用化学气相渗透法制备莫来石陶瓷基复合材料

研究了A lC l3-S iC l4-H2-CO2气相系统不同温度化学气相沉积(Chem ica l vapor depos ition,CVD)A l2O3-S iO2系氧化物相组成及显微结构,分析了不同温度下气相的渗透效果和550℃沉积产物的相演化。结果表明,1 050℃沉积薄膜由多晶致密-αA l2O3,3A l2O3.2S iO2,少量-δA l2O3,-ιA l2O3和非晶S iO2组成,850℃沉积薄膜由多孔-δA l2O3结合非晶S iO2组成,550℃沉积薄膜由致密-γA l2O3结合非晶S iO2组成。550℃的化学气相渗透(Chem ica lvapor in filtration,CV I)过程有良好的渗透性,可以制备N ex te l 720/A l2O3-S iO2复合材料。进一步研究表明,550℃化学气相沉积出的A l2O3-S iO2复合氧化物经1 350℃热处理可转化为-αA l2O3结合莫来石相。     

船舶柴油机黑炭排放研究现状与展望

为进一步加强对船舶柴油机黑炭排放生成机理和特性的理解,探索有效的黑炭检测方法和排放控制技术,本文回顾有关船舶排放政策、黑炭定义、生成机理、理化特性、采样和测试以及控制技术等研究进展。指出加强包括火焰内颗粒形成与氧化机制以及润滑油的影响等船舶黑炭排放生成机理研究的必要性。论述船舶黑炭颗粒微观形貌、纳观结构、表面官能团、氧化活性、粒径尺寸、化学成分、元素组成等理化特性及影响。归纳黑炭排放测试与控制技术,建议结合多种检测方法,解决黑炭测试结果的不确定性问题。提倡借鉴车用柴油机成功经验,促进燃料、燃烧和尾气后处理技术的协同进步,实现船舶柴油机黑炭排放的有效控制。     

热铁盘法高速抛光CVD金刚石

利用高速热铁盘抛光设备对化学气相沉积(CVD,Chemical Vapor Deposition)金刚石进行抛光,分别进行温度、转速、压力以及抛光时间的实验.采用光学天平对抛光前后金刚石称重对比,采用工具显微镜和原子力显微镜对抛光后表面进行研究.结果表明:较高的抛光速度对提高表面质量以及抛光效率均比较有利.在抛光温度850 ℃,速度164 mm/s,压力24.892 N的条件下,抛光120 min后,金刚石表面的粗糙度由原来的R_a=9.67 μm下降到R_a=0.016 μm.原子力显微镜显示,抛光表面存在少数高度在60~70 nm之间的突峰,其高度是普通峰高的2~3倍,且峰的形状呈现出一定的方向性.这种表面微观规律与抛光时采用的直压式运动方式有关.      

环氧共混树脂的光固化及其表面化学反应

研究了双酚A型环氧树脂与有机硅环氧树脂紫外光辐照共混改性的工艺条件,并采用扫描电镜和X射线光电子能谱等分析手段对树脂改性效果和表面的物理和化学变化进行了研究.结果表明,采用二苯基碘鎓六氟磷酸盐为光引发剂,当质量分数为5％时,随着E-44含量的增加,共混树脂体系的光固化速度加快.当两者质量比为1∶ 2时,经15min的紫外光辐照后,共混树脂体系的凝胶率可达93％.X射线光电子能谱分析结果表明,在光固化的同时,试样的表面被紫外光辐照时产生的臭氧和原子氧部分氧化,转化为一层含C的氧化硅(SiO _{x )膜.}      

基于解耦算法的化学非平衡流并行数值模拟

化学非平衡流的数值模拟需要求解化学反应源项,而详细化学反应机理中各个基元反应的时间尺度相差显著,因而导致空间离散后形成刚性常微分方程组,其求解计算量巨大。为此,在非结构有限体积法化学非平衡流解耦算法的基础上,进一步采用基于MPI的并行计算实现大规模化学非平衡流数值模拟的加速,从而为进一步求解复杂的工程应用建立条件。由于基于解耦算法的求解器中计算量最大的化学反应源项求解是基于各个单元格心变量实现,每个时间步求解时不需要进行交互,因此便于实现分区并行计算。经典的激波诱导振荡燃烧算例的数值模拟表明,开发的并行求解器具有较高的计算精度和良好的计算效率,并且由于其较低的内存需求,具备进一步开发图形处理器(GPU)计算能力的基础。     

复燃对液体火箭返回阶段底部热环境的影响

为了研究垂直起降液体火箭在返回阶段发动机反向喷流及复燃对箭体着陆支腿和底部热环境的影响,建立了尾焰复燃、流场及光谱辐射计算模型。在国内率先对垂直起降液体火箭在返回阶段的箭体底部热环境进行了数值计算,流场计算采用商业软件,复燃反应使用有限速率化学反应模型;采用HITRAN数据库获得喷流气体组分的光谱吸收系数、正反光线踪迹法求解辐射传递方程。利用文献实验结果,对计算进行了验证并考察了复燃对底部热环境的影响。结果表明:复燃反应对包括箭体底面、侧壁面及着陆支腿的对流和辐射热流密度均会明显升高,最高可达80%以上。因此,研究成果适用于液体火箭返回阶段底部精细化热设计,且在设计过程中有必要考虑复燃的影响。     

稀释气体流量对低压化学气相沉积硼掺碳涂层的影响

以BCl3-C3H6-H2为气相反应体系,采用低压化学气相沉积制备硼掺碳涂层.研究了Ar气稀释流量对硼掺碳涂层沉积速度、形貌、组成和键合状态的影响.结果表明,不同稀释气体流量作用下,硼掺碳的沉积速度没有明显变化,产物形貌由致密向层状转变,硼元素含量稍有减少而碳元素含量稍有增加.沉积产物中B元素的键合方式以B-sub-C和BC2O为主.结合化学反应和气体扩散,探讨了稀释气体的作用机制,表明PyC形成反应的主导作用导致稀释气体流量对沉积速度作用不明显,而BCl3和C3H6在Ar气中扩散系数的差异导致产物形貌和组成发生变化.     

高超声速喷管三维热化学非平衡流场的数值模拟

利用数值求解三维热化学非平衡Navier-Stokes方程的方法和多块网格技术,数值模拟了典型高焓激波风洞锥型喷管的三维非平衡流场,分析了热化学非平衡效应对喷管流动的影响,给出了平动温度、组分N2和O2振动温度、马赫数和组分质量分数在轴对称线上的分布,也给出了喷管出口附近的速度和温度沿径向分布等结果,获得了喷管流场的详细信息,并与已经存在的采用轴对称Navier-Stokes方程计算的结果,进行了比较,二者吻合得很好.计算结果表明:目前的代码是可以模拟多块结构网格下的热化学非平衡流动的.     

热化学非平衡流动红外辐射计算分析

首先通过求解热化学非平衡N-S方程的数值模拟方法,获得高焓风洞钝锥体模型的绕流及近尾的高温流场参数.然后从辐射传输方程出发,采用带辐射模型,并利用所获得的流场参数,计算分析了高温流场在λ=3μm-6μm红外波段的辐射,计算和测量结果具有较好的一致性.该项研究为今后进一步研究高温非平衡气体辐射特性奠定了基础.     

物体有限变形下的非平衡热力学分析

本文采用不可逆过程热力学的观点,将流体、弹-粘塑性物体的一般本构关系,在形式上统一地用非平衡热力学流和非平衡热力学力间的唯象关系表出。在一些特殊情况下对唯象关系进行了讨论,得到一些大家熟知的重要关系式。还就在非平衡热力学条件下的硬化系数矩障h_(αβ)和Drucker假设进行了分析,证明以形h_(αβ)相关联的硬化方程和晶体塑性本构关系,一般不能满足不可逆过程热力学对其式的限制。