高速气流总温探针恢复特性评估技术研究

总温测试精度是风洞测试与控制系统的关键指标,技术指标可高达0.1℃。实现该指标主要考虑高速气流造成的总温测试速度误差。为了实现总温探针性能的可靠评估和测试误差高精度补偿,设计了一种双层滞止罩总温探针,提出了总温探针恢复系数估计方法,并在引导试验风洞上开展了验证试验。试验结果表明:所设计的双层滞止罩探针比传统总温探针受流场干扰更小、具有更稳定的测试性能,所提出的总温恢复系数估计方法可以有效补偿高速气流造成的速度误差,其中常规总温探针恢复系数评估方法比现行工程方法补偿精度可提高8倍。研究结果可以在空气动力学地面试验设备推广应用,为风洞温度测试技术的进步奠定坚实的技术基础。     

燃烧场波系显示及燃烧区域诊断研究

燃烧场的流场诊断研究,有利于燃烧室的结构设计和燃烧状态的组织。研究主要采用激光纹影/阴影和差分干涉方法显示燃烧场的波系结构,并用羟基平面激光诱导荧光（OH-PLIF）方法诊断燃烧边界和核心燃烧区域,得到了清晰的燃烧场波系显示结果和燃烧情况的PLIF显示结果。将差分干涉/激光阴影和PLIF方法结合,可以考察波系结构与燃料燃烧的关系。研究采用了一种新型消相干技术的激光纹影,可以像常规纹影一样用刀口切割光源像,不会产生明显的激光散斑和衍射现象;同时在工程上将波系结构显示和PLIF进行同步诊断,也是比较有意义的工作。该工作对于超声速燃烧流场的研究具有参考意义。     

红外成像技术在金属模型转捩测量中的应用

金属材料由于传热快,温度在短时间内容易达到热平衡。因此,用红外热像仪测量金属模型转捩难度大。在中国空气动力研究与发展中心(CARDC)3.2 m低速风洞中,采用在金属模型表面喷涂隔热涂料的方法,用红外热像仪测量旋翼翼型的温度分布,通过温度跃变判断转捩位置。一般情况下,红外热像仪放置在试验段某个位置固定不动。模型改变攻角时,需要转动模型支撑机构,这样会造成红外图像中的模型位置发生改变,不利于比较不同攻角下的转捩位置。为解决该问题,在模型转动平台上设计了红外热像仪固定装置,实现了红外热像仪与模型的同步转动,解决了模型不同攻角状态下模型外形成像的差异问题。红外图像与实物坐标对应更为准确,获得的模型转捩位置更为精准。     

采用嵌入式技术的新型风洞测控系统设计

针对传统的风洞测控系统结构上的弊病,采用嵌入式技术提高风洞测控系统性能是必由之路.介绍了嵌入式技术在风洞测控系统中的典型应用,和基于嵌入式技术的风洞测控系统设计.     

连续式风洞大开角扩散段流动控制数值模拟

在连续式跨声速风洞中,大开角对抑制压缩机尾流扰动和提高换热器入口气流品质有重要作用,依靠设计经验和工程估算等传统风洞设计方法,无法对大开角扩散段流动控制进行有效设计。为增强大开角扩散段防分离能力,提高出口气流品质,降低损失,采用计算流体力学方法,结合适当的边界条件,对使用阻尼网进行整流的不同设计方案进行了模拟,从结果可以看到,阻尼网布置位置和开孔率对大开角段内和出口的流动状态有很大影响,第一层阻尼网应位于分离点之前,开孔率介于0.6~0.66,第二层阻尼网布置位置应靠近出口,开孔率介于0.56~0.66之间;最后对大开角段内的流动机理和压力恢复效率进行了探讨。研究结果表明:数值模拟能够得出较为合理的参数匹配,有效提高流场指标。     

Modeling of an isolated liquid hydrogen droplet evaporation and combustion

In this model, diffusive governing equations of Liquid Hydrogen (LH) evaporation and combustion were solved. The simulation reveals that, there exists a critical radius (a_cri) where radiation heat is equal to conduction heat (Q_rad = Q_cond) and a_cri is a function of ambient temperature during LH droplet evaporation process. Under pure evaporation condition, for large liquid hydrogen droplets (a > a_cri) radiation heat is dominant at a given environment temperature, but as liquid droplet size decreases, radiation heat becomes insignificant and thermal conduction will be dominant for liquid evaporation. When LH droplet is burned in a cold environment (T_∞ = 300 K), there are two films above the LH surface, Film I is from LH surface to flame front within which a dense hydrogen gas cloud is formed; Film II is from flame front to the free stream where oxygen is diffused inward to react with hydrogen. The flame front is located about 95 times of the droplet radius (r_f = 95a) and the flame temperature could rise up to 2077 K. When an LH droplet is immersed in a hot environment (T_∞ = 2050 K), the flame front is located at a similar distance to the LH droplet (r_f/a = 114) and flame temperature could go up to 3769 K.     

空间环境因素对涂层型自润滑关节轴承磨损寿命影响规律及机理

目的 探究典型空间环境因素对涂层型自润滑关节轴承寿命的影响。方法 通过非平衡磁控溅射技术在GE17型关节轴承表面沉积了H-DLC(含氢类金刚石)薄膜,并使用自主研发的关节轴承磨损试验机,分别在大气、真空、原子氧侵蚀、紫外辐照4种环境下,对关节轴承进行了全寿命试验,通过扫描电子显微镜和白光三维轮廓仪等仪器,对关节轴承内外圈磨痕进行了表征。结果 在不同环境下关节轴承磨损过程中的摩擦扭矩信号和摩擦面温度信号都可以作为轴承磨损失效的物理信号,但是温度信号的突变点要早于扭矩信号;在大气、真空、原子氧侵蚀、紫外辐照4种环境下,关节轴承平均磨损寿命分别为87.48、30.55、17.06、29.37 h,轴承在4种环境下都主要发生黏着磨损和磨粒磨损,在原子氧侵蚀后的轴承还存在一定的氧化磨损。此外,轴承内圈磨损比轴承外圈更加严重,轴承外圈更容易吸附大量球状磨屑。结论 真空环境导致轴承内外圈产生的摩擦热不能快速排出,因此轴承摩擦接触面温度较高,H-DLC薄膜性能下降,导致轴承磨损寿命大幅度降低,原子氧侵蚀会导致H-DLC薄膜部分氧化分解,在原子氧侵蚀后轴承磨损寿命进一步降低,而紫外辐照对轴承磨损寿命影响不大。     

基于激波原理的气体动态温度校准装置研究

基于气体介质动态温度校准需求,研制了一套基于激波原理的气体动态温度校准装置。针对传统激波管产生激波持续时间短无法激励温度传感器的问题,通过改造传统激波管结构,实现了激波过程后稳态温度气体持续流动,克服了传感器有效激励问题。为了实现快速响应温度传感器的高质量动态校准,通过激波过程温度幅值补偿研究,减小了温度幅值不稳定对于动态校准结果的影响。此外,通过激波非定常边界层对于温度的影响分析,得到了忽略温度随壁面参数变化的条件,提高了激励信号发生的可靠性。最后,基于试验手段对于校准装置的可溯源性进行了分析和验证,试验结果表明所研制的气体动态温度校准装置可以产生阶跃上升时间为1.6 ms,稳态幅值为320℃,持续时间为40 s的动态温度激励信号,基本满足温度传感器动态校准需求。     

基于热电偶的低速风洞气流温度误差补偿方法

低速风洞气流温度数据质量是影响风洞流场品质的关键,针对热电偶测量导热误差和辐射误差补偿方法开展了专项研究。具体基于传热学基本原理,开展了基于热电偶丝浸入长度定值导热误差补偿方法、周围温度相对变化率定值辐射误差补偿方法研究,得到了热电偶浸入长度和周围温度相对变化率与温度测试误差之间定量关系的仿真结果。为了对于误差机理分析和仿真结果进行验证,开展了风洞验证试验。试验结果表明：热电偶浸入误差实测结果与理论仿真结果基本一致,周围温度相对变化率ω<1,可以降低温度测量辐射误差对于温度均匀性影响7.12倍。所提方法对于气体介质条件下热电偶工程应用提供了有益探索和技术依据。     

间接原子吸收光谱法测定鸡蛋中碘含量

建立鸡蛋中微量碘测定的一种新方法--间接原子吸收光谱法。在抗坏血酸作用下,Cu2+被还原为Cu+,I－与Cu+反应生成CuI沉淀,利用此原理,测定上清液中剩余铜的含量,从而间接求得鸡蛋中碘的含量。实验考察温度、离心时间、反应时间、氧化剂用量及酸性介质对结果的影响,选取反应在30℃进行,离心时间10min,质量浓度1000μg/mL的抗坏血酸溶液0.80mL,酸性介质为pH4.0的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液。该法操作简便,线性范围宽,检出限低于1.0μg/mL,相对标准偏差为0.58%。该方法简单、快速,利用它测定食品中碘的含量,结果令人满意。