激波后高温高速流场中的传热特性研究

激波后高温、高速流场中的热力学与传热特性分析是直接涉及到飞行器热防护设计与传热分析的关键问题之一,借助于多组分、考虑非平衡态气体的振动以及激波与热化学非平衡态效应的守恒积分型Navier-Stokes方程组,并用高分辨率总变差减小(TVD)格式进行求解,计算与研究了Apollo工程AS-202返回舱再入地球大气层的6个飞行工况(飞行马赫数15.52～22.63)以及Huygens飞行器再入土卫六大气层的6个工况(飞行马赫数17.29～24.47),分析了不同工况下弓形脱体激波后高温高速流场的热力学与传热特性,计算得到了沿壁面的热流密度分布、温度分布以及Stanton数分布,并与国外相关飞行数据进行了比较,两者吻合较好.相关计算可以指导有关飞行器的热防护设计.      

氧化锆热障涂层在航空发动机上的应用和发展

介绍了氧化锆热障涂层(TBCs)的特性、制备方法及其特点,分析了TBCs在航空发动机上的应用情况,并对TBCs技术的发展做出了展望。     

高温化学非平衡湍流边界层脉动量象限分析

高超声速飞行器在较低空域以极高马赫数飞行时，表面会同时存在湍流与化学非平衡流动，但目前针对此类高温化学非平衡湍流边界层流动特性的研究工作还比较有限，对不同湍流特征的主导流动机制的认识还有待于进一步深入。选取高超声速楔形体头部斜激波后的流动状态，设置3种不同的壁面温度，通过直接数值模拟对比了不同壁温条件下的边界层参数分布特性，并采用象限分解技术分析了边界层不同象限流动事件对雷诺剪切应力、湍流热流、湍流质量扩散的贡献。结果显示：在整个边界层中上抛和下扫运动对雷诺剪切应力的贡献占优；冷壁效应会使得流向和法向湍流热流通量的主导流动事件在温度峰值两侧发生改变。O原子组分流向湍流组分扩散主要受到高质量分数流体慢速运动事件和低质量分数流体快速运动事件的影响，而法向湍流组分扩散则主要受到高质量分数流体向上运动事件和低质量分数流体向下运动事件的影响。     

GH163合金小管径管组件焊接工艺研究

高温合金在焊接过程中易产生裂纹、未熔合、焊缝表面氧化等缺陷。分析产生原因后 ,采取了一系列控制措施 ,减少了焊接缺陷的产生     

热处理对Bi超导带材微结构和J_C值的影响

采用粉末装管加工技术（Ｐｏｗｄｅｒ－ｉｎ－ｔｕｂｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）制备出了ＢｉＰｂＳｒＣａＣｕＯ／Ａｇ复合超导带材。研究了热处理对带材微观结构和临界电流密度（Ｊ＿ｃ）的影响。试验表明,合理的热处理温度范围为８４０～８５０℃,冷却速率为５０～１００℃／ｈ。     

1200℃高温环境下板结构热模态试验研究与数值模拟

高超声速飞行器高马赫数飞行时,翼、舵及垂尾等板形姿态控制结构将会面临极为严酷的高温环境,为了获得难于实测的结构在高温与振动复合环境下的热模态参数,本文将瞬态气动热试验模拟系统与振动试验系统相结合,建立了高温热/振联合试验测试系统,实现了高达1200℃热环境下矩形板结构的模态频率等关键振动参数的试验测试。同时,对矩形板结构的热模态特性进行了数值计算,并将试验结果与计算结果进行对比验证。试验中通过自行研制的耐高温陶瓷导杆引伸装置将结构上的振动信号传递至高温热场之外,使用常温加速度传感器对振动信号进行参数识别;并运用时-频联合分析技术对试验数据进行分析处理。本文所获得的高温环境(200~1100℃)下矩形板结构的模态频率的试验结果与数值计算结果取得了比较好的一致性,验证了本试验方法的可信性及可用性。本研究结果为高超声速飞行器翼舵结构在高温环境下的振动特性分析以及安全可靠性设计提供了重要的试验手段和参考依据。     

电弧离子镀Al扩散障结构及抗高温氧化性能研究

采用电弧离子镀技术(AIP)在HY3(NiCrAlYSi)涂层与镍基高温合金(K5合金)之间沉积一层Al薄膜经过马弗炉870℃加热1h形成Al2O3作为扩散障层,研究了Al2O3对HY3(NiCrAlYSi)涂层与基体的元素互扩散的阻碍作用和对涂层氧化动力曲线的影响。对于添加扩散障层前后的试样,进行循环抗氧化试验来评价其抗高温氧化性能,并用扫描电镜(SEM)分析氧化前后试样微观形貌和成分,用X-射线衍射仪分析涂层的相结构。试验结果表明:Al2O3有效阻止基体与涂层之间的元素互扩散,提高了HY3(NiCrAlYSi)涂层和K5合金的抗高温氧化性能。     

飞行器典型结构的热适配分体螺栓连接技术

由于复合材料与高温合金的热膨胀系数差异,导致在高温环境下采用高温合金机械连接件的复合材料组合构件发生预紧力降低。为解决高超声速飞行器热部件的连接难点、保证热结构的高温可靠性,对复合材料部件与高温合金螺栓的连接进行了研究。对一种采用分体式热适配螺栓的方法进行了相关的理论推导,采用典型单元进行的数值模型仿真表明了结果趋势的一致性良好。采用C/SiC局部端框的典型试验表明,这种新的连接设计在不改变以往常规连接强度性能的情况下,可以将820℃条件下的高温剩余预紧力由大约14%有效提升至80%。     

热处理对超细玻璃纤维棉毡性能的影响

超细玻璃纤维棉毡具有优异的隔热、吸音和过滤性能以及A级不燃特性,高温热处理对其性能有显著影响。采用离心喷吹法制备超细玻璃纤维棉毡,然后在100~500℃及大气气压下进行热处理。通过金相显微镜、电子万能材料试验机和耐驰导热系数测试仪分别对棉毡的显微结构、力学性能和隔热性能进行测试。结果表明,随着处理温度上升,超细玻璃棉毡的纤维直径增大,棉毡孔隙直径减小,质量损失增加,并在400℃以后变化幅度显著提升;超细玻璃棉毡的抗撕裂强度逐渐下降,并在处理温度为300℃以上时下降非常迅速;导热系数逐渐升高,在400℃前上升平缓,400℃以后上升速率增加明显。     

电解法和水解法制备纳米二氧化钛的对比研究

以四氯化钛为原料,采用电解法和水解法分别制备TiO2粉体。利用X射线衍射对TiO2粉体进行表征,并分析了制备方法、煅烧温度和制备条件对TiO2晶型的影响。结果表明,煅烧温度是影响水解法制备TiO2晶型的重要因素,但不影响电解法制备TiO2的晶型。而且,干燥方式影响电解法制备TiO2粉体的尺寸,TiO2粉体经室温冷冻干燥后的晶体尺寸比高温煅烧小。