加捻和编织工艺对聚丙烯腈基碳纤维电热元件电热辐射特性的影响

测试了几种编织工艺聚丙烯腈基碳纤维及其电热元件的电热性能,并进行了电热辐射机理分析.结果表明:编织工艺对碳纤维(毡)电热体及其电热元件的电热温升、阻温特性、热惯性均有较大影响;采用多股绳编织工艺,可以改善碳纤维电热元件的电热性能,降低其热惯性,同时也可降低电热体自身的表面负荷.编织工艺与电热辐射特性结合,可以实现温度的自我调节,提高碳素电热材料的温敏效应.     

空间低红外辐射液氮冷屏低温特性研究

应用低温冷屏蔽方法可以降低空间飞行器表面红外辐射强度。建立分层贮液及气流分离空间冷屏蔽系统模型,应用流场数值模拟参数计算对流换热经验关联式并获得不同边界对流换热系数,将对流边界条件代入稳态传热数值模拟过程并得到液相区及气相区表面温度分布规律。建立单元传热试验模型,应用当量分析法对试验模型天地一致性进行分析,结果表明:极端状态下分层贮液高度小于100mm时传热模拟表面最大温度92.9K,流场最大温度107K,试验最大温度180K,受当量辐射影响,试验温度梯度与模拟梯度外形相似但大于模拟温度梯度;试验当量辐射接近1592.6W/m2,地面液氮维持时间15min,空间维持时间大于30min;分层贮液模型能够使空间飞行器在特定时间段内表面温度低于100K,红外辐射强度低于0.5W/m2。     

辐射板强化喷管换热与红外抑制效果试验研究

试验研究了在发动机喷管中加装金属辐射板前后,喷管壁面温度、热喷流温度与喷管红外辐射特征的变化。结果表明,加装金属辐射板后,热喷流与喷管壁面之间的热量传递显著增强,热喷流中心温度降低,壁面温度明显升高,在90°方向上,热喷流3～5μm波段的红外辐射强度降低了38.5%。文中从热喷流、喷管壁面以及金属辐射板等相关部件的温度变化情况对红外辐射强度的变化原因进行了解释。      

持久蠕变试验用高温加热炉的改造

通过改变高温加热炉的炉膛、炉瓦和电热元件的形状、尺寸、规格及电热元件的布置方式和高温加热炉的供电方式,增加了高温加热炉的均热带,提高了高温加热炉的热效率和热稳定性能,最高加热温度达到了1200℃,高温加热炉的使用寿命也增加了。     

石油红外线加热保温装置

乌鲁木齐市建筑装饰材料厂研制成功石油红外线加热保温装置。该装置采用高稳定、寿命长、红外辐射力强的碳化可控硅发热元件,利用其红外辐射特性和热传导作用,采用加热器、无触点双向可控硅自动控温仪和组合式保温箱     

壁板结构热屈曲后模态特性试验

高速飞行器在服役期间面临着严酷的气动加热效应,热载荷会引起材料性能变化,会在结构内部产生热应力、热变形及热屈曲,从而改变结构的有效刚度,影响其动力学特性。针对铝合金壁板结构开展热屈曲后模态特性的试验,采用石英灯辐射加热方法模拟气动加热,利用热应变与温度的关系,获得了壁板结构热屈曲临近温度,进而选取屈曲前、屈曲后一系列温度状态开展热模态试验。试验结果表明,模态频率随加热温度的增加先降低,在临近屈曲温度附近达到最低值,热屈曲后随着温度增加又逐渐增加。由于不同阶模态对热载荷的敏感程度不一样,第3阶和第4阶模态在加热过程中发生交换,而模态阻尼随着加热温度的增加呈现增加的趋势。     

基于光谱的激光—MAG复合焊耦合机理分析

采用光纤式光谱仪,对激光—MAG复合焊等离子体辐射,进行空间分布200～1100nm间光谱采集。选取特定谱段辐射积分,给出其在紫外辐射(FeII)、可见光辐射(FeI)、红外辐射(ArI)各扫描层面辐射强度分布。进一步结合高速摄像,研究激光—MAG复合焊的耦合机理。研究结果表明,激光与MAG复合后,其等离子体在焊接电弧中心位置的辐射增强(其中紫外和可见光谱段更明显),形成一个辐射梯度较大的辐射增强区。FeI、FeII对应谱段的电弧辐射区间增宽,这种现象在激光作用的电弧前沿更明显。特定谱段辐射的面分布表明,激光—MAG耦合后,辐射在熔池附近及电弧中部的辐射增强,而在电弧上部的辐射减弱。耦合后的等离子体能量分布更集中于中心部位和熔池附近,复合等离子体Fe辐射区间的增宽,也为电弧稳定提供电离通道。耦合后等离子体辐射分布,使得激光复合焊焊缝成形改善、电弧稳定性增加。     

复合材料缺陷的脉冲热成像有限元模拟研究

针对脉冲红外热成像对复合材料的无损检测能力问题,利用有限元数值分析法模拟了脉冲加热红外成像无损检测过程。建立了"在复合材料上表面施加不同的热流边界条件",而在其下表面施加自然对流换热边界条件的有限元模型,研究了不同复合材料内部缺陷对材料表面温度分布产生的差别,具体研究了脉冲形状、脉冲加热时间、缺陷类型等因素对含有平底孔缺陷复合材料表面温差变化和对比度变化的影响。研究结果表明,缺陷深度越浅且越大,表面温差和对比度会越大;而热流量越大,表面温差越大,但对比度不变。该有限元模拟为研究脉冲加热红外热成像的复合材料缺陷检测提供了数值模型。     

YH—11高温高辐身远红外节能涂料

在工业加热炉中,工件是通过传导、对流和辐射综合传热方式获得热量的。但由于传导、对流传热需通过介质进行,因而会有很多能量损耗于加热介质和介质流动过程中。而辐射传热是以电磁波形式传递的,空气中的氧气和氮气对辐射很少吸收,能量损失很少,热效率较高。因此,近年来国内外都十分重视采用强化辐射传热即红外加热的途径来节省能源。红外辐射涂料(涂层)在红     

沧州市紫外线辐射强度变化特征及预报模型

利用沧州市气象站紫外辐射数据、常规气象观测数据,分析该地区紫外辐射强度的日、月、季节变化规律。结果表明沧州紫外A、B辐射日变化曲线均呈现"单峰型"分布特征,紫外A辐射比B辐射的季节变化特征更为明显。A辐射7月辐射总量最大达768.16 W/m2,而紫外B辐射的6月辐射总量最大达54.69 W/m2。对多个气象要素与紫外辐射强度进行相关性分析,最高气温、平均气温、正午太阳高度角、海平面气压四个因子相关性最高。     

基于太赫兹波的高分辨率空间电荷测试方法及系统

空间电荷的特性及分布状态直接改变介质内部电场的强弱,严重影响器件的电学性能。近年来,纳米材料和微纳电子器件飞速发展,在纳米量级乃至更小尺度上探测和掌握空间电荷的特征信息成为亟待解决的问题。为此基于脉冲电声法基本原理,设计并实现了一种基于太赫兹波和弹光取样技术的空间电荷分布测试新方法。基于应力双折射效应原理,设计制作了弹光取样传感器,并测试了性能。搭建了空间电荷测试系统,对定制硅PN结试样进行了测试,空间电荷区宽度随偏置电压的变化规律与PN结基本电学特性吻合。该方法采用全光学技术手段,克服了传统电子测试技术对系统带宽的限制,实验结果表明,该测试方法可以有效且可靠地将空间电荷测试分辨率提升至纳米量级。     

细水雾红外隐身技术的仿真分析及其试验研究

红外隐身技术采取改变或降低目标的红外辐射参数,以实现目标的低可侦探性。细水雾红外隐身是基于水雾颗粒的吸收和散射等作用衰减被侦测物体红外出射强度的隐身方式,细水雾颗粒特有的相变和水膜流动性能已在国外舰船领域得到运用。主要研究水膜厚度、水流速度和雾粒直径的变化对被试模型的红外辐射强度的影响。基于红外辐射理论、Mie散射理论和雾化喷嘴设计理论建立红外隐身模型,进行ANSYS仿真和MATLAB数值模拟分析,获得降低红外辐射特征参数,通过实验研究进一步验证模型的仿真结果。最后对实验数据进一步分析总结,确定细水雾红外隐身技术的特征参数。     

Possibilities of using modern infrared imaging devices for measuring the temperature of the lasing regions of solid-state lasers pumped with high-power laser diodes

The modern infrared imaging technique is applied to studies of the temperature fields and heat loads of Er:YAG laser crystals under conditions of optical pumping of these crystals with high-power (20 W) radiation from diode arrays with fiber outputs. It is shown that state-of-the-art infrared imagers operating in the range 8–14 μm can be efficiently used to monitor the near-surface temperatures in the lasing regions of solid-state lasers under high-power diode pumping. The possibilities of modern infrared imagers for evaluating the degree of heating of the lasing region in a laser crystal, the temperature distribution in this region, and the efficiency of operation of cooling systems and for preliminarily rejecting active laser elements have been demonstrated.     

Micro Model of Carbon Fiber/Cyanate Ester Composites and Analysis of Machining Damage Mechanism

Machining damage occurs on the surface of carbon fiber reinforced polymer(CFRP) composites during processing.In the current simulation model of CFRP, the initial defects on the carbon fiber and the periodic random distribution of the reinforcement phase in the matrix are not considered in detail, which makes the characteristics of the cutting model significantly di erent from the actual processing conditions. In this paper, a novel three-phase model of carbon fiber/cyanate ester composites is proposed to simulate the machining damage of the composites. The periodic random distribution of the carbon fiber reinforced phase in the matrix was realized using a double perturbation algorithm. To achieve the stochastic distribution of the strength of a single carbon fiber, a novel method that combines the Weibull intensity distribution theory with the Monte Carlo method is presented. The mechanical properties of the cyanate matrix were characterized by fitting the stress-strain curves, and the cohesive zone model was employed to simulate the interface. Based on the model, the machining damage mechanism of the composites was revealed using finite element simulations and by conducting a theoretical analysis. Furthermore, the milling surfaces of the composites were observed using a scanning electron microscope, to verify the accuracy of the simulation results. In this study,the simulations and theoretical analysis of the carbon fiber/cyanate ester composite processing were carried out based on a novel three-phase model, which revealed the material failure and machining damage mechanism more accurately.     

非金属超薄电加热板(膜)在电子产品加热技术方面的应用

碳纤维电热板采用非金属碳质材料,通电发热时直接将电能转化为热能,电-热辐射转换效率高,面状发热,发热速度快且均匀。文章介绍了电加热板的功能、特点、应用方法,并用实例介绍其在电子产品加热技术的热功率计算方法。     

Probabilistic approach for estimating heat fluid exit temperature correlation in a linear parabolic trough solar collector

This paper demonstrates a probabilistic modelling approach for establishing the correlation of Heat transfer fluid (HTF) temperature, obtained at the exit of a linear Parabolic trough collector (PTC). For the purpose, an analytical heat transfer (Physical) model was developed and validated by comparing its result with the published values. The correlation was then fitted on a dataset obtained by simulating this physical model over the sampled values acquired by applying the Latin hypercube sampling (LHS) technique over a realistic distribution of factors. The preliminary correlation was based on twenty-six natural, design and operational factors, including normal solar radiation, HTF flow rate, ambient conditions and different attributes associated with geometry and material of the concentrating reflector, receiver, sleeve and selective coating. The coefficient of determination (R²) for correlation was 98.4 %. After analyzing the significance of each factor, a simplified correlation was proposed with only nine factors. The applications associated with this work include the design and simulation of direct and indirect steam generation systems, solar-assisted power generation, space heating, cooling, refrigeration and desalination.

     

完美涡旋光的自由空间传播特性

理想完美涡旋光束是一种光强分布不随拓扑荷数的改变而改变的特殊光束,与普通涡旋光束相比,其可以大幅提升在微粒操纵、光纤传输等方面的应用效率。为了探究完美涡旋光束的自由空间传播特性,利用汉克变换详细计算并分析了拓扑荷数、初始面光环半径以及环宽度对其衍射特性的影响,发现完美涡旋光束不具备无衍射特性,光环会随着衍射距离的增加而展宽并逐渐向贝塞尔函数转变。当初始面光环半径增加或环宽度减小时,衍射效应增强,其中环宽度的影响要大于光环半径。与前两者相比,拓扑荷数对衍射效应的影响较小。研究结果对完美涡旋光的进一步应用提供了有益的理论参考。     

微小型空间相机碳纤维整体式主框架轻量化设计

针对某微小型离轴空间相机结构紧凑、质量轻的设计要求,设计了一个高度轻量化的整体式碳纤维主框架。首先,根据空间相机具体功能的设计指标和光学系统,确定主框架的材料和结构形式,设计出碳纤维整体式主框架的基本构型。接着对铺层厚度参数化优化,并考虑碳纤维复合材料的制造约束,确定了主框架碳纤维铺层的厚度、比例。将参数化优化的结果进行离散化,进行碳纤维铺层顺序的优化,确定了最佳的堆叠次序,完成了碳纤维的铺层优化设计,实现了主框架的轻量化设计,解决了复杂碳纤维零件优化的问题。然后对设计完的碳纤维主框架结构代入整机有限元模型中,进行有限元仿真分析,验证主框架的性能指标。最后,将整机装配完成进行动力学试验,并与有限元分析结果进行对比验证。经过优化,碳纤维主框架的质量为4.5 kg,相机一阶频率为81 Hz,动力学试验得到的相机整机的一阶频率为78 Hz,仿真误差为3.7%,符合仿真结果,进一步说明了设计的合理性以及正确性。本文提出的空间相机碳纤维整体式主框架设计方法对微小型离轴三反式空间相机结构设计以及碳纤维零件的轻量化优化设计具有一定的借鉴意义。     

用有限元方法计算X光源场发射阴极电流

针对场致发射阵列建立了有效的三维有限元模型来分析单个尖锥的发射电流.考虑到场致发射阵列的周期性和尖锥的轴对称性,仅对一个尖锥单元的1/4进行分析.对模型的表面施加电压边界条件,计算得到尖锥表面电场强度分布,电场强度在尖锥顶点最强,场发射电流在此处也最强.由Fowler-Nordheim函数可得到尖锥表面的场致发射电流密度分布,对整个尖锥表面进行积分后得到了单个尖锥的场致发射电流约为7μA.计算了在100V门电压下不同顶端半径的场致发射电流.结果显示,场发射对顶端半径有很强的依赖性.计算了100个顶端半径为8nm的尖锥在不同门电压下的总场致发射电流,发射电流与开启电压与实际测量值符合得很好.