吸热型碳氢燃料再生冷却性能评估方法

吸热型碳氢燃料作为吸气式高超声速飞行器的再生冷却剂,冷却剂出口温度可达到750℃以上。碳氢燃料的冷却能力和抗结焦特性指标,是再生冷却剂的关键参数。在工程应用参数范围内,建立了吸热型碳氢燃料再生冷却性能综合评估体系,实现燃料热沉、结焦和流动传热性能的综合评估。燃料热沉采用热平衡法测量。作为参考:燃料温度600℃,热沉约2.0 MJ/kg;燃料温度750℃,热沉约3.5 MJ/kg。结焦采用层流流动阻力法进行定量测量,应用泊肃叶定律计算碳氢燃料结焦前后通道的当量内径,从而得到通道内结焦层的平均厚度。流动换热性能的评估方法是比较相同出口流体温度条件下不同燃料壁面温度沿轴向的分布趋势。以上吸热型碳氢燃料评估方法的建立,为研制吸热型碳氢燃料提供了有效的初步筛选途径。     

考虑煤油裂解效应的超声速燃烧室再生冷却过程分析

为了分析宽马赫数飞行条件下超声速燃烧室再生冷却性能以及考虑燃料高温裂解效应对冷却的影响,发展了具有一定通用性的超声速燃烧室再生冷却系统气-固-液传热分析模型,对燃烧室内流、冷却剂流动以及冷却结构进行了气-固-液传热耦合计算.燃烧室内流计算模型无需实验测量的静压数据以及总温/释热分布假设,通过直接求解质量、动量、能量守恒微分方程并结合燃料混合及燃烧模型来获得内流参数分布.同时对燃烧室壁面传热进行了计算,将冷却结构内冷却剂的流动、换热与燃烧室内流耦合,并且着重考虑了煤油作为冷却剂,其物态随温度、压力变化以及高温时出现的热/催化裂解吸热化学反应.基于实验数据发展了煤油热/催化裂解总包反应模型,对煤油热裂解和催化裂解两种过程的化学吸热性能进行了对比,研究了热/催化裂解效应对再生冷却的影响.     

基于航空公司运行成本和公平性的停机位指派

缩短航空器在飞行区的滑行距离,可以降低航空公司运行成本,减少大气污染物排放;而均衡各航空公司的滑行距离,可以提高航空公司在机场运行的公平性,提升航空公司整体竞争力。从航空公司运行成本和公平角度出发,建立基于航空公司运行成本最小化和运行最公平的停机位多目标优化指派模型。采用生物地理学算法对模型进行仿真验证,对随机指派、成本最低、最公平、公平指数小于0.1,公平指数小于0.2等五种情况的仿真结果进行比较。仿真结果表明：当公平指数小于0.1时,停机位指派不仅有效降低航空公司运行成本,并大幅度提升航空公司间公平性,说明该模型能够更好的对停机位指派进行优化。     

基于动态混合网格的鱼体巡游数值模拟

对鱼类等柔性变形体的数值模拟需要解决如下几个问题(1) 柔性体动态网格生成;(2) 基于动态网格的不可压流非定常算法.本文基于Delaunay背景网格插值方法,发展了一套快速生成柔性体变形的动态混合网格生成方法;对于不可压流问题,采用虚拟压缩方法进行求解,结合双时间步方法来处理非定常问题;最后数值模拟了鱼体巡游的非定常流动,分析了鱼体的摆动频率对力、功耗等流体动力学特性的影响.     

H2O对空间站5A分子筛CO2去除性能影响

为进一步研究分子筛CO2去除系统应用于空间站的工作可靠性和鲁棒性,针对空间站4床分子筛(4-BMS)系统中可能出现的湿度失效保护问题展开了实验研究.测试了两种载人航天分子筛材料TC-5A与PSA-5A,研究了不同相对湿度对CO2吸附性能的影响;比较了相同湿度条件下,进口气体CO2浓度、粒径及吸附温度的变化对分子筛吸附CO2性能的影响,采用不同实验方法探究了H2O和CO2在两种分子筛材料中的竞争吸附关系.结果表明:PSA-5A吸附CO2性能优于TC-5A,但对H2O的吸附率略低于TC-5A.H2O的存在对分子筛吸附CO2影响非常大,空气中相对湿度达到60%时,分子筛基本失去了吸附CO2的能力.此外,温度升高会造成CO2的吸附量显著下降,但对H2O的吸附量影响相对较小,尤其是当相对湿度较高时.这对中国未来长期运行的空间站分子筛CO2去除系统工作有效性与工作鲁棒性的评价具有指导意义.     

火星航天员既定之旅的未定之数

寂寞了,可以叫很多朋友来闹,一闹寂寞就会跑掉。而孤独与寂寞不同,孤独的滋味很苦,像不放糖的咖啡,孤独是闹不走的,因为孤独就住在心灵深处。当火星航天员组前往火星的时候,寂寞可以排解,可孤独就像沙漠里的一棵草,会让人绝望。怎样消解火星航天员的孤独,这是一个问题。而这个问题也只是"火星之旅"的众多问题的一个而已。     

国际空间站上的分析仪器——紫外可见分光光度计

2008年2月7日,亚特兰蒂斯号航天飞机搭载着欧空局研制的哥伦布舱升空,并成功地将其安装在国际空间站上。哥伦布舱装备了多种仪器设备,为人类进行科学研究提供了丰富的资源。哥伦布舱内搭载的＂生物实验室＂机柜安装了一台具有实时在线检测能力的分析仪器——紫外可见分光光度计,对空间生命科学实验的过程产物进行在线检测。     

时空中的流萤

人类对地球上的生命进行了长期而广泛深入的研究，目前人类已经走出地球。人类的信息已经跨越太阳系进入宇宙深处，而外星生物或者其信息进入地球的可能性也正在被人类关注和解读。有关的研究被不同学者命名为外星生物学、空间生物学、太空生物学、天体生物学、宇宙生物学、外星胚种学等等，这表明传统意义上的生物学研究范围确实有必要重新界定。但上述生物学新学科的命名，笔者认为都不够准确。有鉴于此，笔者建议生物学的总称采用宇宙时空生物学，其主要分支学科包括地球生物学、地外生物学、生命起源与分布学和生命星际迁徙学。     

发往宇宙的漂流瓶

深邃迷人的美丽星空，是人类自有文明以来无时无刻不着迷的对象。自从天文学家告诉我们宇宙有多么遥远、壮美之后。“和外星人联系”便成了许多人的梦想。在浩瀚宇宙的无限星系中，是不是有着和人类一样聪明、一样拥有文明的智慧生物呢？