基于粒子法的可变边界柔性气缸弹射研究

为解决现有弹射器红外目标明显、能量不稳定、结构复杂等问题，进一步提升弹射效率、弹射稳定性，该研究在现有压缩空气弹射器的基础上提出一种可自主增长气缸边界的柔性气缸弹射器，实现高压气体在柔性气缸约束下的长距离做功。在显式动力学基础上，建立多工况下的大尺度柔性气缸弹射负载有限元模型，实现基于粒子法模型的大尺度柔性结构弹射负载的流固耦合数值仿真。研究结果表明在充气量一定时，柔性气缸弹射器比压缩空气弹射器弹射速度增加11.7%,火箭最大过载减小71.6%。进一步研究表明，同种织物漏气的主要影响因素为柔性气缸内外压差，针对不同材料漏气，选取三种材料，其中棉纶66C为柔性气缸织物的弹射系统的弹射指标最佳。对比不同环境压力，外界大气压越低，弹射动能越高，70 kPa环境压力下，比标准大气环境压力下，动能增加15.8%。     

长径比和应变率对海泡石的破碎能耗影响研究

为了研究长径比和应变率对海泡石的破碎能耗影响,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对三组不同长径比的海泡石试样在不同应变率下进行动态压缩试验。结果表明：在同种长径比试样中,随着应变率的增加,海泡石试样的应力-应变曲线表现出不同的变化规律。当长径比相同时,应变率越高,海泡石试样的吸收能越大,使得压碎后的碎块尺寸更小且粉末增多。同等水平应变率下,随着长径比增加,海泡石试样的峰值应力不断减小且吸收能不断增大,破碎形态由劈裂变为压碎。当长径比越大且应变率越高时,海泡石试样的破碎程度越大且破碎效果越好。     

碳系水性电热油墨在柔性电发热器件中的应用

制备了碳系水性电热油墨,通过丝网印制将其与金属条紧密相连制备柔性电发热器件。对柔性电发热器件性能的研究结果表明：在不同工作电压下,柔性电发热器件发热均匀稳定;通电电压越大,其饱和温度越高;面积越小,其饱和温度越高;折叠弯折近2000次后,其电阻变化率小于4%。因此该柔性电发热器件具有良好的电加热性能和优异的机械性能。     

弹射玩具枪

弹射玩具枪一般是指设计或预定供14岁以下儿童玩耍的,通过可贮存和释放能量的弹射机构发射弹射物的蓄能弹射玩具枪产品。不包括气压和气动的气枪。关键指标1.硬质弹射物的端部的半径不应小于2mm。硬质弹射物与人体接触面积越小,作用力越大,这类半径小于2mm的子弹有打伤人的危险。2.按蓄能弹射物动能测试时,弹射     

两相喷射器对压缩-喷射制冷系统性能的影响研究

采用等面积混合模型,以R134a制冷剂为工质,对两相喷射器建立热力学模型,并用Matlab7.1软件进行编程计算,相关的工质热物性参数,通过调用Refprop7软件获取。分析比较了各混合压力下喷射器内压力变化趋势,喷射器混合压力、系统蒸发温度、冷凝温度以及喷射器等熵效率的变化对两相喷射器性能、制冷系统性能的影响。结果表明:对于所研究的工质和工况,热力学分析方法采用等面积混合模型比较合理;混合压力在理论取值范围内存在一个最优点;随蒸发温度的升高或冷凝温度的降低,喷射器最优混合压力的取值点越靠近引射压力,喷射系数增加,系统COP升高,但是相对于传统压缩制冷循环的性能提高率减小;喷射器及系统性能对喷射器进口段等熵效率的变化较敏感。因而,选取恰当的混合压力值,设计制造等熵效率较高的工作喷嘴对于压缩-喷射制冷系统的性能优化至关重要。     

高压储氢气瓶的长径比和进气口直径对其快充温升及温度分布的影响

在储氢气瓶快充引起温升的理论基础上,考虑到真实气体充气的复杂性,基于真实气体的k-ε湍流模型,建立高压储氢气瓶快速充气温度变化的高精度数值计算模型。用计算流体力学软件Fluent13.0模拟35MPa,120L纤维缠绕铝内胆复合气瓶快速充气情况。为了研究气瓶的长径比和进气口直径对温升和温度分布的影响,分别对长径比为3.6、2.0,进气口直径为16mm、40mm、64mm的气瓶的充气情况进行模拟。数值模拟的结果表明在相同的充气条件下,长径比越小气瓶内最高充气温度越低,瓶内的温度分布也相对越均匀;进气口直径越小瓶内最高充气温度的升幅越小。     

分离式气液混合弹射动力系统的研究

现有的机载导弹弹射系统主要采用热气弹射和冷气弹射两种动力源,这两种弹射方式每次弹射后都需要及时维护更换。课题组早期提出一种气液混合式弹射动力系统,弹射效果良好,基本免维护,但也存在分离角速度不可调的不足之处。为此提出了一种分离式气液混合弹射动力系统,采用双流量阀控制双多级液压缸的结构,有利于速度和角速度的控制。在对动力系统工作过程分析的基础上,应用流体动力学理论建立其数学模型;并在Matlab平台上应用四阶龙格-库塔法编制仿真程序,对分离速度、角速度与阀口开度之间的关系进行理论分析;最后建立实验装置进行验证,实验结果证明该方案可行。     

超音速火焰喷涂过程中粒子运动特性的数值模拟

热喷涂涂层质量很大程度上是由颗粒沉积时的状态决定,颗粒不仅受到粒径尺寸的影响,还与飞行过程中焰流特性密切相关.本文以JP8000型超音速火焰喷涂系统(HVOF)喷涂过程为研究对象,采用计算流体动力学方法探究不同氧油质量比下焰流行为和计算域内的燃烧特性;分析不同粒径的颗粒在焰流场内的轨迹特性和速度、温度演变规律,依据数值模拟结果优化工艺参数.计算结果表明:氧油比为3时,HVOF系统内焰流温度最高、速度最快,表明氧油充分燃烧;颗粒注入后可能与枪管壁发生碰撞,且其粒径越大,碰撞发生的临界入射速度越小,碰撞后的粒子会二次穿越焰流中心;颗粒粒径越大,受焰流作用时加热、加速越缓慢,在喷枪内到达的最高温度和最大速度越小.     

退火温度对NiZn铁氧体薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)基片上制备了NiZn铁氧体薄膜,研究了退火温度对薄膜性能的影响.采用XRD分析仪分析了薄膜的相结构,原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌,振动样品磁强计测量了薄膜的磁性能,结果表明,随着退火温度的升高,薄膜的结晶状态越好,晶粒尺寸越大,饱和磁感应强度越高,面内矫顽力越小.     

乳化炸药微观结构对其宏观性能的影响分析

分析乳化炸药内相粒子大小和分布、界面膜、油膜、第三相物质(敏化剂)对其爆炸性能、稳定性、流变性或黏度等宏观性能的影响,建立了微观结构与宏观性能的关联关系,对一些常见现象进行了解释。分析认为,乳化炸药内相粒子的大小与分布,主要取决于机械作用强度和乳化剂的种类和用量两个方面。在相同的配方和工艺条件下,乳化炸药的内相粒子越小,粒径分布越窄,其稳定性和爆炸性能就越好,黏度较大。内相粒子间界面膜和油膜既与内相粒子密切相关,也对乳化炸药的黏度、流动性和稳定性有重要作用。依据热点理论,当气泡或者气泡载体的尺寸在有效范围之内,且分布均匀时,则形成热点的时间接近,有利于爆炸反应的快速激发和传递,宏观上表现为乳化炸药爆轰感度、爆速和猛度等较大。     

乳化炸药微观结构对其宏观性能的影响分析

分析乳化炸药内相粒子大小和分布、界面膜、油膜、第三相物质(敏化剂)对其爆炸性能、稳定性、流变性或黏度等宏观性能的影响,建立了微观结构与宏观性能的关联关系,对一些常见现象进行了解释。分析认为,乳化炸药内相粒子的大小与分布,主要取决于机械作用强度和乳化剂的种类和用量两个方面。在相同的配方和工艺条件下,乳化炸药的内相粒子越小,粒径分布越窄,其稳定性和爆炸性能就越好,黏度较大。内相粒子间界面膜和油膜既与内相粒子密切相关,也对乳化炸药的黏度、流动性和稳定性有重要作用。依据热点理论,当气泡或者气泡载体的尺寸在有效范围之内,且分布均匀时,则形成热点的时间接近,有利于爆炸反应的快速激发和传递,宏观上表现为乳化炸药爆轰感度、爆速和猛度等较大。     

基于分形理论的人工挖孔嵌岩桩承载特性分析

嵌岩长桩的承载性能主要取决于桩-岩接触面的剪切强度。基于岩体结构面强度的研究方法,引入分形维数描述的两相接触介质粗糙表面的抗剪强度公式,建立了以分维数表示的嵌岩桩侧摩阻力传递模型,求得了弹性条件下的桩侧摩阻力及桩身轴力的解析式。基于所获得的解答,深入地探讨了分形维数D对桩侧摩阻力?、桩身轴力P及桩端荷载分担比Pb/Pd的影响规律。研究表明:同等条件下一定范围内粗糙分维值D越大,桩侧摩阻力在桩身上部分布越集中,荷载传递深度越小,桩端荷载分担比Pb/Pd也越小;长径比l/d越小,桩端荷载分担比越大,反之越小。工程算例对比分析表明:理论计算与实测结果吻合较好,对嵌岩桩设计有一定参考价值。     

经济器对压缩制冷循环影响分析

通过对空调工况下R134a和R22常用制冷工质的螺杆制冷压缩机带经济器后的机组性能提高情况进行了数值模拟计算。分析了压缩机补气口位置、经济器传热温差、冷凝器出口过冷度和工质类型对机组性能的影响。另外,对带经济器螺杆制冷循环系统进行试验测试,得到了普通单级螺杆循环与带经济器螺杆循环在空调工况下的制冷量、耗功、性能系数的数据,并与模拟计算的结果进行比较分析。结果表明:螺杆制冷循环系统增设经济器以后,系统性能在某补气位置存在最佳值;经济器的换热性能越高、冷凝器出口过冷度越小、蒸发温度越低,系统性能提高的程度就越好;以R134a为制冷工质的系统的性能系数增长率高于以R22为工质的情况。     

纳米管场发射的电场计算

利用电磁场理论计算出单根纳米管场发射时其尖端附近的电势和电场分布。结果表明 ,纳米管尖端表面电场非常强 ,随着距离尖端表面的距离的增加 ,电场迅速下降 ;尖端附近的场强与纳米管场发射有低的阈值电压相符合。计算还给出在保持极板间距离和电压不变的情况下 ,纳米管长径比越大 ,尖端电场越强 ,因此 ,具有更低的阈值电压     

导电橡胶复合材料压力传感特性研究

基于填充型导电高分子柔性复合材料压阻效应,研究导电橡胶压力传感过程中的特殊性能。确定了实验材料与合成工艺,实验室制备出了炭黑填充型导电硅橡胶柔性复合材料,研究了复合材料压力传感特性主要影响因素。分别采用气相法和液相法对炭黑粒子进行表面氧化改性,可有效提高炭黑在基体材料中的分散性,从而改善和提高压力传感性能。双组分基体材料压阻特性优于单组分材料,粘度越大,压阻特性越好,压力传感过程中的电阻弛豫时间越短,电阻迟滞特性系数越小。炭黑与多壁碳纳米管并用,可增强复合材料力敏效应,提高复合材料压力传感性能。     

碳纳米管阵列栅极冷阴极场发射增强因子的计算

垂直于栅极冷阴极六角排列的碳纳米管(CNTs)阵列是最具有应用前景的CNTs场发射平面显示器结构.计算了该结构尖端及侧壁的电势和电场分布以及场增强因子.计算结果表明:CNTs尖端处电场强度很大,随着半径Υ的增加,电场强度急剧减小;CNTs长径比L/Υ越大,尖端电场越强;栅孔半径R越大,CNTs顶端电场强度越小.     

超音速火焰喷涂简化数学模型及其应用

应用燃料燃烧理论、气体动力学和两相流原理,建立了超音速火焰喷涂焰流特性和粒子加速、加热行为的简化模型,并在计算机上进行了数值求解。研究了气、油质量比(空气过剩系数)对燃烧室焰流温度及相关参数的影响。结果表明,随着气、油质量比的增大,燃烧室焰流温度明显降低,因此气、油质量比不宜过大。另外,预热助燃气体是提高燃烧室焰流温度的重要措施。燃烧室焰流压力越快,焰流出枪速度越大,但焰流出枪温度越低。喷涂WC-Co系合金时,合理的燃烧室焰流压力约为0.6MPa。粒子出枪后,粒子速度和温度均先增大后降低,因此存在一个合理的喷涂距离。针对所研究的条件,合理的喷涂距离约为0.1m。     

两相冷却系统过热现象与启动温度关系分析

在以二氧化碳为工质的新型空间两相流冷却系统-机械泵驱动两相流冷却系统的实验过程中发现，在热量加载的同时在蒸发器出口将有过热现象产生。进一步的实验研究得出结论当启动过程蒸发温度越低，蒸发器出口的过热度也就越大，同时从过热状态变为两相状态所产生的压力脉冲也越大。通过经典核化理论的角度分析指出该现象的产生主要和工质的物性有关，又统计物理学和动力学成核理论方面分析指出随着蒸发温度的升高，核态沸腾产生气泡的直径变小，所以需要更少的热量就能推动从过热的亚稳态到更加稳定的两相状态的转变。     

填料形貌对导热胶渗流阈值的影响研究

采用微波辅助乙二醇法,通过调节微波处理时间,制备了不同长径比的纳米银材料。用TEM和XRD对不同长径比的纳米银进行了表征。以不同长径比的纳米银作为导热填料制备导热胶,研究发现对于填充不同长径比的纳米银材料,导热胶的阈值填充量是不同的。长径比越大阈值越小。运用修正的Nielsen-lewis阈值理论对这一实验现象进行了合理解释,模拟结果表明,修正的阈值理论与实验结果非常吻合。     

氦气在氩霜表面吸附的巨正则蒙特卡洛模拟

为了从微观角度解释深冷霜在低温下对不凝性气体的吸附机理,采用巨正则蒙特卡洛方法对氦气在氩霜狭缝孔结构中的吸附过程进行模拟。研究了粒子的局部密度随压力变化的分布,获得了氦气在不同孔宽和温度条件下的吸附等温线。模拟结果表明,在相同温度和孔宽下,压力越高粒子在孔内的局部密度越大,且最大值的位置不随压力变化。在温度为4.2 K时,孔宽越大霜层对氦气分子的吸附作用力越小,当孔宽大于1.5 nm时,吸附等温线基本重合。系统的温度越低,起始的吸附压力越小。