反射激波冲击单模界面的不稳定性实验研究

激波诱导流体界面失稳问题广泛存在于惯性约束核聚变、超燃冲压发动机、武器内爆等工程应用中,相关研究具有重要意义。本文在改进的水平激波管中开展入射激波及其反射激波诱导单模气体界面失稳的实验研究,采用线约束肥皂膜技术生成较为理想的空气/六氟化硫（air/SF₆）单模气体界面,借助高速纹影技术捕捉激波冲击界面后的详细不稳定性演化过程,重点关注反射距离对不稳定性发展的影响（反射距离定义为初始界面和激波管尾端固壁的距离）。研究发现,在一定反射距离范围内,反射激波作用后的扰动增长率几乎为一个恒定值,与反射距离无关（即与反射激波作用前的扰动振幅及增长率无关）,随着反射距离的进一步增大,扰动增长率降低。通过实验测量值与理论预测值的对比,发现Mikaelian模型和Charakhch’an模型（采用合适的经验系数）均能对反射激波作用界面后的扰动增长率给予有效预测,且这两种模型的经验系数都依赖于反射激波作用前的界面演化状态,如果反射距离的改变引起/（不引起）界面演化状态的变化,则需要/（不需要）改变经验系数的值。     

基于原位X射线成像的推进剂损伤演化表征

为实现对硝酸酯增塑聚醚（NEPE）固体推进剂的细观损伤及其演化行为的可视化表征,基于自主研制的原位力学试验系统与第3代高分辨同步辐射X射线三维成像技术,对拉伸速率为0.1 mm/s下的NEPE固体推进剂单调拉伸过程进行三维成像原位观测和表征,获取初始状态固体推进剂的细微观形貌及其随拉伸载荷的演化特征,提取并分析其内部典型损伤的体积与球度随载荷的演化规律。结果表明：同步辐射原位成像技术能够准确获取NEPE固体推进剂的细观结构特征,可以基于灰度差异对固体推进剂的AP颗粒、Al颗粒、基体以及缺陷等实现特征的准确识别。研究发现,NEPE固体推进剂内部缺陷主要有2种,一种为颗粒内的孔洞,一种为AP颗粒/基体界面的初始脱湿。推进剂细观损伤首先表现为初始的界面脱湿形成的孔隙：在拉伸载荷较小时,推进剂的损伤形式主要表现为较大的AP颗粒脱湿形成的孔隙;在拉伸载荷较大时,除AP颗粒脱湿外可以观察到Al颗粒的脱湿,大量的AP颗粒脱湿后形成的孔隙相互融合,最终导致固体推进剂宏观断裂。对固体推进剂内部孔隙定量化表征的结果表明,孔隙体积随着拉伸载荷增大而增加,而球度变化与初始缺陷相关,有初始缺陷时,球度呈现单调减...     

CMAS渗透下热障涂层界面失效分析

基于钙镁铝硅等氧化物(CMAS)渗透对热障涂层陶瓷层(TC)热/力性能的改变,考虑温度梯度作用下不同CMAS渗透深度及CMAS渗透下界面表面粗糙度对界面温度分布,热生长氧化物(TGO)厚度及界面应力行为的影响.结果 表明:CMAS的渗透使陶瓷层的热导率增加,进一步导致界面温度升高、TGO的厚度增大、界面的应力状态更为严...     

金合金导电环用低脆性钎料研究

采用共晶SnPb钎料和自制InPbAg钎料对导电环中的金合金片与镀银铜导线进行钎焊连接,对两种钎焊接头显微组织、化合物成分、硬度及力学性能进行对比分析,探讨自制InPbAg钎料对接头脆性的影响。结果表明:SnPb钎料/金合金界面产生层状分布的IMC层,主要成分为AuSn_2、AuSn_4、Ag_3Sn等脆性金属间化合物;InPbAg钎料/金合金界面IMC层很薄,主要成分为AuIn_2、Ag_2In化合物相,其硬度均低于SnPb接头界面IMC层硬度,说明InPbAg接头界面金属间化合物脆性相对较低。力学性能分析显示,InPbAg接头力学性能稳定性相对较高,SnPb接头为脆性断裂,InPbAg接头为塑性断裂。     

高超声速飞行器界面多相催化数值研究进展

随着未来临近空间高超声速飞行器高速度、长航时新需求的提出,飞行器高温流动与热防护系统相互作用凸显,引发极端力学、热学条件下气固界面多相催化等高温界面效应。回顾了高超声速飞行器中界面多相催化理论建模和数值研究历程,重点综述了界面多相催化的给定速率系数模型、含微细观特征的唯象模型、基于微观理论模拟的跨尺度模型的研究进展。总结了作者团队在飞行器界面多相催化效应建模、机理和应用相关方面的研究结果。结合未来飞行器减重、增程、保形的设计需求,进一步提出了国内后续研究的重点方向,以期支撑热防护系统轻量化、低冗余设计。     

CIMS环境下的CAPP／CAD集成

阐述了ＣＩＭＳ环境下ＣＡＰＰ／ＣＡＤ集成的方法,讨论了ＳＴＥＰ标准在ＣＡＰＰ／ＣＡＤ集成中的应用。介绍了一个基于ＳＴＥＰ的集成化工艺过程设计系统,重点对其中的数据交换接口进行了分析和讨论。     

基于径向基函数插值的气动弹性计算方法

动网格与界面数据传递方法是气动弹性计算的主要关键技术.将径向基函数（RBF,Radial Basis Function）插值引入气动弹性计算,介绍了径向基函数的概念并给出其应用于动网格及界面数据传递的基本方法.对AGARD 445.6机翼颤振问题进行了计算流体动力学（CFD,Computational Fluid Dynamics）/计算结构动力学（CSD,Computational Structure Dynamics）耦合计算,在不同的来流速度条件下得到了振动收敛、等幅谐振及振动发散的现象,临界颤振速度及颤振频率与实验数据符合良好,验证了径向基函数插值方法用于气动弹性计算的有效性.      

基于AFM胶体探针测量液固界面DLVO力及表面电势

表面电势是微纳流控芯片中流体流动的重要参数。本文介绍了基于AFM胶体探针技术测量液固界面DLVO力并进一步测量表面电势及表面电荷密度的方法。本文改进了胶体探针制作的技术手段,并提出用双探针法测量胶体探针的弹性系数。在0.1~1mM浓度范围内的NaCl溶液中,测量了硅、二氧化硅和氮化硅液固界面双电层内的DLVO力及表面电势。实验结果表明胶体探针技术可以很好地测量液固界面的DLVO力,尤其对静电力指数变化段非常敏感。通过DLVO力曲线可以间接测量表面电势、表面电荷密度等重要参数,是微纳流动及界面属性测量的有效手段。此外,在不同硅基材料表面的测量结果显示了硅烷醇基密度对表面电势起主导作用,可以通过选用不同硅烷醇基密度的材料来有效调控表面电势,从而在硅基材料制作的微流控芯片中调控电动流动的强弱。     

一种惯导测试转台摩擦力模型及其参数辨识方法

针对转台运动系统中存在的摩擦力环节及其特性提出了一种静态摩擦力模型及其参数辨识方法,该模型克服了库伦摩擦模型的不连续性,并利用该模型对摩擦力在转台伺服系统中的影响,进行了仿真分析及试验对比。结果表明,该摩擦力模型可充分描述摩擦力对转台伺服系统运动性能的影响,为进一步提高系统的运动性能提供了一个研究基础。     

钛合金与铸型热交换过程的数值分析

对熔模精密铸型、金属型、石墨型三种不同铸型条件下的钛合金与铸型的热交换特点进行了理论分析和定量计算，结果表明：精密铸造时，界面温度下降平缓，且在初始时刻界面处有反应热放出；金属型、石墨型铸造时界面温度下降迅速，界面处无反应热放出，原因为金属型、石墨型导热系数大，蓄热能力强，抑制了钛合金与铸型的界面反应。经实验验证，计算结果与实验结果较为吻合，此计算可为正确选择铸钛用低反应性的铸型材料提供理论依据。