电弧加热器铜污染组分效应发射光谱定量研究

电弧加热器是研究飞行器气动热防护问题的重要地面试验平台,其采用电极放电加热获得高温气体的方式,会产生铜蒸汽粒子,并随同进入地面试验模拟的等离子体气流,产生电弧风洞地面试验铜污染组分效应。本研究利用发射光谱诊断技术,发展了一套电弧加热器高温流场组分在线诊断测量系统,开展对10 MW高焓叠片式电弧加热器铜电极烧蚀的在线测量,获得了铜原子浓度的实时测量结果。基于所选铜原子谱线,开展了对电弧加热器起弧过程和稳定工作过程的测量,同时分析了管式电极和环形电极下电极烧蚀的情况。研究结果表明：起弧瞬间,电极烧蚀较明显,管式电极的铜原子峰值浓度要明显高于环形电极;稳定工作后,环形电极铜原子烧蚀量迅速下降,并保持在一个较低水平（<10^-6）,管式电极仍然存在较高、不稳定的烧蚀,显示管式电极的烧蚀量要明显高于环形电极,且管式电极烧蚀量随着电弧加热器运行电流的增加而增加。基于该测量结果,建立了判定电极失效的直接判据,并用于保障电弧加热器运行安全。为研究电弧加热器电极烧蚀及地面试验铜污染组分效应提供了非接触式测量手段,目前,该测量系统已经作为电弧加热器的常规测试手段,提供电弧加热器高温气流的在线诊断。     

Inferring plasma flow velocities from photospheric vector magnetic field observations for the investigation of flare onsets

The amount of emergence and submergence of magnetized plasma and the horizontal motion of the footpoints of flux tubes might be crucial for the dynamics of the solar atmosphere. Although the rate of flux emergence and submergence can be observationally determined near the polarity inversion line (Chae et al., 2004), the same is not true for regions away from the PIL. Also, the horizontal motions cannot be directly measured in the solar photosphere. In this sense, the evolution of the photospheric magnetic field provides valuable information which can be used to estimate photospheric plasma flows since magnetic field and plasma are closely associated (frozen-in-condition). We used three methods to estimate the photospheric plasma motion from magnetic field observations. The methods were applied to photospheric vector magnetic field data of active region NOAA 9077, observed by the Huairou Solar Observing Station (HSOS) of the National Astronomical Observatories of China before and after the ‘Bastille Day’ flare on July 13th and 14th, 2000.     

激光等离子体天线的电磁散射分析

根据激光等离子体天线工作原理给出了电磁分析模型,以电场作为未知函数建立了频域体积分-微分方程,用脉冲基函数和点匹配函数的矩量法（MOM）将之转为线性代数方程组。求解中应用快速傅里叶变换（FFT）和共轭梯度法（CGM）,以降低所需计算机内存和减少CPU计算时间。算例表明：该法计算的结果与Mie级数解析解和其他文献结果吻合较好。     

应用等离子体抑制空腔噪声数值仿真研究

空腔在自由来流下将产生强烈的气动噪声,这种噪声会对飞机产生负面作用,需要寻求噪声控制方法抑制空腔噪声。等离子体是一门新兴的流动控制技术,可应用在噪声抑制方面。通过在空腔前缘、后缘以及底面10个不同的位置布置等离子体激励器,研究了等离子体激励对空腔噪声的影响。结果表明：等离子体激励可以降低空腔噪声,声压级最高降低约4 dB;降低了空腔离散噪声的峰值频率;在空腔前缘壁面施加等离子体激励,噪声抑制效果最好。     

Statistical study of electrostatic solitary waves associated with reconnection: Geotail observations

The role of waves in the dynamics of the magnetotail has long been a topic of interest in magnetospheric physics. The characteristics of Electrostatic Solitary Waves (ESWs) associated with reconnection have been studied statistically in the magnetotail by surveying the large amounts data obtained from Waveform Capture (WFC) which is an important component of Plasma Wave Instrument (PWI) on the Geotail spacecraft. About 150 reconnection events with WFC data available are selected, and approximately 10 thousands of ESW waveforms are picked up by hands for statistical study. The ESWs are observed near diffusion region and near the plasma sheet boundary layer (PSBL). Two kinds of waveforms of ESWs are observed: bi-polar and tri-polar pulses. It is found that the pulse width of the ESWs is in the order of 1–5 ms and the peak-to-peak amplitude is in the order of 0.1–5 mV/m. The amplitudes of ESWs are larger in the near-earth tail region than that in deep tail region. ESWs have been observed with or without guide magnetic field 〈By〉. The characteristics of ESWs in different reconnection region and under different strength of guild magnetic field, their possible generation mechanism will be discussed.     

薄板几何尺寸对等离子电弧加热弯曲成形的影响

主要研究等离子电弧加热弯曲成形过程中薄板的厚度、长度、宽度以及薄板扫描线距自由端的距离等对等离子电弧弯曲成形的影响。     

平板附面层等离子体流动控制的数值模拟

通过求解电场中的拉普拉斯方程和赫姆霍兹方程的变形形式,成功地将等离子体激励对平板附面层流动的影响,以体积力向量的形式引入到NS方程之中.借助求解的电荷密度,通过将计算结果与实验数据的对比,可确定德拜长度、最大电荷密度、形状因子等可调参数的取值原则,建立起平板附面层等离子体流动控制的数值模拟方法,为将等离子体流动控制方法应用于外流及内流场中的强剪切流动控制,奠定关键性的技术支撑.      

应用双镜头三维 LDV/PDPA 系统诊断液流模型流动特性方法

在双透镜模式三维激光测速系统的基础上,提出了在测量液体模型时修正入射光聚焦变形的光程角－位移补偿法。此方法使两个入射透镜的入射光在具有多层不同性质介质的模型中保持相交,并通过位移补偿使入射光相交在同一测量平面上,得到了与入射角、介质折射率及坐标架位移有关的补偿公式。利用实时三维ＰＤＰＡ系统对旋转水流模型进行了调整和测量,实验结果证明了该方法的原理是正确的,对解决不同折射率介质的液体流场及液－固、液－气两相流等流场特性的测量中存在的问题是可行的。     

基于特征值和特征向量的测量参数选择

研究了航空发动机气路故障诊断中测量参数如何选择的问题。利用发动机故障诊断矩阵,提出了基于特征值和特征向量比较不同测量参数选择系统之间优劣的简易快速算法,该算法可以从几何角度直观地展现整体解空间和解矢量的方向等变化情况。通过一个单轴涡喷发动机测量系统对比案例有效地表明:地面测试系统的最大与最小特征值比为33,机载系统的最大与最小特征值比为1008,在该单轴涡喷发动机气路故障诊断方面,地面测试系统比机载系统明显更有利于气路故障诊断。该算法可用于优化机载发动机测量传感器布局、台架测量系统中测量传感器布局,指导工程中测量参数的选择等。      

超声辅助等离子体中微细电火花加工技术研究

冷等离子体射流中微细电火花加工在一定程度上获得了比纯气体介质中更好的加工性能。然而由于放电脉冲能量小,造成放电间隙小,使得电蚀产物排出困难,短路、拉弧等不正常放电现象仍然频繁发生,严重影响了加工的质量和稳定性。为此,提出在工件上施加超声振动的方法以改善冷等离子体射流中微细电火花加工过程的稳定性,并探究其加工特性。针对电火花加工的击穿距离、材料去除率、表面粗糙度以及工具电极相对损耗率等工艺指标,进行了工艺试验。试验结果表明:工件施加超声振动以后,熔融的电蚀产物更容易从工件表面剥离;当以冷等离子体和压缩空气混合射流为加工介质时,超声辅助等离子体中微细电火花加工性能得以明显改善,材料去除率提高13%,表面粗糙度降低19%,电极相对损耗率降低13%。