Development of thermal sensors and drilling systems for lunar and planetary regoliths

We consider some novel concepts for thermal properties experiments aboard lunar landers or rovers, that may lead to an improved understanding of both the structure of the lunar near surface layers and the lunar thermal history. The new instruments could be developed using the experience and heritage from recently developed systems, like the Rosetta Lander thermal conductivity experiment MUPUS and existing designs used for terrestrial measurements of thermal conductivity. We describe shortly the working principle of such sensors and the main challenges faced when using them in the airless regolith layers of the Moon or other airless bodies. In addition new concepts to create appropriate drill holes for thermal and other measurements in the lunar regolith are discussed.     

极高真空技术的发展

总结了极高真空(XHV低于10-9Pa的压力范围)获得和测量方法以及获得和测量极高真空的限制因素,描述了降低XHV系统器壁和元件(包括真空规或残余气体分析器)出气率采用的技术。     

平板型MLHP温度波动研究

环路热管(Loop Heat Pipe,LHP)是一种靠蒸发器的毛细芯产生毛细力驱动回路运行,利用工质相变来传递热量的高效传热装置。研制了一套平板式蒸发器、风冷式冷凝器的小型环路热管(MLHP),MLHP的毛细芯为500目不锈钢丝网,工质为丙酮,蒸发器、冷凝器以及所有管路均由紫铜制成。主要研究了平板型MLHP在不同热负荷条件下的温度波动特性,并重点研究了倾角以及充灌量等对MLHP系统温度波动的影响,且给出相应的合理解释。实验结果表明,平板式MLHP在2~3W/cm2热流密度区间范围内容易发生温度波动。     

燕尾形轴向微槽热管的流动和传热特性

建立了燕尾形轴向微槽热管传热和液体流动模型并进行了数值求解,计算了其最大传 热能力。模型考虑了气液界面剪切力的作用,分析了热管内气、液相流体压力和流速及弯月 面毛细半径沿轴向的变化特性,并讨论了热负荷对蒸发段端口毛细半径的影响,以及工作温 度和吸液芯结构对最大传热能力的影响。研究表明：弯月面毛细半径沿轴向非线性增加,在 蒸发段和绝热段变化较小,而从冷凝段开始急剧上升;热管内蒸气沿程压差远小于液相压差 ;液体的平均速度远小于蒸气的平均速度;沟槽热管的最大传热能力受工作温度和毛细芯结 构尺寸的影响较大;燕尾形底宽的增大或微槽高度的增加有利于提高热管的最大传热能力, 而蒸气腔半径对最大传热能力的影响不明显。同时,还通过实验验证了本模型的正确性。
     

旋转状态下带肋U形通道内换热的实验研究

用实验方法研究了涡轮叶片内带肋Ｕ形通道状态下的前缘、后缘及两侧面局部换热系数分布。结果表明,在旋转状态下此通道的努塞尔数随雷诺数的增大而增大。在进气通道的后缘和出气直通道前缘,努塞尔数随旋转数的增加而增加;在进气直通道的前缘和出气直通道的后缘,努塞尔数随着旋转数的变化出现几次反复。随着浮力数的增加,通道的平均努塞尔数是下降的。Ｕ形通道参旋转状态下的流动换热规律比静态下的复杂的多。     

变温热源内可逆布雷顿循环功率密度优化

计人工质与高、低温侧换热器的热阻损失，用有限时间热力学方法，导出了变温热源条件下内可逆布雷顿循环功率密度与压比间的解析式，借助于数值计算，研究了高、低温侧换热器的热导率分配和工质与热源间的热容率匹配对功率最大密度的影响。     

多层喷射沉积制备大尺寸耐热铝合金管坯的研究

采用多层喷射沉积工艺制备出了尺寸为Ф630 mm×250 mm×800 mm且质量较好的FVS0812耐热铝合金管坯,通过挤压获得了性能优良的大直径管材,并对管坯和挤压后管材的力学性能和微观结构进行了检测和分析.分析结果表明,多层喷射沉积制坯过程中,熔滴在沉积面的冷却速度约3.2×104 K@s-1～106K@s-1,熔滴凝固后在沉积坯中形成微细晶粒结构(200 nm～500 nm)和弥散分布的纳米析出相Al12(Fe,V)3Si(20nm～60 nm),使得沉积坯挤压致密后具有优异的性能.     

固体火箭发动机绝热层缺陷对药柱燃面影响的数值模拟

发动机绝热层人工脱粘层局部产生缺陷时,经柱燃面曲线偏离设计曲线,导致发动机２内弹道性能也偏离设计为了模拟这种缺陷对药柱燃面的影响,扩展了原通用坐标程序地计算范围,并又新增加了一些基本图形的算法。改进后的算法可适用于绝热层有或没有缺陷的药柱燃面计算。针对绝热层缺陷建立了三种燃烧模型,计算分析了缺陷类型、结构与位置尺寸对药柱燃面的影响,为分析绝热层有缺陷的发动机性能的基础。     

多斜孔壁气膜冷却绝热温比传热传质类比实验研究

采用传热传质类比的方法,对多斜孔壁气膜冷却的绝热温比进行了实验研究。多斜孔为规则的叉排形式,小孔与平板表面在主流方向上夹角α均为３０°。在吹风比为１．０～４．０的范围内,研究了具有不同展向间距比ｐ／ｄ,流向排距比ｓ／ｄ的实验板绝热温比分布;对实验数据进行分析比较,得出了孔距与排距的最佳比值,以及吹风比对绝热温比的影响。     

钛及钛合金表面耐磨热处理

综述了近年来为提高钛及钛合金表面耐磨性而采用的热处理表面改性技术,如渗氮、渗硼、离子注入、激光合金化等。讨论了每种工艺方法所获表面改性层的结构和性能特征及其适应范围。其中着重介绍了离子氮化和激光合金化工艺,比较了各自的优缺点,并提出了应进一步研究的方向。