透平膨胀机使用同种工质时的决定性相似准则

在自行开发的以一元流动理论为基础的透平膨胀机性能预测方法的基础上，经过推导，获得了透平膨胀机使用同种工质时的决定性相似准则，即特性比、膨胀比及叶轮进口圆周马赫数中的任意两个，为组织同种工质的模化试验，也为进一步研究透平膨胀机使用不同种工质时决定性相似准则的选取奠定了基础。     

透平膨胀机使用同种工质的决定性相似准则

在自行开发的以一元流动理论为基础的透平膨胀机性能预测方法的基础上，经过推导，获得了透平膨胀机使用同种工质时的决定性相似准则，即特性比，膨胀比及叶轮进圆周马赫数中的任意两个，为组织同种工质的模化试验，也为进一步研究透平膨胀机使用不同种工质时决定性相似准则的选取奠定了基础。     

应用于透平机械的相似模化方法评述

为解决氦透平膨胀机的相似模化试验问题，本文首先总结了以往选取透平机械相似准则的方法，进而对这些选取相似准则组织透平机械模化试验的各种方法进行了评论，其中重点评术透平机械中应用具有不同绝热指数的工质进行模化试验的多种方法，为研究以空气代替氦气进行氦透平膨胀机性能试验的问题奠定了基础。     

新型氦气体轴承透平膨胀机的研制

着重介绍所开发的新型氦气体轴承透平膨胀机的主要设计参数及关键部件的结构，该氦气体轴承透平膨胀机用于空间环境模拟的氦制冷系统，在设计中，利用多目标优化程序获得了较好的热力性能及较高的失稳转速，同时还开展了不同工质的相似模化研究，以便更好地预测氦透平膨胀机的热力性能，为了测试透平膨胀机的热力性能及机械性能，进行了多次的常温空气试车及液氮级温度低温试车，试验结果及现场实际车结果表明氦气体轴承透平膨胀机具有优异的热力性能及机械性能，满足了神舟号飞船发射前的热真空试验要求。     

低温透平膨胀机两相工况的研究

对以空气为工质，液化度达6％的低温透平膨胀机的两相工况进行了研究。在低温装置中，采用处于两相工况的透平膨胀机，也许能达到相当高的液化度。因此，莫斯科鲍曼高等技术学校用比文献中更高的液化率，对透平膨胀机的两相工况进行了试验，评定了工作轮出口的气流构成，并确定了工质大量冷凝对向心机工作能力和效率的影响。     

透平膨胀机热力性能的理论预测

为解决实测透平膨胀机性能曲线的困难，同时也为奠定组织经济，有效地相似模化试验的基础，本文提出了一种较为完善的考虑了物性的以一元流动理论为基础的透平膨胀机性能预测方法，经与试验结果对比，验证了该方法的合理性和有效性。     

相似理论在高温气冷堆氦气压气机中的应用

根据相似理论推导出在不同工质条件下进行压气机模化试验的决定性相似准则数并加以敏感性分析,研究发现马赫数小于0．5时,绝热指数对模拟性能试验引起的偏差很小;在几何相似的基础上,只需使流量系数φ和压头系数ψ相等就能保证运动相似,从而保证模型与原型流动相似。研究发现氦气轮机部分工况下的低雷诺数会降低压气机气动性能和稳定性。在确定了压气机模化试验参数的基础上,由氦气压气机设计工况推导出使用空气进行模拟试验时压气机的特性曲线图,为氦气压气机的试验与优化设计提供了理论依据。     

Er2O3掺杂Gd2(Zr0.8Ti0.2)2O7陶瓷的物理性能

用固相反应法制备(Gd_1-xEr_x)₂(Zr_0.8Ti_0.2)₂O₇(摩尔分数x=0,0.2,0.4)陶瓷并测试其晶体结构、显微形貌和物理性能,研究了Er₂O₃掺杂的影响。结果表明,(Gd_1-xEr_x)₂(Zr_0.8Ti_0.2)₂O₇陶瓷具有立方烧绿石结构,显微结构致密,在室温至1200℃高温相的稳定性良好;Er³⁺掺杂降低了陶瓷材料的热导率和平均热膨胀系数,当x=0.2时,其1000℃的热导率最低(为1.26 W·m^-1·k^-1)。同时,Er³⁺掺杂还提高了这种材料的硬度和断裂韧性。     

低温透平膨胀机用全动压气体轴承的设计与试验研究

介绍 15 0m3 /h制氧机用中压低温透平膨胀机 (PLK - 8 33× 2 / 2 0 - 5 )在转子转速12 16× 10 4r/min (比额定超速 14 % )工况下 ,获得了全动压气体轴承稳定运转的良好效果。还对螺旋槽止推轴承的性能进行了研究。试验结果表明 ,在国产高速低温透平膨胀机中改用全动压气体轴承是完全可行的。     

低温透平膨胀机用全动压气体轴承的设计与试验研究

介绍150m3/h制氧机用中压低温透平膨胀机(PLK-8.33×2/20-5)在转子转速12.16×104r/min(比额定超速14%)工况下,获得了全动压气体轴承稳定运转的良好效果.还对螺旋槽止推轴承的性能进行了研究.试验结果表明,在国产高速低温透平膨胀机中改用全动压气体轴承是完全可行的.     

热电材料中的高熵结构设计

高熵合金的设计思想在诸多材料领域都有广泛的应用, 本研究从高熵结构对热电输运性质的影响出发, 着重讨论热电材料对高熵结构设计的一些要求。以CuInTe₂为实例, 提出了热电材料的高熵结构应当尽量减小晶格畸变, 尽量选择在不影响费米面结构的格点位进行高熵掺杂。依据这些准则, 设计的高熵化合物Cu_0.8Ag_0.2Zn_0.1Ga_0.4Ge_0.1In_0.4Te₂的室温热导率降到了2.1 W·m^-1·K^-1, 比基体材料降低70%, 最高ZT值达到1.02, 较基体提升90%。在二元化合物SnTe中进行了AgSbSe₂固溶, 其室温热导率降到1.3 W·m^-1·K^-1, 比基体降低80%以上。本研究表明, 遵循一定准则设计的高熵结构对于提升热电材料性能具有重要的意义。     

面向凝汽器检漏需求的多工质泄漏研究

凝汽器作为核电站重要的冷却设备，其密封性直接关系核电站的安全运行。本文模拟凝汽器真实工况(真空侧7500Pa，压力侧110kPa)，基于四极质谱仪搭建了实验系统，研究了不同量级漏孔(氦气等效漏率为10^-7～10^-1Pa·m³/s)下氦气、空气、SF₆三种气体介质的漏率。结果表明，在凝汽器工况下，所研究量级范围内气体介质漏率与介质种类无关，只与标称漏率有关。     

顶部点火下甲烷-空气预混泄爆特性研究

利用自主设计和搭建的1 m³矩形泄爆系统，开展了顶部点火条件下7%～13%浓度范围的甲烷-空气预混气体泄爆实验，研究甲烷浓度对泄爆过程中火焰演化和内部超压特性的影响规律，并结合压力时程曲线和火焰演化图像等进行机制分析，研究结果表明：浓度对甲烷-空气预混气体的泄爆特性有显著影响，在特定甲烷浓度下，容器内部超压出现双峰现象，在各浓度下均出现压力峰值P₁,而压力峰值P₂仅在浓度为9%出现。各浓度均出现的第一压力峰值P₁随着浓度的增加呈现先增大后减小的趋势，而该峰值出现时间的变化趋势却与之相反，两者均在甲烷浓度10%下取得极值。这一现象主要由初始火焰传播、外部爆炸、亥姆霍兹振荡和泰勒不稳定性等因素综合影响形成。仅在甲烷浓度9%出现由火焰与声波耦合作用诱发产生的声学峰值P₂,该峰值远大于压力峰值P₁;其主要由火焰和声压的相互促进与扰动触发热声耦合作用影响形成。火焰向下传播速度随浓度呈先增加后减小的趋势，在甲烷浓度10%时达到最大值，且稍富燃状态下燃烧速度总体较快。     

一种新的低温透平膨胀机优化设计方法

为了提高低温透平膨胀机的等熵效率，正确选择影响透平膨胀机性能的各主要参数（特性比u^-1,反动度ρ及轮径比μ）十分重要。为此，提出了一种新的基于遗传算法（Genetic Algorithm)的透平膨胀机优化设计方法，该优化方法无需给出显式的目标函数，无需求导和微分，可以方便地加入专家经验以提高搜索效率，并且在优化过程中可以全面地考虑约束条件，优化结果能够直接用于实际，应用该优化设计方法对一小流量低温透平膨胀机（用于逆Brayton循环制冷机）的设计变量进行优化，结果表明该优化设计方法是行之有效的。     

钠离子电池中空结构CoSe2/C负极材料的制备及储钠性能研究

过渡金属硒化物具有较高的理论比容量和良好的导电能力, 是钠离子电池潜在的负极材料, 但其在电化学过程中会发生较大体积变化, 循环寿命不佳, 发展受到了限制。为缓解上述问题, 本研究以金属有机框架材料ZIF-67为前驱体, 用单宁酸(Tannic acid, TA)将ZIF-67刻蚀为空心结构, 再通过碳化、硒化制备出以碳为骨架的纳米中空CoSe₂材料(H-CoSe₂/C), 相较于未经刻蚀处理的CoSe₂材料(CoSe₂/C), H-CoSe₂/C表现出更好的储钠性能, 特别是循环稳定性得到显著提高。50 mA·g^-1电流密度下, 经过350次循环, 可逆比容量保持在383.4 mAh·g^-1, 容量保持率为83.6%; 在500 mA·g^-1电流密度下, 经过350次循环后容量保持率仍能达到72.2%。本研究表明, 中空结构能够提供足够的空间以缓解材料在电化学过程中的体积变化, 进而提高电极材料的循环性能。     

透平膨胀机气体轴承多功能实验台

在一个气体轴承常温动特性实验台的基础上，改建成了一个常温低温、静动特性气体轴承实验台，以满足开发气体轴承透平膨胀机的需要。实际应用显示，通过应用该实验台可有效地掌握透平膨胀机气体轴承的多方面性能。     

B掺杂MnO2的制备及其电化学性能

用一步水热法制备B³⁺掺杂Birnessite-MnO₂负极材料,使用XRD,Raman,SEM,TEM,XPS和恒电流充放电等手段表征了材料的结构和电化学性能。结果表明,B³⁺掺杂前后的MnO₂都是由二维纳米片组装而成的花球,B³⁺离子掺杂使纳米片的厚度减小,从而缩短了锂离子和电子在材料内部的传输路径;掺杂适量的B³⁺离子,使Birnessite-MnO₂的电荷转移电阻显著降低。B³⁺掺杂比例为9%的电极材料,具有最优的电化学性能。在电流密度为100 mA·g^-1和1000 mA·g^-1的条件下,首次充电比容量分别为855.1 mAh·g^-1和599 mAh·g^-1,循环100次后仍然保有805 mAh·g^-1和510.3 mAh·g^-1的可逆比容量,容量保持率分别为94.1%和85.2%。     

粉末表面氧化对二氧化铀芯块烧结性能的影响

用SEM、XRD、BET和DSC TG、热膨胀仪等观察了UO₂粉末的形貌结构并研究粉末氧化前后的烧结性能,分析了UO₂粉末表面预氧化对二氧化铀芯块烧结性能的影响。结果表明,240℃×8 h是UO₂粉末预氧化表面改性的最佳工艺;粉末改性后表层为UO_2+x和少量U₃0₇,改性粉末压坯在氩气气氛中开始发生收缩的温度降低了530-600℃,平均线收缩率提高了1倍;在本氩气保护条件下,热膨胀试验后芯块的密度从8.52 g/cm³提高到9.44 g/cm³。采用本改性粉末,在1300℃×5 h/N2+5%CO₂-1500℃×1 h/H₂批试烧结,其密度达10.26 g/cm³,O/U比为2.013。     

制备方法对磷酸盐微晶玻璃结构和性能的影响

分别用熔融法和烧结法制备P₂O₅-Nb₂O₅-BaO-Na₂O-CeO₂体系磷酸盐微晶玻璃，用XRD谱和SEM观察表征其结构并测定其体积密度、显微硬度、介电性能、极化性能和储能特性，研究了制备工艺对其结构和性能的影响。结果表明，用熔融法可制备出结构更致密的微晶玻璃，使其体积密度和显微硬度提高和降低其介电损耗。当CeO₂添加量提高到1%(摩尔分数)时，用两种工艺都可实现微晶玻璃的结构致密化，并促进其结晶。结晶程度的提高可改善微晶玻璃的介电常数和极化性能。用熔融法制备的CeO₂添加量为1%(摩尔分数)的微晶玻璃样品其能量释放密度为13.5 mJ/cm³、储能效率为50.1%。     

氢化TiO2包覆核壳C/Fe3O4@rGO锂离子电池阳极材料

通过一种简便的方法制备氧空位缺陷的氢化TiO₂包覆核壳结构C/Fe₃O₄@rGO(H-TiO₂/C/Fe₃O₄@rGO)复合材料，作为锂离子电池(lithium-ion batteris, LIBs)高性能阳极材料。TiO₂在Li⁺脱嵌过程中体积膨胀系数约为4%,可缓解Fe₃O₄在充放电过程中的体积膨胀，提高阳极材料结构的稳定性。同时，通过氢化处理改善TiO₂较低的电导率(约1×10^-12 S·m^-1)。H-TiO₂/C/Fe₃O₄@rGO在0.3 A·g^-1的电流密度下循环200周次后比容量为867 mAh·g^-1,在1 A·g^-1的电流密度下循环700周次的比容量为505...