高速飞行弹丸诱导的三维爆轰波数值模拟

采用三维非定常化学反应控制方程组对驻定在带攻角高速飞行弹丸上的斜爆轰波流场进行了数值模拟。对流项和化学反应项采用时间分裂法,分别用TVD格式和基元反应模型进行处理。计算结果表明三维数值模拟可以更准确的描述弹丸飞行攻角对爆轰波的形成及结构的影响,是进一步研究超驱爆轰推进技术的重要手段。     

Ni-Fe-P 合金催化制备螺旋碳纤维

采用化学镀法在石墨基体表面沉积出Ni-Fe-P合金催化剂,通过SEM、XRD、EDX对合金催化剂进行分析表征.通过CVD法,以热处理后的Ni-Fe-P合金作为催化剂,噻吩为助催化剂,乙炔为碳源,反应温度为650℃条件下成功制备出螺旋碳纤维.研究发现所得产物全部为尺寸、形貌规整的双螺旋碳纤维,纤维长度达到毫米级,螺旋直径及单根纤维直径分别为2～3 μm、0.5～0.8μm.     

释放不同化学物质对电离层扰动的比较

在电离层F区释放氢（H₂）、水（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、六氟化硫（SF₆）、三氟溴甲烷（CF₃Br）、羰基镍（Ni（CO）₄）可以损耗局域等离子体电子密度,形成电子空洞,电离层电子密度的改变主要取决于释放物质的气态分子与电离层之间的离子化学反应.在电离层人工主动扰动实验中,应根据发射成本和扰动效果对释放物质进行选择.通过热力学原理和有限元模拟方法计算比较了上述6种物质对电离层的扰动影响.计算结果表明,6种物质中水的气化率最低,约为19%,其余5种物质都在60%以上,选择密度小的物质,例如H₂和CO₂,可以有效降低发射成本.另外,扩散较慢且化学反应较快的物质,例如SF₆和Ni（CO）₄,能够使得电离层电子密度减少得更多,并且受扰动区域更广、持续时间更长.     

进入火星大气的高温真实气体效应与气动加热研究

针对火星和地球大气分子热力学和化学行为的差异性,采用理论分析和数值模拟两种手段,研究探测器进入过程高超声速流动的分子振动激发、离解反应及热力学和化学非平衡等真实气体效应,获得不同气体模型条件下的高超声速气动加热规律,探究引起地火差异的根本原因。分析认为,探测器进入火星大气层的稀薄气体效应明显;激波层内发生CO 2气体为主的大规模离解,在极高温环境下O 2和CO也将离解;沿进入轨道的高超声速流动基本处于化学非平衡但热力学平衡状态;激波层内能量储存和分配模式因分子振动激发和化学反应而改变,分子振动激发会增强气动加热量,但均介于化学反应模型的完全非催化和完全催化壁结果之间;相同来流条件下CO 2介质高超声速气动加热强于空气介质,但真实的火星进入热载荷因大气稀薄而弱于地球再入环境。相关研究为我国未来火星探测器热防护系统设计提供技术支持。     

喷管性能的化学动力学分析

应用化学平衡流动和化学反应动力学的方法对某液体发动机喷管进行计算，得到了不同面积比下的燃气参数和发动机性能参数分布。小型液体火箭发动机的化学动力学损失比较大，性能接近冻结流动的结果。化学动力学损失主要产生在喷管初始膨胀部分，随着面积比的增加，化学动力学损失增大。     

镁合金表面保护膜的研究

介绍了镁合金表面形成保护膜的化学转化、阳极氧化、微弧氧化、电镀和化学镀这些表面处理方法的研究情况。通过对这些方法中化学处理溶液的性质、工艺特点以及膜层性能进行分析，指出了各方法存在的问题以及今后研究的方向。     

热处理状态对LD10 铝合金化铣表面质量的影响

为了解决运载火箭结构中口盖零件化铣后表面质量较差的问题,对LD10 铝合金板材的化铣加

工进行了试验研究。采取同批次、相同变形量、不同热处理状态(淬火+人工时效、淬火+过时效)的零件在相同

的化铣工艺参数下进行试验,并对零件的化学成分、金相组织进行了分析。理论研究及试验结果表明:LD10 铝

合金的化铣表面质量与加工前热处理状态有关,退火状态及淬火+人工时效状态的零件化铣后表面质量较好,

在不影响力学性能的前提下,可采用过时效处理提高化铣表面质量。

     

C/H/O/N/B体系气相燃烧化学动力学模型及计算研究

为了更加深入地研究硼粒子的点火和燃烧机理,在Pasternkck和Zhou的模型的基础上,通过补充基元反应和修正基元反应的动力学参数,建立起了新的C/H/O/N/B体系气相燃烧动力学模型,该模型包含31种组分,190个正反基元反应。采用新的模型对贫氧体系气相燃烧过程进行计算,并改变体系的初始温度及压强,研究其对平衡温度和硼的氧化物平衡摩尔分数的影响。计算结果表明:(1)体系平衡后硼元素主要以硼的氧化物形式存在,其中BO和BO₂的摩尔分数随反应时间的增加先升高后降低,B₂O₃的摩尔分数随着反应时间的增加而不断升高。(2)提高初始温度和压强不但能使体系的平衡温度提高,而且能缩短体系达到平衡的时间。(3)提高初始温度会使B₂O₃更多地解离为BO和BO₂,不利于硼燃料能量的完全释放,但提高压强会抵制B₂O₃的解离,从而会在一定程度上提高硼燃料的能量释放。      

电热解法快速致密C/C复合材料研究

该工艺以液烃为前驱体,多孔碳坯浸在液烃中一次完成致密化。沉积温度为800℃～950℃时,坯多经2h～3h致密,其密度达1.62g/cm^3～1.74g/cm^3。以环已烷为前驱体制备的C/C试样具有良好的耐摩擦性能,动摩擦系数为0.2～0.4,静摩擦系数为0.25,每次刹车磨耗的0.89um,满足高性能刹车材料的要求。此外,该工艺所需设备结构简单,工作尺寸放大不受技术性限制,是一种很有开发价值的低成本、快速致密C/C材料的方法。     

Standing window of oblique detonation with pathological behaviour

Standing of an Oblique Detonation Wave (ODW) on a wedge within combustor is the prerequisite of thrust generation for ODW engine which is regarded as a novel and conceptual propulsion device with hypersonic flight Mach number. Usually a standing window of ODW is defined as the wedge angle ranged from the ODW detached angle from wedge (upper limit) to the angle that a Chapman-Jouguet (CJ) detonation occurs (lower limit). For pathological detonation cases, however, the CJ detonation cannot be achieved, and thus the lower limit of the standing window of ODW should be revisited. In present study, two types of reactions in hypersonic incoming flow that include the behavior of pathological detonation, that is, the single-step irreversible reaction with mole variation and the two-step irreversible reactions with exothermic process followed by endothermic process, have been used for studying standing behavior of ODW. The steady detonation polar analysis of ODW is carried out for both reaction systems. The results reveal that the reaction with more mole decrement and the reactions with stronger endothermic process show the pathological detonation feature and therefore modify the lower limit of standing window of ODW. Three equivalent parameters are proposed to quantitatively measure the standing window range of ODW from points of view of thermodynamics, Mach number of incoming flow and heat effect of reactions. It is found that the standing window of ODW is determined by the specific heat ratio, the overdrive degree of detonation and the endothermic level of the hypersonic incoming flow, regardless of whether the detonation is pathological or not.