperature norm model (abbreviated as norm model), is derived as a function of $T_s$, the lapse rate of temperature, δ, the tropopause height, $h_{\mathit{trop}}$, and the radiosonde station height, $h_s$. It is found that $T_m$ is better related to $T_s$ through an intermediate temperature. The small effects of lapse rate can be ignored and the tropopause height be obtained from an empirical model. Then the norm model is reduced to a simplified form, which causes fewer loss of accuracy and needs two inputs, $T_s$ and $h_s$. In site-specific fittings, the norm model performs much better, with RMS values reduced averagely by 0.45 K and the Mean of Absolute Differences (MAD) values by 0.2 K. The norm model is also found more appropriate than the linear models to fit $T_m$ in a large area, not only with the RMS value reduced from 4.3 K to 3.80 K, correlation coefficient $R^2$ increased from 0.84 to 0.88, and MAD decreased from 3.24 K to 2.90 K, but also with the distribution of simplified model values to be more reasonable. The RMS and MAD values of the differences between reference and computed PWVs are reduced by on average 16.3% and 14.27%, respectively, when using the new norm models instead of the linear model.     

红萍湿养栽培供O2装置研制

红萍作为空间站受控生态生命保障系统中的生物部件, 可望为航天员提供O2和新鲜蔬菜并吸收CO2. 研究红萍湿养栽培供O2装置, 旨在建立地面非生物部件, 满足模拟研究的需要. 介绍了所研发装置及关键部件的结构特点和工作原理. 通过红萍湿养板内湿养栽培介质的结构功能设计, 在蓄水保水基质层内部配置具有毛细作用的渗水管路, 介质始终保持整体湿润而表面无明水状态, 为红萍扎根稳固、营养吸收和生长繁殖创造条件. 水压试验确定了渗水管路的主要技术参数和闭合式红萍培养液输配循环系统的间歇循环周期. 整机产出量试验结果表明, 在层间距125 mm, 整机红萍湿养面积6.3 m2, 超高亮度白色LED人工光源能耗152 Wm 2, 红萍表面的光照强度6000~6500 lx, 整机的红萍湿养产量、红萍放O2量和吸收CO2量相应大幅提高, 装置各项性能指标均达到设计要求.      

飞行器舱室突发污染源散发强度动态辨识

诸如载人航天器和大型飞机等密闭微环境,随着人员停留时间的延长,舱室突发污染 问题已成为危害工作人员生命安全的主要因素,所以迫切需要开展突发不确定污染源辨识及 危害性预测研究技术,以提高上述密闭环境主动应对突发污染的能力。本文提出一种新的浓 度离散随机模型,并建立敏感性分析方法实现污染源定位及强度初步估计,之后利用隐式与 显式卡尔曼滤波相结合的方法同时完成污染源散发特性的动态辨识及舱室空气污染物的浓度 预测。上述研究能够实现污染源散发特性的快速准确辨识。仿真结果证实了该算法的有效性 。
     

单边膨胀尾喷管下壁面型线优化设计及实验研究

基于Isight优化平台,将多目标遗传算法与CFD计算相结合,针对超燃冲压发动机非对称尾喷管冷/热态俯仰力矩差较大的问题,对下壁面为三次曲线的尾喷管构型进行多目标优化,分析了初始膨胀角和尾缘角的相互耦合及其对喷管性能影响所占比重。结果表明,设计区间内,下壁面三次曲线构型在保持较高推力特性的前提下,可以大范围调整喷管俯仰力矩,显著改善喷管冷/热态俯仰力矩差较大的问题。在此基础上,选取优化所得点进行冷流缩比风洞实验,根据实验条件进行了相应的数值模拟,对比发现数值模拟与实验结果吻合很好,验证了该优化设计方法及结果的有效性和可靠性。     

基于DDS+PLL的光源调制与功率稳定控制方法CSCD

量子传感器是基于量子操控技术的研究成果,一般具有高精度、小体积等优势。激光器是量子传感器的核心部件,有抽运和检测功能,激光器的稳定性对量子传感器具有重要的意义。提出了一种直接数字合成法(DDS)与锁相回路(PLL)相结合的方法,对激光器进行调制并抑制调制噪声,实现了激光器的稳定输出。基于现有小型量子传感器装置,在DDS生成4kHz参考信号的情况下实现了激光器电流8kHz调制,抑制了调制时调制电流信号噪声约8dB,并提高了激光器输出光功率的稳定性。     

HB与ISO标准中锥齿轮轮齿弯曲疲劳强度计算标准比较

为正确评估不同标准中的轮齿强度计算结果，分析和比较了航空工业标准（HB）与国际标准化组织（ISO）标准计算锥齿轮轮齿弯曲疲劳承载能力。通过计算方法比较和实例计算对比2种途径，找出了2种标准计算公式的差异、修正系数种类和取值上的差异，及其对计算结果的影响。结果表明：2种标准考虑的影响因素不同，ISO标准相较HB考虑的因素更为全面，特别是在动载系数、应力修正、尺寸系数等参数计算上存在较大差异，使得采用ISO标准计算齿根应力基本值更小，齿根应力与许用齿根应力更大；ISO标准中提供的动载系数根据转速区域的不同采用的计算公式不同，提供的尺寸系数考虑了不同组织和热处理工艺对系数取值的影响，对计算结果更有指导意义。     

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。     

三种高强铝合金高温组织实时观察研究

2219、2A14、2195铝合金是航天领域常用的三种结构材料，特别是2195合金，因其密度低、比强度和比刚度高等优势在航天的应用越来越广泛。本文基于高温金相实时观测系统，在50 K/min加热速率下对强化态（固溶+时效）下的三种铝合金常温（约25℃）至软化温度（约600～660℃）下微观组织及相组成的变化过程进行了实时观察。结果表明：强化态下的三种铝合金均在高于其固相线的温度下发生了熔化，高温金相视场中的初始熔化位置位于圆形相（含有Al、Cu元素）附近，而块状相（含有Al、Cu、Fe等元素）则最后发生熔化。重新凝固后材料显微硬度降低50%左右，表明基体中的增强相减少；先析α相中Cu含量降低，大部分Cu元素均富集于晶界上形成接近共晶成分的网状富Cu相；未溶块状相熔点较高，重新凝固后被推移到晶界。对三种铝合金分析对比结果表明，2195合金固液温度区间最小，高温下形成的网状富Cu液膜最容易被拉开，因此该材料热裂纹敏感性最大。     

脉冲展开式飞网质量分布与展开稳定性优化

针对脉冲展开式飞网的展开稳定性问题，从网面质量分布角度开展研究。首先基于传递矩阵方法、集中质量法和反比例函数推导建立了较优的网面质量分布模型。然后结合遗传算法优化得到了网面最优的质量分布状态，并通过大量数值仿真和回归分析得到了网面质量分布经验公式。提出的网面质量分布模型有效降低了网面质量分布问题中的优化变量个数，提升了网面质量分布最优解的求解效率。网面质量分布最优解所对应的网面展开稳定性得到大幅提升，网面质量分布经验公式对应的网面展开状态与最优解对应的网面展开状态基本一致。结果表明，将网面质量分布模型和网面质量分布经验公式应用到脉冲展开式飞网将有效提升飞网的展开稳定性。     

风机叶片断裂原因分析

叶片在安装试运行过程中发生断裂,断裂位置位于叶根附近,通过对故障件的观察、测试与分析,确定了叶片发生低周疲劳断裂的原因是由于生产过程中工艺控制不良,叶片根部局部区域树脂固化不完全,导致该区域的强度、刚度极低,当受到疲劳载荷作用时在结构应力集中区域首先发生分层开裂、扩展直至最终失稳断裂。同时指出固化不完全的原因。