Designing a power plant with highest efficiency:results from SFB 561

The goal of Collaborative Research Centre(SFB) 561 "thermally highly loaded,porous and cooled multi-layer systems for combined cycle power plants" is to expand the current technological and scientific knowledge on power plants in order to achieve total efficiencies of 65% in a combined cycle power plant in the year 2025.Therefore,the aero-thermomechanical,structural-mechanical,materials' scientific and production fundamentals for the development of steam and gas turbine components that are able to withstand highest thermal loads are being worked out within this SFB.This means for the gas turbine that combustion chamber outlet temperatures of 1520℃ at 1.7MPa are to be attained.In order to control these high temperatures,it is not only required to develop new materials' solutions,including thermal barrier coatings,but also to apply improved cooling techniques,as for example effusion cooling.This novel cooling concept is to be realised through open-porous structures.These structures can consist of drilled open-porous multi-layer systems or open-porous metallic foams.The development of graded multi-layer systems is also extremely important,as the grading will enable the use of coolant in dependence of the requirements.The live steam parameters in the high pressure turbine are expected to be increased up to approximately 700℃ with pressure of 30MPa.These elevated steam parameters can be encountered with Ni-base alloys,but this is a costly alternative,associated with many manufacturing difficulties.Therefore,the SFB proposes cooling the highly loaded turbines instead,as this would necessitate the application of far less Ni-base alloys.To protect the thermally highly loaded casing,a sandwich material consisting of two thin face sheets with a core of a woven wire mesh is used to cover the walls of the steam turbine casing.The current state of the research shows that by utilising innovative cooling technologies a total efficiency of 65% can be reached without exceeding the maximum allowable material temperature,thereby prolonging the life-span.      

平流层飞艇热力学模型和上升过程仿真分析

建立了平流层飞艇的热力学控制模型,并采用该模型对飞艇的上升过程进行了仿真分析。分析表明,飞艇上升过程中的热力学和动态传热过程对飞艇的浮力和飞行控制有重要影响;飞艇上升过程中,为保持艇内外压差,需维持较大的空气出流量,艇内气体随外界压力降低膨胀做功,飞艇会处于较大的超冷状态,飞艇与外界大气的对流换热和日照条件下吸收太阳热辐射能量,可减轻飞艇的超冷状态;飞艇上升速率越快,艇内外气体温差越大,飞艇超冷状态越严重,净静升力降低越大。     

基于构型项的飞机研制建模技术

飞机制造业的业务过程是一个复杂的、动态的、数据量大的系统工程.如何建立简单完整的产品研制模型一直是业务过程优化(BPI,Business Process Improvement)中的难题.通过借鉴波音公司关于飞机构型管理和产品结构模块化的相关思想,强调构型管理技术在飞机研制的全生命周期过程中的重要性,明确构型项(CI,Configuration Item)准确的数学定义.依据构型管理简化产品的信息模型和Petri 网(PN,Petri Net)描述、优化产品过程模型的特点,将Petri 网理论与构型项结合起来保证全生命周期过程中飞机研制模型的一致性和完整性.提出CI-PN模型来描述整个飞机研制的信息和过程模型,并给出对翼盒研制过程模型描述、分析和优化的实例.      

双喷管STOVL飞行器升力突降动态过程的三维数值模拟

针对双喷管短距/垂直起降(STOVL)飞行器升力突降问题,采用基于雷诺平均的k-ε湍流模型模拟STOVL飞行器气动流场,研究STOVL飞行器吸附力、附加升力对升力突降的影响.获得了稳、动态过程吸附力曲线,研究表明:吸附力由喷管外侧卷吸夹带流动产生的低压区决定,附加升力对升力突降的影响较小.在稳态过程无量纲高度小于3.5,吸附力占飞行器升力10%以上.对比稳、动态过程,发现动态过程吸附力大于稳态过程,在无量纲高度为2时,两者相差最大,为20.6%.主涡的运动和发展迟滞是造成稳、动态过程吸附力差异的原因.      

基于信道估计自适应算法的AVLC重发机制仿真

航空甚高频链路控制(AVLC)是下一代民航地空数据链甚高频数据链模式2(VDL2)的链路服务规程.为了提高AVLC重发控制效率、减少误重发,提出了基于信道估计的监督帧发送时刻自适应算法.在OPNET平台上建立了物理层、数据链路层和子网层VDL2架构;利用动态进程建模方法,建立了AVLC模型.通过对无监督帧、监督帧发送时刻静态算法和自适应算法分别建模,开展对比仿真,验证了监督帧重发控制对于提高VDL2性能的有效性和自适应算法较静态算法的优越性.实验结果表明,在宽范围的系数合理区间内,所提出的算法可有效增加吞吐量,缩小包延时,同时可增强系统稳定性.      

3D打印连续纤维增强复合材料研究现状综述

纤维增强复合材料因其优异的力学性能已被广泛应用于各工业领域,但由于传统制造工艺的限制,复合材料依然无法应用于一些具有复杂构型的结构。近年来,3D打印技术的快速发展有望实现复杂几何形状复合材料结构的有效制造,从而进一步拓展复合材料的应用范围。连续纤维增强复合材料3D打印技术的成熟应用对于中国高端装备的制造具有重要意义。从力学性能角度出发,对3D打印连续纤维增强复合材料的研究现状进行综述分析,重点分析了打印温度、打印层厚度、增强纤维类型、材料堆叠方式、纤维体积含量、打印扫描间距等工艺参数对复合材料力学性能的影响机制;讨论了3D打印复合材料在典型载荷下的力学性能及损伤演化规律,明确了影响/制约其力学性能的主要原因;介绍了3D打印复合材料的强度/刚度分析预测方法,并对研究发展趋势进行了总结和展望。     

基于层次分析法的自适应决策评价方法

为改善经典层次分析法(AHP)主观性强、权重系数固定不变的缺陷,根据被评价对象指标值矩阵所蕴含的客观信息,对经典的层次分析法进行修正,提出了一种基于层次分析法的可变权重决策评价方法。该方法能够根据被评价对象指标值的分布特征,对评价指标的权重进行动态修正,降低区分度不高的指标权重,提升区分度高的指标权重,从而提升层次分析法的客观性,并在一定程度上体现出稀缺性指标的导向作用。以合成孔径雷达图像降斑算法评价为例,验证了本文方法的有效性。      

阅读策略在听力测试中的运用研究

运用定量和定性研究的方法,分析总结了中国英语学习者在听力学习过程中使用阅读策略的情况,以及听力成功者和听力不成功者在听力测试过程中使用阅读策略的差异。研究结果发现,中国英语学习者在听力测试过程中使用阅读策略较频繁,听力成功者与不成功者在阅读策略使用上存在明显差异。     

气闸舱泄复压热力过程研究

为满足航天员出舱活动的需要,出舱活动飞船气闸舱在满足载人飞船密封舱一般要求外,还需经历泄压和复压两个热力过程。伴随气闸舱的泄复压过程,舱内空气因泄压而发生热力膨胀降温现象,因复压而出现热力压缩升温现象;复压用气瓶在气闸舱复压过程中压力急剧降低也出现降温现象,其降温程度将影响气闸舱复压后舱内温度水平。运用热力学方法对气闸舱泄复压热力过程进行分析,并通过地面和在轨飞行试验验证了分析的正确性,本文工作将为后续载人航天器气闸舱的热控设计提供参考。     

偏二甲肼液滴燃烧特性及影响因素实验研究

设计了一套密闭环境液滴燃烧实验系统,开展了不同实验工况下偏二甲肼(UDMH)液滴在四氧化二氮(NTO)环境中的着火燃烧实验,详细分析了UDMH单液滴着火燃烧特性,考察了燃烧室温度、压力、液滴初始直径及速度对燃烧过程的影响。结果表明,液滴燃烧经历了初始燃烧阶段,剧烈燃烧阶段和熄燃阶段3个过程。其中,初始燃烧阶段和熄燃阶段的持续时间均较长。燃烧过程中,燃烧火焰呈现出明显的双火焰峰结构,内层为规则的椭圆形分解火焰峰,外层为带有尾迹火焰的扩散火焰峰。增加燃烧室温度促使液滴表面与内部的燃料快速蒸发,形成了充足的燃料蒸气环境,有助于液滴的着火燃烧;燃烧室压力的增加加快了反应速度,减少了液滴生存时间;增大液滴下落速度导致液滴表面蒸发流率得到增强,更易产生足够的燃料蒸气,促进燃烧的进行,从而有助于液滴生存时间的减小。