不锈钢方轨形靶PⅢ处理及流体力学模拟

对方轨形ＡＩＳＩ３０４不锈钢靶进行了氮的等离子体浸没离子注人（ＰⅢ）处理,试验结果表明,表面硬度明显提高,摩擦学特性也得到显著改善。其中上表面的改性效果明显优于侧表面。利用二维流体模型对注入过程中等离子体行为进行了模拟研究,结果表明：最大的注人剂量发生在上表面的中心区,在侧表面附近由于离子受到底面的竞争吸引,而使注入的剂量明显低于上表面,因而得到不同的改性效果。     

PIII方法制备的TiN膜的性能

用一种新型的等离子体浸没式离子注入技术(PIII),在Cr12MoV钢基体上制备了TiN膜,经XPS分析发现,膜中的组织为TiN、TiO2和Ti2O3。对有与无TiN膜的Cr12MoV钢试样进行对比,测定了维氏硬度,耐磨性以及磨痕。结果表明:TiN膜具有高的硬度和优良的抗摩擦性能。     

纯净靶激光等离子体力学特性的理论模拟

基于磁流体力学模型,对Xe、He、C、N、O、Ne、Al、Ar等元素在激光辐照下的等离子体力学特性进行了研究,并且以Al元素为例,研究了不同波长情况下的靶材烧蚀速度以及烧蚀压力的变化趋势.结果表明:在相同入射条件下,除Xe外,He、C、N、O、Ne、Al、Ar这几种元素的烧蚀压力比较接近,并且各元素的烧蚀速度的情况也大体相同,这样从增加火箭的有效载荷的角度考虑,采用大气驱动模式将是非常有利的.另外数值模拟结果还表明,随着入射光波长的增加,靶材的烧蚀速度、烧蚀压力单调下降并逐渐趋于平缓,尤其是当入射光波长小于某一个值时,这个变化非常迅速.因此,如果单纯从入射光波长角度考虑,波长越短将越有利于产生更大的推力.但短波长激光被大气散射严重,造成极大的能量损耗.因而在实际应用时,应该根据飞行器所处的不同飞行位置合理选择驱动光波长.     

Al/PTFE活性破片高速碰撞双层间隔铝靶数值模拟

分析Al/PTFE活性破片高速碰撞双层间隔铝靶作用过程,在AUTODYN-2D平台上采用光滑粒子流体动力（SPH）算法,对Al/PTFE活性破片撞击双层间隔Al靶板的过程进行了数值模拟,得到了双层靶板间距对后靶孔径及着靶速度的影响规律。在相同靶板厚度下,靶板间距为120 mm时,活性弹丸贯穿后靶板的孔径最大;80～120 mm孔径逐渐增大,120～160 mm孔径逐渐减小。弹丸前部分的着靶速度随着靶板间距的增加而减少,而后部分的剩余速度先递减,120 mm的靶板间距达到最小,随后递增。利用一级轻气炮加载Al/PTFE破片作用双层铝靶进行实验,验证数值模拟方法的有效性,活性破片的碎裂是由弹丸撞击产生的冲击波和稀疏波相互作用诱发产生,碎片云的爆燃反应增强了对后靶板的毁伤,使得活性破片对后靶板的毁伤效应增强。     

等离子体弧金属表面强化处理的数值模拟

给出了用有限元方法对金属材料等离子体弧金属表面强化处理过程数值模拟的数学模型。模型考虑了工件材料的热物理性质随温度的变化以及处理参数的影响。根据模型可以得出工件横截面的温度分布图像,可以预测强化处理的相变硬化层深度和硬化带形状,并可以据此优化强化处理的参数选择。通过与实验值的对比,验证了模型计算的合理性。     

碳靶电流对磁控溅射GLC/Ti薄膜结构及摩擦学性能的影响*

为改善掺杂Ti的GLC/Ti薄膜的摩擦学性能,采用非平衡磁控溅射技术在不同C靶电流下制备了类石墨碳基薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)对薄膜结构进行表征;采用纳米压痕仪测量薄膜的硬度及弹性模量;利用HSR-2M型高速往复试验机测试薄膜在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并用白光干涉仪观察磨痕表面形貌。结果表明:随着C靶电流的增大,薄膜的柱状生长趋势日趋明显,其致密性降低,sp~2键含量减小,石墨化程度和结合力降低,而硬度和弹性模量略增;随着C靶电流的增大,摩擦因数和磨损率均增大。因此,适当降低C靶电流可以提高磁控溅射GLC/Ti薄膜干摩擦条件下的减摩耐磨性能。     

基于方板对角拉伸试验模型的镀锡板起皱行为数值模拟

基于方板对角拉伸试验(YBT)模型,采用ABAQUS软件对不施加扰动力和不同位置施加扰动力下镀锡板的起皱行为进行了模拟,并进行了试验验证;通过逐级增加夹持宽度,研究了不同起皱高度下方板中心点的应变组合,并绘制镀锡板的起皱高度评定图。结果表明:模拟得到不同位置施加扰动力后方板垂直于拉伸方向的离面位移分布基本相同,扰动力施加位置不会造成起皱行为的显著差异;施加扰动力后,方板中心截面垂直于拉伸方向的离面位移分布模拟结果与试验结果相吻合,说明用扰动力代替实际影响因素的模拟方法是准确的;夹持宽度不同的方板中心点的拉应变与压应变都随起皱高度的增加而增加;在相同起皱高度下,随着夹持宽度的增加,方板中心点的拉应变和压应变均增大。     

二维倾斜方腔水自然对流分离过程模拟分析

以水为传热介质,对温差驱动的二维方腔内自然对流换热过程进行了模拟分析。利用流体流动与热量传递的无因次控制方程,采用热线及流线可视化方法,取相同Ra=5×107值,倾斜角为控制参数,讨论分析了方腔中的温度、流动及对流换热传输结构。给出了倾斜角对于流型、分离点、对流换热传输结构及高低温壁面的传热性能的影响。分析结果表明:当Ra=5×107时,随着的θ增大,双涡结构越来越明显,倾斜角度对于方腔的流动的流型,具有较大的影响;分离点从低温壁面下部开始形成,随着倾斜角的增大分离点沿着低温壁面向上流动,接着到达绝热壁面,最终到达高温壁面;温度梯度受θ变化的影响较大,不同θ时,产生温度梯度最大值的地点不同;高低温壁面的平均Nu在60°最大,180°时最小。     

基于计算流体力学数值模拟的板式换热器传热与流动分析及波纹参数优化

基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法对板式换热器整板和局部计算域进行数值模拟。建立1 000mm数量级冷热双流道的人字形板式换热器整板片的流动及换热计算模型,利用FLUENT软件对集中供暖系统中的水-水换热工况进行模拟研究,分析冷热流体在换热器中的流动形态以及换热情况;与此同时建立200 mm×200 mm冷热双流道的局部计算域模型,对不同波纹倾角β,波纹截距λ的板片单元进行模拟分析,根据波纹参数对板式换热器的流动及换热情况的影响优化波纹参数。结果表明,整板LPM77板片流道中流体分布十分不均,且人字形尖点和流道边缘处流速较低,湍流程度较小,换热效果较差;随着波纹倾角β增大,板片换热能力先增后减,极值点在β等于60°左右,流体的压降同样先增后减,然而压降的最大值点出现在60°之后。综合考虑换热情况以及流动压降,一般工况下波纹倾角β选择在60°左右较为适宜;随波纹截距λ增大,流体的换热性能以及流动压降均呈现降低趋势,波纹截距λ对压降的影响程度大于波纹倾角β对其的影响。