Determination of thermal expansion coefficients for unidirectional fiber-reinforced composites

In the present work, the coefficients of thermal expansion（CTEs） of unidirectional（UD）fiber-reinforced composites are studied. First, an attempt is made to propose a model to predict both longitudinal and transverse CTEs of UD composites by means of thermo-elastic mechanics analysis. The proposed model is supposed to be a concentric cylinder with a transversely isotropic fiber embedded in an isotropic matrix, and it is subjected to a uniform temperature change. Then a concise and explicit formula is offered for each CTE. Finally, some finite element（FE） models are created by a finite element program MSC. Patran according to different material systems and fiber volume fractions. In addition, the available experimental data and results of other analytical solutions of CTEs are presented. Comparisons are made among the results of the cylinder model,the finite element method（FEM）, experiments, and other solutions, which show that the predicted CTEs by the new model are in good agreement with the experimental data. In particular, transverse CTEs generally offer better agreements than those predicted by most of other solutions.     

柔性热膜剪应力传感器水下测量温度修正

柔性热膜微传感器应用于流体壁面剪应力测量时,流体温度对传感器输出有很大影响,因此有必要对工作在非标定温度下的传感器输出信号进行修正补偿。重点研究了水下测量时传感器输出与水温的关系以及温度修正方法。通过分析传感器过热比和流体物理性质与温度的相关性,建立了流体温度与传感器过热比和标定系数的函数关系。在此基础上,提出了一种用于水下剪应力测量的温度修正方法,可以有效减小水温对传感器输出的影响。经实验验证,该方法可以使工作在25℃、28℃水温环境下的传感器输出值与其20℃标定值的相对误差从23．7％和37．1％回落到0．82％和0．83％。     

基于多场耦合的飞行器热环境数值分析方法研究

新一代高超声速飞行器的发展给防热设计问题带来严峻挑战。根据飞行器热环境多场耦合特性,提出了一种基于多场耦合的热环境数值分析策略,并在此基础上发展了基于Navier-Stokes方程的流场CFD分析程序,通过有效的界面数据传递算法,实现了与结构有限元热分析软件的耦合,形成了基于流场与结构耦合传热的飞行器热环境多场耦合数值分析方法。以典型圆管前缘为计算模型进行了程序验证,并对稳态和非稳态飞行环境下的流场与结构耦合传热特征和规律进行了数值分析研究。结果分析表明,该方法能够有效地刻画流场与结构之间的耦合传热特征和规律,预测和分析飞行器热环境的空间和时间分布特性,从而可为防热设计的选材和优化提供可靠的参考依据和分析手段。     

基于单片机的多点温度采集系统设计

随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展,其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出。为了实现多点温度数据的精确采集,采用了一种基于单片机AT89C52为核心的数据采集系统,该系统具有电路简单、功耗低、抗干扰能力强、可靠性高等优点,能够通过DBW热电阻变送器对热电阻随温度的变化而得到的模拟信号进行采集,并通过A/D转换器对模拟信号进行模数转换;同时实现基本的人机对话功能,包括使用按键设定温度报警阀值,通过LED数码直读显示检测点、温度等功能。其温度测量精度可达到1℃。     

激光熔敷氧化锆热障涂层微观结构研究

采用5KW连续CO_2激光器对Ni基高温合金上二次重熔NiCoCrAlY和ZrO_2陶瓷层进行了研究。结果表明:激光快速熔化和凝固获得定向外延生长、紧密堆积的柱状晶氧化锆陶瓷层。NiCoCrAlY结合层与柱状晶之间存在氧化铝层,保证了柱状晶与NiCoCrAlY层的联结。激光重熔ZrO_2层由四方相和立方相组成,经快速冷却由高温保留至室温。     

TC6钛合金普通退火热稳定性和高温性能研究

研究了TC6钛合金经普通退火处理后的热稳定性能和高温力学性能,并与双重退火、等温退火状态进行了对比分析。结果表明,普通退火状态TC6钛合金在300℃/5000h以下具有良好的组织和性能稳定性,不同温度瞬时拉伸、蠕变、持久等高温性能与双重退火和等温退火状态相当。经普通退火处理的TC6钛合金半成品可以满足飞机结构件的使用温度(300℃以下)要求。     

2D70铝合金热稳定性研究

2D70是可热处理强化的耐热铝合金,一般用在高温场合.以2D70铝合金自由锻件为对象,研究了热稳定化处理对合金室温、高温拉伸性能的影响,测定了合金的高温持久、蠕变性能,并观察了合金在这些高温试验条件下的组织变化.结果表明,2D70铝合金的耐热性较好,可在150℃长时使用,175℃以下时,合金的性能和组织变化都不明显;高温下合金的断口呈现沿晶断裂特征.     

离心力场下细微封闭通道内R12的热驱动换热研究

本文以试验的方法,研究了一种利用彻体力场下封闭通道内流体的热驱动循环流动来强化换热的新型冷却技术。主要讨论了封闭循环通道宽度d为1mm,氟利昂R12为工质的热驱动流动和换热特性,重点分析了随转速(即离心加速度)的变化,R12的热驱动流动和换热变化规律,以及热端壁面的温度分布及变化规律。研究结果表明:离心力场下流体热驱动流动和换热特点同重力场下基本相似;随着转速的提高,R12的热驱动强度不断增加,热端壁面温度逐步下降,同时热端壁面的温度梯度也逐渐降低;在转速为1140r/min时,总平均传热系数达到了1550W/m2·K。      

耐高温有机硅树脂的合成及其耐热和固化性能研究

以甲基和苯基氯硅烷为单体,采用水解缩聚的方法合成有机硅树脂,并对影响有机硅树脂合成的有关因素进行了研究。结果表明,当水解温度为70℃,控制水用量n(H2O)／n(c1)在8:1-5:1的范围内时,可合成出易溶于甲苯的有机硅树脂。红外光谱(IR)显示,合成的硅树脂含有端羟基。采用热失重法(TG)、热失重的微分曲线法(DTG)和马弗炉烧蚀试验研究有机硅树脂耐的热性能和室温固化性能,并对KH-CL和三乙醇胺两种室温固化剂对硅树脂的耐热性能的影响进行了对比研究。结果表明,在氩气气氛下,硅树脂具有很高的耐热性能,它的起始分解温度为400℃,热失重主要由400-500℃时"解扣式"降解和500℃之后的"重排"降解引起。但在空气气氛下,由于有机基团的氧化分解,硅树脂的耐热性有所下降。KH-CL可使硅树脂在室温条件下固化,固化后硅树脂的耐热性能提高。     

模拟涡轮叶片冷却通道的热驱动实验研究

在新型超级冷却技术机理研究的基础上,采用模拟涡轮叶片冷却通道的物理模型,对新型超级冷却热驱动换热特性展开实验研究。主要研究了旋转条件下,新型超级冷却的主要影响因素和热驱动换热特性。通过实验研究,结果表明:旋转速度、热流密度和冷气进口速度对新型超级冷却具有显著的影响,并且随着它们的增大,新型超级冷却的换热效果有不同程度的提高。