用物理方法消除HMX粉料加料过程中静电的应用研究

提出了一种消除易燃高绝缘固体粉料摩擦生电的物理方法，主要是：研制特殊的复合介电涂层，调整其功函数使之与固体粉料的功函数相同或相近，同时减小复合介电涂层的电阻值到10^5-10^9Ω范围。将该复合涂层涂覆在与粉料摩擦的设备接触面上，可有效减少粉料的摩擦起量量，又可增大静电泄漏率。上述物理方法应用于自动加料系统中，消除奥克托金（HMX）粉料中的摩擦电，消电率达90％。     

航天器介质盘环结构内带电特性三维仿真分析

针对航天器内特定结构的内带电（IDC）问题,以航天器典型复杂介质结构——太阳帆板驱动机构介质盘环为研究对象,开展了地球同步轨道恶劣充电环境（Flumic3）下介质内带电三维仿真分析。通过Geant4实现电荷输运模拟,根据电荷守恒定律数值计算得到电场,在此基础上,研究了屏蔽厚度对介质内带电的影响规律,提出了根据屏蔽厚度调整入射电子能谱能量下限以提高计算效率的方法。仿真结果表明,盘环结构内带电最严重部位是盘环最外圈上层介质与金属导电环接触的上边沿;增加屏蔽厚度可以减缓充电风险,但是随着温度降低,屏蔽效果会随之减弱。在地球同步轨道恶劣充电环境（Flumic3）下,当温度低至183 K时,由于辐射诱导电导率成为总电导率的主导部分,从而增大屏蔽的同时也会降低介质电导率,导致即使3 mm铝屏蔽下仍可能出现接近10⁷ V/m的场强峰值。     

含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数

利用S参数反演与MG(Maxwell-Garnett)有效介质理论计算了含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数,考虑椭球体积分数和长宽比的影响,分析了两种等效模型的适用性。结果发现S参数反演对掺杂颗粒的形状和体积分数变化适应性较好,在所考虑的体积分数和长宽比下都能完美适用;而MG有效介质理论受体积分数和长宽比的影响较大,当椭球的长宽比为2、3或4时,其适用的最高体积分数分别为8%、4%或2%,因此随着椭球逐渐变扁,MG有效介质理论的适用范围会不断降低。      

高能电子辐照下聚合物介质深层放电实验研究

为揭示聚合物介质材料在连续能谱高能电子辐射下的深层放电规律特征,利用~(90)Sr放射源对聚四氟乙烯(PTFE)材料进行了不同条件的辐照实验。对采集的大量放电数据进行统计分析发现,电子辐照累积时间、入射电子通量以及温度都会影响介质的放电风险以及放电脉冲特征。高能电子对样品持续数天的累积辐照会降低介质自发放电的阈值条件,辐照后期放电更加频繁,但放电强度会减弱。入射电子通量越低时,放电风险越小;通量越高时,放电频率越高,高强度放电事件的发生概率也越大。温度主要通过影响介质的电导率而影响其深层放电特性,温度下降时介质本征电导率降低,充电电位和放电风险增加;一旦发生放电,放电电流脉冲的平均幅度也更大。     

多壁碳纳米管填充聚偏氟乙烯复合薄膜的介电性能

为提高多壁碳纳米管(Multiwalled carbon nanotubes, MWCNTs)与聚偏氟乙烯(PVDF)复合的相容性,对MWCNTs进行了三乙烯四胺(Triethylene tetramine, TETA)改性,FTIR表征证明了改性的成功;采用溶液浇铸法制备了改性前后的MWCNTS/PVDF复合薄膜,并测试分析了其介电性能.结果表明TETA-MWCNTs/PVDF复合薄膜的介电性能符合逾渗理论.当MWCNTs的体积分数为0.048时,100 Hz下TETA-MWCNTs/PVDF的介电常数高达3 209,是未改性多壁碳纳米管(U-MWCNTs)/PVDF复合材料介电常数的两倍.SEM分析表明,与U-MWCNT相比,TETA-MWCNTs能更好地分散在基体中,与PVDF之间的界面结合力更强,并可形成更加致密的逾渗网络.     

等离子体气动激励诱导空气流动的PIV研究

为了揭示等离子体气动激励与边界层相互作用的物理机制,作者进行了等离子体气动激励诱导空气流动的PIV研究.实验结果表明:毫秒、微秒等离子体气动激励诱导空气流动以“启动涡”和“壁面射流”的形式出现;当激励电压为12kV时,最大诱导速度约为3m/s;激励电压越大,“启动涡”和“壁面射流”的强度越大;脉冲激励的作用强度和作用范围要强于定常激励.该结论为提高等离子体流动控制的作用能力提供了指导.     

Coupled FEM Analyses on Electro-mechanical Problem of Electrostrictive Plate with Elliptical Hole

A detailed theoretical construction of general coupled 3D FEM analyses of anisotropic dielectrics is first presented by considering the electric body force and body couple moment. A 3D electrostrictive element is subsequently defined in ABAQUS user subroutine UEL and the post-processing of finite element method （FEM） results is realized by UVARM and dummy element method. Then the developed technique is used to solve the electro-elastic field of an isotropic electrostrictive plate with an elliptical hole subjected to electrical load. By comparing the coupled and uncoupled numerical results, the traditional uncoupled analytical method can cause a large error when the applied electric field or the electrostrictive performance of the dielectric is high, and thus the present coupled analysis is especially necessary.     

填充各向异性介质二维开口腔体散射特性分析

应用非重叠型区域分解法(DDM)结合有限元法(FEM)和边界元法(BEM)分析了填充多层各向异性介质的二维开口腔体横电波(TE)散射特性。对腔体外的区域采用BEM法分析,将腔体内的每层介质作为一个子域,用FEM法分析,各子域间通过传输条件进行耦合。分别计算了腔体中填充各向同性和各向异性介质时的雷达散射截面,数值结果表明了该方法的有效性。采用这种技术,大大地减少了对计算机内存的需求。     

不同压力下微秒脉冲表面介质阻挡放电流场实验

采用粒子图像测速（PIV）技术,在不同空气压力条件下,测量了微秒脉冲等离子体气动激励诱导流场的演化过程,分析了不同压力下的流场启动涡、流场结构和壁面射流.根据实验数据计算研究了诱导力随压力变化的空间分布趋势.实验结果表明:常压下和5500Pa压力下产生一个启动涡,19000Pa和11700Pa压力下产生两个启动涡.稳定流场结构随压力减少分别为L型、∽型和V型.压力减小,诱导流场对等离子体气动激励的响应时间减少,射流切向距离变短,距壁面法向距离增加.最大诱导力随压力降低减小,x坐标逐渐向表面介质阻挡放电（SDBD）激励器靠近.      

大气压空气纳秒脉冲等离子体气动激励特性数值模拟与实验验证

从机理出发,建立了考虑15种粒子和42个反应的二维等离子物理-化学模型,采用3段变步长方法,计算了纳秒时间尺度上等离子体放电特性与微秒、毫秒和秒时间尺度上流场的温度、压力与速度响应,并利用伏安特性、综合成像高速摄像机(ICCD)与粒子成像测速(PIV)实验对模型进行验证.结果表明:纳秒脉冲等离子体放电可以形成速率高达1.8×1010 K/s的局部快速温升,热源最强位置在上极板后端点;局部能量快速注入可引发压力场强扰动,形成以上极板后端点位置为中心且呈不均匀分布的压缩波和紧随其后的膨胀波,强压力扰动波形成初始阶段以当地声速快速传播,但很快即衰减为弱扰动波;压力扰动后的局部高温诱导局部流场形成涡结构,涡内流体平均速度为0.3 m/s.仿真和实验结果均显示,施加重频纳秒脉冲激励时,局部诱导涡与宏观热对流效果相叠加,使流体响应呈先垂直向上、再稳定斜向右上射流的规律.