激波后高温高速流场中的传热特性研究

激波后高温、高速流场中的热力学与传热特性分析是直接涉及到飞行器热防护设计与传热分析的关键问题之一,借助于多组分、考虑非平衡态气体的振动以及激波与热化学非平衡态效应的守恒积分型Navier-Stokes方程组,并用高分辨率总变差减小(TVD)格式进行求解,计算与研究了Apollo工程AS-202返回舱再入地球大气层的6个飞行工况(飞行马赫数15.52～22.63)以及Huygens飞行器再入土卫六大气层的6个工况(飞行马赫数17.29～24.47),分析了不同工况下弓形脱体激波后高温高速流场的热力学与传热特性,计算得到了沿壁面的热流密度分布、温度分布以及Stanton数分布,并与国外相关飞行数据进行了比较,两者吻合较好.相关计算可以指导有关飞行器的热防护设计.      

大型民机复合材料整体油箱表面防护分析与设计

基于腐蚀环境和防护要求,对民机整体油箱腐蚀产生的原因进行了分析,并以此为基础,结合复合材料结构特点,阐述复合材料整体油箱材料相容性、结构防腐蚀表面处理要求和油箱积液控制的设计方案。     

基于点击化学反应的键合剂应用研究

为改善ADN基三唑交联固化体系固体推进剂的粘合剂/固体填料间的界面作用,提高其力学性能,设计合成了基于点击化学反应的键合剂N-炔丙基-2,2'-二羟乙基胺(BA-2)、N-炔丙基-3,3'-二丙腈基胺(BA-7),并采用DSC证明2种键合剂与ADN具有良好的相容性;采用DSC和FT-IR表征了键合剂与以GAP为代表的含能粘合剂的反应性,二者可在60℃进行成环反应;测试并计算了键合剂与ADN的界面特性参数,证明BA-2和BA-7与ADN有较好的吸附作用,有望在ADN基三唑交联固化体系取得应用。     

用聚碳硅烷与端羟基聚丁二烯共混物制备碳化硅纤维

本文用适量端羟基聚丁二烯与聚碳硅烷共混物为先驱体制备了高强度碳化硅纤维。聚碳硅烷与端羟基聚丁二烯在260℃左右发生交联反应。利用它们的共混物作先驱体制备碳化硅纤维可减少先驱纤维不熔化处理时所需要引进的氧,从而减少碳化硅纤维中二氧化硅杂质含量,提高碳化硅纤维的强度。聚碳硅烷与3wt％的端羟基聚丁二烯共混后,所得碳化硅纤维强度可提高26％左右。     

NEPE推进剂在变温环境下的损伤结构及冲击波感度变化研究

为研究NEPE推进剂在变温环境条件下的损伤情况及损伤对其冲击波感度的影响,采用温度循环试验、温度冲击试验及液氮冲击试验对NEPE固体推进剂进行了变温环境考核,用力学性能测试、超声参量检测及CT成像法表征了其损伤结构的变化情况,并利用隔板试验对损伤前后NEPE推进剂的冲击波感度进行了测试.研究结果表明,NEPE推进剂在变温环境下其内部会出现一定损伤,且损伤程度随环境严酷程度的增大而增加,但NEPE推进剂内部的热裂纹对其冲击波感度的影响并不明显.     

二(2,2-二硝基丙基)硝胺的合成及热性能

以2,2-二硝基丙醇为原料,经缩合、硝化反应合成了二(2,2-二硝基丙基)硝胺(BDNPN)。用红外光谱、核磁共振、元素分析对中间体及目标化合物的结构进行了表征。优化了反应条件,硝化反应的最佳条件为nBDNPA:nHNO3=1∶30,反应温度为50℃,反应时间为1 h,收率92.1%。用DSC和TG-DTG考察了目标化合物的热性能。结果表明,BDNPN的热分解峰温为212.3℃,具有较好的热稳定性。     

NC/NG共混体系的塑化行为

为了解硝化纤维素(NC)/硝化甘油(NG)塑化行为的实质,用动态流变学方法和红外光谱法对其塑化行为的宏观性质表现进行测量,并在此基础上通过分子动力学模拟揭示NC在塑化过程中的微观结构变化.结果表明,NC/NG共混体系的储能模量(G′)和损耗模量(G＂)随塑化时间逐渐增大,且G′逐渐接近并超过G”,二者最终趋于稳定,此过程中体系的某些与氢键有关的红外特征频率向低波数移动.分子动力学模拟表明,在NC/NG共混体系塑化过程中,NG分子的空间位阻作用使NC分子链自由体积增加;另一方面NG分子与NC分子形成的氢键替代了NC分子内氢键,使NC分子链内部作用力减弱,回转半径增大.     

煤油液滴在富氧燃气中不稳定燃烧的数值研究

采用数值分析的方法,对富氧燃气中的煤油液滴的不稳定燃烧过程进行了研究。采用一维轴对称N S方程,考虑了高压实际气体物性和液滴/气团表面气液平衡。计算中空间和时间尺度分别为μm和μs的量级。结果表明,液滴在接近超临界点时,物性的快速变化会引起一定频率的自发振荡;超临界气团对不同压力振荡频率的响应不同;煤油蒸汽的消耗速率对压力振荡的响应不同于蒸发速率的响应,热量释放对压力振荡也具有明显的响应。     

湍流燃烧的动态自适应直接数值模拟

为了能以较低的计算成本分辨多尺度的湍流燃烧过程,发展了基于动态自适应网格技术的湍流燃烧直接数值模拟方法。在氢气/空气层流预混火焰传播的模拟中,准确计算出了火焰传播速度,表明该方法具有直接求解火焰以及精确捕捉火焰传播过程的能力。在衰减的各向同性均匀湍流的模拟中,借助FFT分析获得了合理的湍动能谱线随湍动能衰减的变化规律,表明该方法能够直接求解湍流。由于在实际应用中,点火发生的位置与低温机理的速率相关,因此在氢气/空气湍流预混火焰中研究了湍流对低温机理的影响,发现湍流输运以及湍流涡团间强烈的拉伸和剪切对低温机理有明显的加速作用,能显著增强放热。     

The Response of the Middle Atmosphere to Solar Cycle Forcing in the Hamburg Model of the Neutral and Ionized Atmosphere

This paper studies the response of the middle atmosphere to the 11-year solar cycle. The study is based on numerical simulations with the Hamburg Model of the Neutral and Ionized Atmosphere (HAMMONIA), a chemistry climate model that resolves the atmosphere from the Earth’s surface up to about 250 km. Results presented here are obtained in two multi-year time-slice runs for solar maximum and minimum conditions, respectively. The magnitude of the simulated annual and zonal mean stratospheric response in temperature and ozone corresponds well to observations. The dynamical model response is studied for northern hemisphere winter. Here, the zonal mean wind change differs substantially from observations. The statistical significance of the model’s dynamical response is, however, poor for most regions of the atmosphere. Finally, we discuss several issues that render the evaluation of model results with available analyses of observational data of the stratosphere and mesosphere difficult. This includes the possibility that the atmospheric response to solar variability may depend strongly on longitude.