微气泡尾翼弹丸流场主动流控制研究

面向主动流控制研发了基于硅酮橡胶材料的气泡型微致动器及其阵列技术。首先分析了微气泡薄膜变形高度与压力的关系,并对微致动器阵列下的尾翼弹丸进行了空气动力学仿真。结果表明：该微致动器扰动弹丸流场边界层的分离;在弹丸上对微致动器进行合理阵列布置,能够有效增大射程和减小横向偏移。因此,通过微致动器对弹丸的致动作用,可以实现对弹丸飞行流场的有益主动控制,达到增升减偏等控制目的。     

超声强化铁碳微电解处理硝基苯废水

针对铁碳微电解处理有机废水时铁碳填料易钝化、难连续可用性的问题,采用超声波(US)-零价铁/活性炭(Fe0/GAC)微电解技术降解硝基苯废水。考察了铁碳填料连续使用性,考察了Fe0剂量、GAC剂量、废水初始p H值对US-Fe0/GAC降解硝基苯的影响规律。结果表明:不更换填料时,US-Fe0/GAC连续处理4批相同废水的硝基苯去除率均在90%左右;而在Fe~0/GAC处理下,4次硝基苯去除率依次为48%、36%、25%、17%。超声不仅维持了填料高活性使其能被连续使用,有效提高了Fe~0/GAC对硝基苯去除率。得到降解硝基苯的适宜操作条件为:Fe0剂量20 g·L~(-1),GAC剂量10 g·L~(-1),废水初始p H为4。在此条件下,反应80min,硝基苯的去除率可达93%,出水的可生化系数BOD5/CODcr为0.32,能满足生化处理要求。     

微气泡致动器技术在弹丸飞行中的应用

为研究不同的气泡高度对弹丸的影响,建立带有不同高度微气泡致动器弹丸的模型,对不同弹丸进行气 动仿真,分析带有不同高度的微气泡致动器对弹丸阻力系数所产生的影响,并计算出全弹道的飞行过程。仿真结果 表明：加装不同高度的微气泡对弹丸的飞行稳定性影响很小;相同马赫数、相同攻角情况下带有气泡致动器的弹丸 阻力系数小于普通弹丸,升力系数大于普通弹丸,能够有效地增大射程和减小横向偏移。     

水下航行体俯仰运动微气泡流形态及减阻特性试验研究

为研究水下航行体俯仰运动过程中,微气泡流形态及减阻特性的变化规律,采用自主设计的驱动装置、高速摄像系统和测力系统,在水洞中开展水下航行体俯仰运动微气泡减阻特性试验研究。基于该驱动装置,实现了航行体模型以正弦变化规律的角速度绕其头部转动;基于高速摄像系统,分析了微气泡流形态变化特性;基于测力系统,分析了俯仰运动过程中水下航行体流体动力特性及不同通气量下微气泡减阻特性变化规律。试验结果表明：较低通气量下,在水下航行体俯仰运动过程中,离散的微气泡始终均匀分布在航行体表面;随着通气量的增加,微气泡流密度逐渐增加,透明度逐渐降低,并最终融合成透明空泡;航行体俯仰运动过程中,其航行体轴向力系数和法向力系数基本呈正弦变化规律,且其周期与攻角变化周期基本同步;不同通气量下航行体轴向力系数的变化规律基本相同,均呈正弦变化规律,且随着通气量的增加,相同姿态下的航行体轴向力系数逐渐减低,并最终趋于恒定。     

局部通气空泡尾部微气泡流减阻仿真研究

基于欧拉-欧拉双流体模型开展了局部通气空泡尾部气泡流仿真及减阻特性研究。模型中建立了局部通气空泡尾部回射流泄气模型,并通过改进湍流耗散系数计算模型考虑了高气含量对两相作用的影响。通过将模型应用于轴对称体微气泡减阻试验,验证了多相流模型的准确性。通过开展不同工况下局部通气空泡流仿真,正确预示了空泡后回流区及其下游气泡分布...     

水下航行体俯仰运动微气泡减阻特性试验研究

为研究水下航行体俯仰运动过程中微气泡流形态及减阻特性的变化规律,利用自主设计的驱动装置、高速摄像系统和测力系统,开展水下航行体俯仰运动微气泡减阻特性试验研究。试验过程中,基于自主设计的驱动装置,实现航行体绕其头部按正弦规律作俯仰运动。研究结果表明：当体积流量系数较小时,水下航行体运动过程中离散的微气泡始终均匀分布在航行体表面;水下航行体俯仰运动过程中,轴向力系数、法向力系数、阻力系数和升力系数的变化规律类似,均呈正弦变化规律,且其变化周期与攻角变化周期基本同步;对于不同体积流量系数下俯仰运动的航行体,随着攻角的增加,其阻力系数均呈近似线性增加规律,减阻率呈逐渐线性减小规律。     

微气泡与聚合物对水下航行体减阻特性影响试验研究

为研究微气泡与聚合物对水下航行体减阻特性影响,采用微孔材料并基于高速摄像系统和测力系统,针对微气泡与聚合物共同作用下水下航行体减阻特性开展水洞试验研究。基于高速摄像系统对比分析了不同速度和通气量下微气泡流形态变化规律;基于测力系统对比分析了微气泡和聚合物共同作用下航行体减阻特性变化规律。试验结果表明：采用微孔材料的航行体微气泡流均匀分布在航行体表面,模型尾部微气泡流上漂现象较为明显,且上漂的微气泡始终为离散形态;对于未通气状态下的聚合物减阻,在相同来流速度下,减阻效果随着聚合物浓度增加而增大,但存在聚合物饱和效应,且饱和聚合物浓度值随着来流速度增加而减小;聚合物和微气泡联合减阻效率大于单独一种减阻方式;在来流速度较小时,聚合物溶液减阻率随着通气量增加而逐渐增大,但随着聚合物溶液浓度增加,微气泡减阻率差异逐渐减小并最终趋于一致。     

深小孔电解加工中工具电极端面氧化行为研究

管状电极深小孔电解加工中电极端面的氧化膜层是引起电极短路的主要原因。采用扫描电镜(SEM)分析了工具电极端面在单向正脉冲和正负脉冲加工后的形貌和成分,在此基础上对氧化膜层的形成机制进行了分析。研究表明:采用单向正脉冲加工时管状电极端面形成连续疏松的氧化膜层,其成分主要是C 和Si 的氧化物;工具电极的吸附作用是形成氧化膜层的主要原因;采用适当比例的正负脉冲加工可有效抑制氧化膜层的形成,对已形成氧化膜层具有去除作用,显著提高深小孔电解加工的稳定性。     

微凹坑超声电解滚蚀加工间隙多物理场特性及成形规律

针对径向超声能场滚蚀微细电解加工（RUR-EMM）间隙物理场变化复杂、能观性较差等问题,基于数值模拟方法,对加工中间隙多物理场耦合作用及变化规律进行研究。建立加工间隙内电场、两相流场、温度场、声场等多场耦合理论模型,通过数值仿真分析得出多场耦合相互影响变化规律、多场耦合下凹坑成型规律。研究结果表明：在振动频率20 kHz、振幅10 μm、加工间隙50 μm、工具阴极旋转角速度0.6°/s、电解液电导率7.9 S/m工况下,超声能场激励微细电解加工中,间隙内电解液周期性流入、流出加工区;电流密度随振动周期发生周期性变化;电解液温度随超声激励与电化学反应的综合作用升高;与滚蚀微细电解加工相比,RUR-EMM间隙内温度上升3.63%、电流密度提高1.45倍,间隙脉动流场有效促进了产物排出,RUR-EMM凹坑深度最大增加14.21%;微凹坑加工试验结果验证了理论模型的正确性,仿真与实际加工试验深度误差在17.07%以内。     

绝热剪切带内微孔洞演化规律研究

为深入了解绝热剪切带内微孔洞的演化规律,进而揭示高应变率加载条件下绝热剪切破坏的特殊规律,本文对D35钢进行了约束爆破实验,爆破后回收圆筒的微观观察表明,绝热剪切破坏要经过绝热剪切带内微孔洞形核、长大和相互联接形成裂纹等一系列演化过程.在Guduru P等人的测试结果和Li Shaofan等人数值仿真结果基础上,通过简化(剪切带内的温度分布为由剪切带中心向边缘线性降低,并最终降至与基体温度相同; 微孔洞的形核、长大受温度控制,长大速度随温度呈指数规律降低)对Timothy S P和Hutchings I M的模型进行了修正,修正后的模型可以定量的描述绝热剪切带内微孔洞的演化直至破坏的全过程,模型的描述与微观分析获得的实验结果有较好的一致性.     

平流层飞艇定点驻留控制分析与仿真

作为临近空间飞行器的一种,平流层飞艇越来越受世界各航空航天大国的重视。从平流层的环境特点出发,分析实现飞艇的定点驻留所需要解决的姿态控制、动力控制、浮力控制和位置控制等4类关键技术。然后,根据飞艇的运动特性,对飞艇的定点驻留能力进行仿真。     

PBAMO的非等温结晶行为研究

用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚3,3-二叠氮甲基氧杂丁环(PBAMO)在匀速降温过程中的结晶行为,结晶峰峰顶温度随降温速率的变化符合一阶指数衰减规律,结晶度在降温速率为2 ℃·min-1时达到最大,降温速率为5 ℃·min-1时,结晶速率达到最大.用Ozawa公式研究了非等温结晶行为,得到的Ozawa指数随温度的升高而增大,分为三个区域: (1) 温度小于14 ℃,Ozawa指数小于3; (2) 温度介于14～18 ℃,Ozawa指数介于3～4.12; (3) 温度高于18 ℃,Ozawa指数接近5.根据Kissinger公式计算得到的结晶活化能为59.37 kJ·mol-1.     

RDX晶体的破碎与细观断裂行为

研究了RDX晶体颗粒集合体的破碎以及单晶体的细观断裂行为。对三种RDX晶体颗粒的压制响应行为进行了研究,通过定义破碎比来描述晶体的凝聚强度和破碎程度。实验测定表明,商业级粗原料颗粒破碎比最高,约为1.53,最易破碎,而重结晶颗粒为1.47,球形化颗粒的破碎比最小,为1.17,最不易破碎。在压痕试验中,研究首次报道了RDX(210)面上的规则跳突现象。根据加载卸载曲线,计算了RDX的屈服应力为465 MPa,远低于压痕试验测定的硬度值550 MPa,进一步计算了加载卸载曲线的振荡应力幅值为8 MPa,其对应的压入深度为1 μm,即RDX晶体(210)面上规则跳突现象发生在约为1 μm的深度范围,文中讨论了这一深度值的意义。      

NEPE推进剂湿老化特性研究

开展了NEPE推进剂在不同环境条件下湿老化试验,监测了试验过程中推进剂的吸湿率、力学性能和稳定剂含量的变化.结果表明,吸湿严重影响NEPE推进剂力学性能.85%RH环境条件下,抗拉强度下降幅度可达70%.NEPE推进剂吸湿平衡湿度低,11%RH时仍有轻微吸湿.短期吸湿引起的力学性能下降可通过干燥手段恢复.湿老化速度与试件尺寸及暴露表面积有关.高温加速老化条件下,湿气加剧NEPE推进剂的化学老化,表明长期贮存有必要考虑湿气引起的不可逆化学反应.     

混合起爆药生产废水的“物化-生物强化”集成工艺处理技术

为了去除斯蒂芬酸铅、叠氮化铅、四氮烯等混合起爆药生产废水中高浓度的硝基酚类物质、Pb~(2+)等重金属离子、N_3~-离子等高毒性特征污染物,开发了"内电解-芬顿-混凝沉淀"物化预处理工艺,有效削减了起爆药生产废水的生物毒性并提高了其可生化性;为了实现混合起爆药生产废水的达标排放,开发了基于特效菌剂的"缺氧反应池-曝气生物滤池"生物强化处理工艺,有效地去除了预处理后起爆药废水中的高浓度化学需氧物质。工程应用结果表明:"物化-生物强化"集成工艺的应用可以实现混合起爆药生产废水的稳定达标排放,出水水质符合《兵器工业水污染物排放标准-火工药剂》(GB 14470.2-2002)要求,废水处理成本仅为73.6元/吨。混合起爆药生产废水的"物化-生物强化"集成处理工艺具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。     

有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料的流变性能

在液体燃料中添加高能固体硼粉是提高燃料能量密度的一种有效途径,但未经修饰的硼粉会急剧加大液体燃料体系的表观黏度,因而提高硼粉添加量的同时防止表观黏度的急剧增大,是当前固液复合燃料亟需解决的问题。为此,研究采用4种有机硅烷（丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷）对硼粉进行表面修饰,并通过扫描电镜（SEM）、接触角测定、X射线衍射（XRD）、动态激光散射（DLS）粒径分析、热重（TG）等对其进行了表征,研究了有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料的流变性能,考察了温度对有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料流变性能的影响。结果表明：有机硅烷修饰可去除硼粉表面的硼酸,硼粉表面特性从亲水性转变为疏水性;修饰硼中有机硅烷的含量低于1.5%,对硼粉热值影响不大;有机硅烷修饰硼添加到JP-10燃料中,当硼含量高达50%时,在25℃、剪切速率为100 s-1的条件下,表观黏度低于0.3 Pa·s,具有良好的流动性。在其它条件相同的情况下,复合燃料表观黏度大小与有机硅烷侧链烷基长短有关：丙基>辛基≈十二烷基≈十六烷基。有机硅烷修饰硼/JP-10复合燃料具有剪切变稀...