Emergence of a Habitable Planet

We address the first several hundred million years of Earth’s history. The Moon-forming impact left Earth enveloped in a hot silicate atmosphere that cooled and condensed over ∼1,000 yrs. As it cooled the Earth degassed its volatiles into the atmosphere. It took another ∼2 Myrs for the magma ocean to freeze at the surface. The cooling rate was determined by atmospheric thermal blanketing. Tidal heating by the new Moon was a major energy source to the magma ocean. After the mantle solidified geothermal heat became climatologically insignificant, which allowed the steam atmosphere to condense, and left behind a ∼100 bar, ∼500 K CO₂ atmosphere. Thereafter cooling was governed by how quickly CO₂ was removed from the atmosphere. If subduction were efficient this could have taken as little as 10 million years. In this case the faint young Sun suggests that a lifeless Earth should have been cold and its oceans white with ice. But if carbonate subduction were inefficient the CO₂ would have mostly stayed in the atmosphere, which would have kept the surface near ∼500 K for many tens of millions of years. Hydrous minerals are harder to subduct than carbonates and there is a good chance that the Hadean mantle was dry. Hadean heat flow was locally high enough to ensure that any ice cover would have been thin (<5 m) in places. Moreover hundreds or thousands of asteroid impacts would have been big enough to melt the ice triggering brief impact summers. We suggest that plate tectonics as it works now was inadequate to handle typical Hadean heat flows of 0.2–0.5 W/m². In its place we hypothesize a convecting mantle capped by a ∼100 km deep basaltic mush that was relatively permeable to heat flow. Recycling and distillation of hydrous basalts produced granitic rocks very early, which is consistent with preserved >4 Ga detrital zircons. If carbonates in oceanic crust subducted as quickly as they formed, Earth could have been habitable as early as 10–20 Myrs after the Moon-forming impact.     

对流层特大暴雨天气对电离层变化的影响

研究气象活动对电离层变化的影响．利用时序叠加方法，通过对1958-1998年期间发生在武汉的5次特大暴雨天气事件对武汉上空电离层变化的影响进行分析，发现：(1)特大暴雨能够引起低电离层，fbEs和，f0Es参量较明显地减小；(2)特大暴雨对电离层F区寻常波描迹的最低虚高h′F和电离层等效峰高hpF的参量也有一定影响，且随着雨量的增大这种影响作用也会增加；(3)特大暴雨对电离层其他参量影响甚弱或没有影响．本文认为，特大暴雨天气事件对电离层的影响主要来自于动力过程，特别是特大暴雨激发的或相伴的大气重力波、潮汐波和行星波等长周期大尺度过程的作用．     

前体涡诱导双极限环摇滚流动特性的实验研究

通过摇滚/PIV/压力同步测量实验,对翼身组合体前体涡诱导的双极限环摇滚过程中流动特性及演化规律进行了系统的研究,并分析了前体涡诱导翼-身组合体双极限环摇滚的流动机理。实验结果表明,前体涡与机翼翼面流动的相互作用使模型在正负滚转相位处分别出现极限环摇滚运动;正负滚转相位过渡是模型运动惯性与气动力共同作用的结果。     

重型货物空投系统过程仿真及特性分析

建立了货物空投系统仿真计算模型,包括货台在舱内和舱外全过程的运动特性、降落伞拉直和充气过程的轨迹特性计算等,提出了伞群模拟和多吊带系统分析的新方法。结合目前已有的降落伞性能计算模型和物伞系统运动模型,对重型货物空投全过程进行了完整计算,开发了空投过程三维动画仿真软件,通过与试验数据的对比,表明本模型能很好地满足应用的需要。分析了空投速度、伞包安装位置和牵引比等因素对空投过程的影响,指出了实际系统的改进方向。     

激波风洞重模型气动力试验研究

在激波风洞上进行气动力试验时,风洞启动时巨大的冲击载荷使模型-天平受到充分的激励,从而形成惯性干扰力,并与真实气动力混杂在一起,甚至完全覆盖气动力,降低了试验精准度,使得试验模型的质量受到极大的限制。本文介绍了CARDC-dia.2米激波风洞进行大、重模型的压电天平气动力试验研究情况,包括天平设计、天平校准、惯性补偿和风洞试验等几个方面。研究结果表明:气动力试验模型质量可从过去的500g增加到8kg,模型长度可达1m。从而提高了激波风洞测力试验能力,能满足高超声速飞行器试验的需求。     

点燃式航空重油活塞发动机冷起动控制策略

针对点燃式航空重油活塞发动机低温起动困难问题,采取了空气辅助缸内直喷技术手段,开展了冷起动控制策略研究及试验验证研究,解决了-10 ℃发动机低温顺利起动问题。提取了影响冷起动的关键控制参数,并对其进行了规律研究,获得了环境温度对各参数的最优匹配结果及试验验证;定义了点燃式重油发动机的冷起动阶段,根据匹配和试验结果获得了关键参数与缸体温度的映射关系,设计了冷起动策略并进行了试验验证。结果表明:缸体温度在-10～20 ℃之间,最佳喷油提前角在上止点前50°~85°范围,最佳点火提前角为上止点前45°可以保证重油发动机平稳起动,起动时间小于3 s。     

二冲程点燃式直喷重油发动机小负荷试验

利用燃用轻柴油的二冲程点燃式空气辅助缸内直喷发动机,进行了转速为3000r/min、节气门开度为10%与20%下的小负荷试验,研究了点火及喷油参数对发动机性能的影响。试验结果表明:当节气门开度较小时,采用上止点前30°~40°点火提前角,饱和点火能量,稀混合气（过量空气系数大于1.1）及适度提前混合物喷射结束时刻的策略能够充分改善发动机动力性和经济性。随着负荷增大,点火能量影响程度减小,采用适度推迟点火提前角,偏浓混合气（过量空气系数小于1.0）及提前喷射结束时刻策略,增加燃油蒸发时间来充分发挥发动机动力性能,而采用饱和点火能量,偏稀混合气（过量空气系数大于1.15）能够大幅度改善发动机经济性及HC/CO排放。      

内混音速空气雾化重油喷嘴的试验研究

在横向气流中直射喷嘴雾化研究及超音速气流中喷嘴雾化研究的基础上,针对工业窑炉中烧嘴以重油(通常为油渣)工作的问题,设计和试验研究了内混音速气流两次空气雾化重油喷嘴,从原理上解决了喷嘴雾化细度(燃烧完全)和火焰长度(刚性)之间的矛盾。文中得出合理选择这种喷嘴的结构形式、几何尺寸以及混合腔压力,同时得出很好的雾化细度以及要求的火焰长度。结果表明,混合腔压力与供气压力之比应在0.60～0.70之间,所需压缩空气的压力为0.4MPa,所设计的喷嘴已投入使用。     

某重型燃气轮机放气活门及排气管路的改进设计

针对某重型燃气轮机放气系统放气活门在结构设计上存在的问题,经过分析和论证,提出了改进方案,通过计算验证了该方案可以实施。     

精确复现机翼摇滚运动的控制技术

为快速、精确地复现自由摇滚实验得到的机翼摇滚运动,在控制伺服电机的传统PID参数基础上增加了基准速度修正系数Kv,并将其视作PID参数的一部分,在此基础之上给出了一种PID参数的快速估计方法.利用该方法可以快速得到不同试验状态下控制伺服电机复现机翼摇滚运动的PID参数,提高了调试反馈控制量的效率.同时,发现在进行PID参数调节之前对速度时序曲线进行光滑化预处理,能为进一步进行PID调节打下坚实基础,提高电机驱动模型复现机翼摇滚运动的精度.最后,通过风洞试验对给出的方法进行了实验验证.