面对面呼吸飞沫传播和防护的流体力学初步分析

针对SARS-CoV-2疫情,围绕病人和戴防飞沫面罩的健康人面对面呼吸状态下飞沫的流动传播问题,利用计算流体力学方法进行了数值模拟。首先采用二维非稳态不可压缩雷诺平均N-S方程描述平均流场,计算区域采用H型结构网格拓扑结构,将多相流的欧拉模型用于描述空气-飞沫流动,湍流脉动采用RNG k-ε湍流模型。计算获得了呼吸飞沫喷射速度、粒径和入口含量对飞沫流动传播的影响规律,分析了水平传播线和垂直传播线的飞沫浓度分布。研究表明:呼吸飞沫喷射速度、入口含量和流动传播速度、浓度分布呈正相关性,粒径主要影响飞沫流动传播的浓度峰值大小;呼吸飞沫跟随空气流动先以水平传播为主,后转变为以垂直扩散为主,扩散过程会形成"猫眼"状飞沫云团;呼吸飞沫在气流作用下侵入到防飞沫面罩内形成旋涡,导致防飞沫面罩的失效,因此,防飞沫面罩必须结合口罩共同使用。     

人体代谢耗氧模拟装置的改进设计

为对现有环控生保系统地面验证设备中人体代谢耗氧模拟装置进行改进,针对第1套分子筛耗氧模拟装置气密性不良、耗氧过程中舱压波动大、耗氧效率较低等问题进行分析、计算,提出对空压机及设备管路、工作流程的改进设计方法。测试试验结果证明：改进后的耗氧模拟装置能够满足空间站地面试验的气密性要求,耗氧过程对舱压的影响较改进前降低数十倍,耗氧浓度建立时间由30 min缩减至5 min,为环控生保系统地面验证提供了可靠保障。     

天宫二号碲化锌晶体生长

在天宫二号飞船综合材料实验炉六工位采用碲熔剂法生长了碲化锌晶体,生长时最高温度为800℃,以0.5mm·h^-1的提拉速度向炉膛内部提拉生长晶体.飞行实验后,用相同实验参数在地面进行了对比实验.结果发现,空间样品尾部有一个非常大的橙色结晶区域（约10mm×6mm×2mm）,而地面生长样品中碲化锌晶体尺寸仅为约3mm×3mm×1mm,空间生长的碲化锌晶粒尺寸明显优于地面.空间微重力环境下,由于毛细作用,空间样品的塞子处有Te和ZnTe的外延膜生成.而地面生长的锭条在塞子处只有零星点状气相生产物.因此微重力条件有利于碲化锌晶体材料的生长.     

Materials Experiment on Tiangong-2 Space Laboratory

During the China's Tiangong-2 (TG-2) flight mission, the experiments of 18 kinds of material samples were conducted in space by using a Multiple Materials Processing Furnace (MMPF) mounted in the orbital module of the TG-2 space laboratory. After the experiments of 12 kinds of samples of the first and second batches were completed successfully, astronauts packed and brought them back to the ground by ShenzhouⅡ spacecraft. By studying processing and formation on semiconductor and optoelectronics materials, metal alloys and metastable materials, functional single-crystal, micro-and nano-composite materials encapsulated in sample ampoules both in space and on Earth, we expect to explore some physical and chemical processes and mechanism of the materials formation that are normally obscured and therefore are difficult to study quantitatively on the ground due to the gravity-induced convection, to obtain the processing and synthesis technology for preparing high quality materials, and lead to the improvement and development of materials processing techniques on Earth, and also develop the experiment device and comprehensive ability for materials experiment in microgravity environment. This report briefly introduces the main points of each research work and preliminary comparative analysis results of 12 samples carried out by scientists undertaking research task.     

空间碎片天基监测图像仿真研究

空间碎片天基光学监测可以有效弥补地基监测的时空覆盖缺陷.目前天基观测数据不足甚至没有数据,这给监测系统研制、数据处理算法研究及软件系统研发和验证造成了一定困难.因此,研发能够为相关研究提供空间监测图像的空间碎片天基监测图像仿真软件系统具有重要意义.本文根据天基监测图像的特点,研究基本算法,设计仿真流程,给出仿真图像并对结果进行分析.为得到符合实际观测场景的高精度仿真图像,软件系统采用瞬时惯性坐标系;基于Tycho2星表提出了采用基于索引文件的快速星表查询方法来生成背景星图;利用两行根数（Two-Line Element,TLE）数据集仿真空间碎片观测值;并对结果图像中目标的运行轨迹进行分析,得出天基监测空间目标的成像特性.仿真结果表明,该仿真系统能够针对不同观测条件和观测平台,在兼顾精度与时效性的情况下,获得较为真实的空间碎片天基光学系列观测图像.     

Influence of the Ionosphere on the Observation of the Mid-Latitude Pi2 Pulsations at the Global Scale

Results of our investigation showed that occurrence frequency of Pi2 over a 24 hour period undergoes seasonal variations in time coincidence with foF2. In the winter months, at sunrise and sunset (when foF2gradients are the largest) the observation probability of these oscillations is minimal. At periods of summer solstice when the F2-layer persists almost round the clock, no effect of Pi2 pulsation attenuation is observed at sunrise and sunset. The pulsation amplitudes behave in a similar manner. Results of this study suggest the conclusion that the propagation of signal from the Pi2 sourse into the mid-latitudes, and also the parameters of these pulsations are essentially affected by electron density in the ionospheric F2-layer.     

密闭空间内氢气和二氧化碳甲醇化系统的非均相模型及反应特性

在载人密闭空间内通过电解水方式为乘员供氧会产生副产物氢气（H₂）。此外,乘员还呼出二氧化碳（CO₂）。将H₂和CO₂催化合成甲醇（CH₃OH）是消除载人密闭空间内富余H₂和CO₂的最优方式之一。对其开展反应过程建模及反应特性研究有助于进行反应过程的控制,更好地维持载人密闭空间内的大气平衡。本文采用微元法建立了H₂和CO₂催化合成甲醇的物料计算模型和温度一维非均相模型,研究了不同反应压力、冷却介质温度以及入口反应气体中CO₂与CO比值等反应条件下的反应特性变化规律。结果显示,反应压力的增加、冷却介质的温升以及入口气体中CO₂与CO比值的减小均能促进各反应速率增加,进而使得H₂和CO₂消除量增加、甲醇合成率上升以及催化剂和反应气体最高温度上升。在保证反应速率增加且催化剂最高温度不超过合理反应温度区间的最大值573.15 K时需维持反应压力不大于8 MPa,冷却介质温度不高于538.15 K以及CO₂与CO比值不小于1。     

三层月壤模型的多通道微波辐射模拟与月壤厚度的反演

由月球表面数字高程试验性地构造了整个月球表面月壤厚度的分布.根据Clementine探月卫星的紫外-可见光光学数据,计算了整个月球表面月壤中FeO+TiO2含量分布,给出了整个月球表面月壤介电常数分布.由月球表层温度的观测结果以及月壤的导热特性,给出了月尘层与月壤层温度随纬度分布的经验公式.在这些条件的基础上,建立了月尘、月壤、月岩三层微波热辐射模型.由起伏逸散定理,模拟计算了该月球模型多通道辐射亮度温度.然后,以此辐射亮度温度模拟加随机噪声为理论观测值,按三层模型提出了月壤层厚度反演方法.由于高频通道穿透深度小,由高频通道的辐射亮度温度按照两层月尘-月壤微波热辐射模型反演月尘层与月壤层的物理温度,再由穿透深度较大的低频通道辐射亮度温度反演月壤层厚度.对于反演的相对误差也进行了讨论.      

00Cr17Ni14Mo2不锈钢的性能研究

本文研究了00C r17N i14Mo2不锈钢材料的的性能,证明其具有很好的机械性能、焊接性能和耐腐蚀性能,从用户和研究开发的角度探讨了其在压力容器、化工装置等领域的应用。     

高超声速飞行器发动机热防护与发电一体化系统

在对高超声速飞行器的热防护和机载设备电能需求的综合考虑下,立足发动机能量管理优化,结合CO2的物性特点,提出了以超临界CO2为循环工质的高效热防护与高温发电一体化系统.此一体化方案可以在实现发动机热防护的同时,提供电能、并减少冷却用燃油流量.基于燃油为该一体化系统的唯一热沉,通过理论分析和计算,提出了两个一体化系统,通...