石墨烯低温远红外辐射干燥稻谷干燥特性与品质研究

为研究稻谷的石墨烯低温远红外干燥特性及其对稻谷干燥品质的影响,以辐射温度、排粮流量和除湿风量为影响因素,以整精米率和应力裂纹指数增值为评价指标,用自制的循环式石墨烯低温远红外干燥机进行稻谷干燥试验,通过BBD(Box-Behnken设计)响应面法,分析了低温远红外干燥对稻谷干燥品质的影响以及工艺参数优化。结果表明:影响稻谷干燥特性和品质的最主要因素是辐射温度,其次是排粮流量和除湿风量。随着辐射温度的升高,稻谷干燥速率和应力裂纹指数增值逐步增大,整精米率则逐步降低。与同温度的热风干燥相比,石墨烯低温远红外干燥平均干燥速率和干燥品质均有显著提高。经优化后,稻谷最佳石墨烯低温远红外干燥工艺条件为:辐射温度43℃、排粮流量4 kg/min、除湿风量193 m^(3)/h,此时应力裂纹指数增值为9,整精米率为79.75%,稻谷干燥品质最佳。这说明利用石墨烯低温远红外干燥稻谷,可以明显提高干燥速率并改善稻谷干燥品质。

助推段火箭发动机喷焰红外辐射特性数值计算

助推段火箭发动机尾喷焰具有显著的红外辐射特性,成为天基红外预警系统重点关注的对象。以三组元固体发动机为研究对象,建立连续流域和过渡流域的尾喷焰反应流场计算模型,采用两级助推段质心弹道法确定飞行弹道,通过反向寻优法完备发动机型谱参数,基于等效单喷管法简化流场计算,基于窄谱带法和视在光线法计算尾喷焰的红外辐射特性。研究结果表明:复燃效应使得尾喷焰红外辐射光谱强度升高约20倍,谱带积分强度升高约10倍;尾喷焰红外光谱存在2.7μm和4.3μm的特征峰值;低空流域的光谱强度较高,且不同谱带内积分强度随高度的升高呈现出波动规律和暗区现象;助推段尾喷焰辐射强度差值高达3个量级,尤其在4.3μm较为明显。所得成果可为火箭在助推段的探测和识别提供一定的理论参考。

国外某型隐身飞机红外辐射特性及低空可探测性分析

以国外某型号隐身飞机为分析对象,通过建立飞机不同部位的红外光谱辐射模型、双向反射率(BRDF)模型和大气吸收/散射模型,计算得到在北半球中纬度夏季几种典型太阳入射角度、观测角度和飞行状态下,飞机的空间辐射能量分布.在此基础上建立低空探测模型和探测场景,并分析国外装备的某机载红外搜索跟踪系统(IRST)对该隐身飞机的探测能力.研究结果表明,加力状态、大气条件、太阳入射角、蒙皮反射率、探测谱段和探测角度都会影响飞机的红外辐射特性和可探测性.在低空探测模式下,阳光反射的影响相对有限,辐射强度主要受加力状态和探测波段的影响,在空间分布上呈现显著的多样性和差异性.

一体化红外抑制器排气出流对其气动和红外辐射特性的影响

经地面模型实验验证,数值仿真展示了一体化红外抑制器排气出流、模拟旋翼下洗气流和模拟前飞来流相互作用下的流动和换热特征,通过改变排气出流角度和模拟前飞来流速度,计算分析一体化红外抑制器引射、混合特性以及红外辐射强度空间分布的变化规律。仿真结果表明:模拟的前飞来流与排气出流相互作用后会造成局部排气不畅,前飞来流甚至倒灌入红外抑制器内,从而引起抑制器壁面局部高温,增加了抑制器整体红外辐射强度;改变排气角度可将之改善,且存在气动和红外辐射特性兼顾的最佳角度。前飞来流速度从15 m/s提高到55 m/s,抑制器内部高温壁面温度降低,抑制器红外辐射强度峰值在3~5μm波段降低约50%,在8~14μm波段降低约20%。红外抑制器的下洗气流进口加装弯曲导流片可以对内部混合管高温壁面进行遮挡,有效降低顶部视角的红外辐射强度。最佳排气角度下,利用排气下游隔板的遮挡,正对抑制器排气出口方向(底部视角)上的3~5μm和8~14μm波段红外辐射峰值分别降低约50%和33%。

ZnO对堇青石体系的结构与红外辐射性能的影响

采用固相反应法制备名义组成为Mg2 (1 -x) Zn2xAl4Si5O1 8(x =0～ 0 .6)的红外辐射材料 ,测试了样品的红外辐射性能 ,并用XRD、IR等方法研究了体系的结构 .研究结果表明 ,x≤ 0 .3时 ,可得到六方结构的堇青石固溶体 ,x =0 .2时 ,样品的红外辐射性能最佳 ,其法向全波段的辐射率达到 0 .89,8～ 1 4μm波段的辐射率达到 0 .91以上 .x >0 .2时样品的红外辐射性能随x的增大而降低 ,x≥ 0 .4时样品中主要形成 (Mg1 xZnx)Al2 O4尖晶石固溶体和方石英 .

热处理时间对铜渣制备红外辐射涂层结构及性能的影响

铜渣作为炼铜产生的固体废弃物,常被堆放占用土地资源,并且污染环境,其资源化利用日益受到国内外广泛关注。针对此问题,以铜渣为主要原料,松油醇为成膜剂,乙基纤维素为增稠剂,高铝砖为红外辐射涂层基底材料,于1200℃热处理后制备了红外辐射涂层,研究了热处理时间(0.5、2、4和8 h)对涂层显微结构以及其分别在常温和400℃下发射率的影响。结果表明,涂层与高铝砖基底结合良好,且随着热处理时间的延长,涂层逐渐致密;涂层在1200℃热处理8 h后,其在常温下近红外波段(0.8~2.5μm)的发射率最高,为0.862;热处理4 h后,涂层在使用更为广泛的中红外波段(2.5~25μm)的发射率最高,为0.928;涂层经不同时间热处理后,在400℃下1~22μm波段的发射率不断增大且全部大于0.93。结合实际应用,最佳热处理时间为4 h。

S弯喷管与飞机后机身一体化构型红外辐射特性研究

为研究采用S弯喷管翼身融合飞行器的红外辐射特性,本文采用离散传递法计算了S弯喷管与翼身融合飞机后机身一体化构型的壁面、燃气和总红外辐射强度空间分布特征,实现了一体化构型不同部件的红外贡献度分解,获取了一体化构型的红外成像特征。结果表明:S弯喷管与飞机后机身一体化构型的红外辐射主要来自高温部件的壁面辐射,燃气辐射相对较小,总红外辐射分布特征和红外成像特征主要由壁面辐射决定;后机身部分影响了原有S弯喷管的红外辐射特性,总辐射峰值出现在了垂直探测面10°探测角,垂直探测面正负探测范围的积分非对称相对差值达到了56%;后甲板受到高温喷流加热成为一体化构型新的主要辐射源,与S弯喷管壁面共同贡献了95%以上的壁面红外辐射,其中垂直探测面上后甲板的红外贡献度达到了35.6%;红外图像中的高辐射亮度区集中在喷管喉道、喷管侧壁和后甲板;S弯喷管与后机身一体化构型的喷流出现了5°的矢量角,燃气辐射峰值出现在垂直探测面5°探测角处。

针刺治疗膀胱源性夜尿症的疗效观察及对特定腧穴红外辐射温度变化的影响

目的:观察针刺治疗膀胱源性夜尿症的可行性及对特定腧穴红外辐射温度变化的影响。方法:将60例膀胱源性夜尿症患者随机分为针刺组(30例,脱落2例)和常规治疗组(30例,脱落4例)。针刺组针刺肾俞、中髎、中膂俞、会阳、三阴交穴,1周3次,每次20 min;常规治疗组采用包括α受体阻滞剂、M受体阻滞剂、抗利尿激素等药物治疗,共治疗3周。比较两组治疗前和治疗3周后夜尿次数、膀胱过度活动症患者自我评价量表评分(OABSS)、匹兹堡睡眠质量指数量表评分(PSQI)、夜尿症生活质量问卷调查表评分(N-QOL)及针刺组特定腧穴红外辐射温度变化。结果:治疗3周后,两组患者夜尿次数减少(P<0.05),PSQI评分降低(P<0.05),OABSS评分降低(P<0.05),N-QOL评分增加(P<0.05),且针刺组改善效果均优于常规治疗组(P<0.05);治疗后针刺组天枢穴红外辐射温度升高(P<0.05)。结论:针刺治疗膀胱源性夜尿症具有可行性,能够减少夜尿次数、改善储尿期症状、提高睡眠质量和夜间生活质量;并且能提高患者天枢穴红外辐射温度。

复燃反应速率对尾焰红外辐射不确定度量化分析

高保真复燃化学反应模型是准确预估火箭发动机尾焰红外辐射特性的关键,其中复燃化学反应模型参数的偏差,会影响尾焰红外辐射特性模拟结果的可信度。因此,对复燃化学反应模型参数展开了不确定度量化分析,定量评估了化学反应速率的不确定性对流场参数及红外辐射特性数值模拟的影响。以复燃化学反应速率为不确定性变量,尾焰反应流场和红外辐射为系统响应值,基于非嵌入多项式混沌方法,采用随机响应面法求解多项式系数,结合Sobol指数算法量化由化学反应模型参数不确定性引起的红外辐射信号的不确定度。结果表明,化学反应速率对流场温度的影响较小,均体现在复燃高温区域,不确定度约为7.63%;燃气组分H2O的摩尔分数的不确定度相较CO_(2)高出8.2%,且对低含量区域的不确定度较大;红外辐射强度的不确定度在(2.7±0.3)μm波段较高,约为20.4%,较(4.3±0.3)μm波段高出7.8%;化学反应速率对红外辐射强度的灵敏程度均表现为三个链式反应为主要贡献。基于反应速率试验数据重构关键链式反应的化学反应动力学速率模型,该研究可为准确预测火箭发动机尾焰的红外辐射特性提供支撑。

航空发动机台架红外辐射特性测试技术研究

航空发动机作为航天航空飞行器的高温核心部件,贡献了整个飞行器的红外辐射强度,其中3~5μm的中波段、以及8~14μm的长波段是主要辐射波段,基于其红外辐射强度测定分析的重要意义,同时基于GJB-241中关于红外辐射特性测试鉴定需求,考虑到环境、气象、测试设备等因素的影响,建立了一套能应用于航空发动机台架整机红外辐射特性测试试验方法,并应用于某发动机测试试验,试验结果表明,提出的测试试验方法能够满足该发动机红外辐射测试需求,获取了该发动机不同波段下典型的红外光谱曲线,获取了相关测试经验,为后续研究积累了一定基础。

2种陶瓷阵列超结构表面的定向红外辐射

设计了2种陶瓷阵列超结构表面(A,B),并研究了该超结构表面的11μm红外辐射空间特征。二者均具有明显的定向辐射特征,对于阵列A,圆柱芯半径R_(1)与阵列厚度t_(1)对红外辐射定向特性影响明显,最优的定向结构参数:圆柱芯半径R_(1)=1.0μm,阵列层厚度t_(1)≥1.2μm,可实现辐射角度0°~50°,发射率ε≥0.7的有效定向红外辐射调控。对于阵列B,当R_(c)=1.05μm,R_(1)=0.1μm,t_(1)=0.85μm时,体系辐射集中在法向角θ>10°区域,并在θ>40°后呈现出明显的φ角度依赖性,当φ=45°或135°(±45°)时,体系红外辐射明显增强,θ=65°,φ=45°时,ε在0.4量级。阵列层厚度t_(1)对体系定向红外辐射有明显影响,在R_(c)=1.0μm,R_(1)=0.3μm,φ=0°时,高效定向辐射的有效阵列层厚度为0.3μm≤t_(1)≤1.7μm,其最优值为t_(1)=1.2μm,φ=0°时的特征辐射法向角为40°,发射率为0.7。

高红外辐射材料研究与应用进展

高红外辐射材料在节能、热防护和散热领域具有重要应用,开展高红外辐射材料研究成为当前学者研究的重要课题。针对高红外辐射材料的性能特点,介绍了其在节能、热防护和散热应用的理论和高红外辐射性能的实现及研究现状。目前,高红外辐射材料在性能、耐久性、经济性和适用性方面仍有待进一步提高。有必要在理论基础、制备工艺、稳定性、制备成本、多功能性与辐射性的统筹协调等方面开展深入研究。

不同含水率对磷块岩热红外辐射特征的影响研究

为探究不同含水率磷块岩的热红外辐射特征,分别对烘干磷块岩、天然含水磷块岩和饱水磷块岩进行单轴加载试验,分析不同含水率磷块岩的受力特性、破坏特征和红外辐射特征。结果表明:磷块岩含水率越高,在失稳前红外辐射的升温幅度越大,含水率越低,升温幅度越小;磷块岩红外前兆异常显示,临近破裂前会出现短暂降温现象,含水率越高,降温幅度越小,含水率越低,降温幅度越大;磷块岩在最终破裂瞬间会发生红外辐射温度突升,含水率越低,突变值越大,含水率越高,突变值越小。

不同加载速率下粉砂岩受载破坏过程红外辐射能量变化规律试验研究

为研究加载速率对粉砂岩受载破坏过程红外辐射能量的影响,定量分析粉砂岩加载过程红外辐射能量变化规律;开展了不同加载速率下粉砂岩单轴压缩红外辐射实验。研究结果表明:峰值应力随加载速率的增加而减小,不同加载速率下,差值模式下红外辐射温度最大值ΔT_(max)与应力变化具有较好的对应性,更能反映试样的破坏情况,ΔT_(max)的最高温差突增范围为1.0~1.7℃;主破裂时,累计红外辐射能增量ΔQ随时间变化呈缓慢增长趋势,破裂时对应的累计红外辐射能增量随加载速率的增大逐渐减小;ΔQ与机械功之间呈幂函数关系,随着机械功的增加,累计红外辐射能量增量呈现出先增大后缓慢增长趋势;不同加载速率下试样损伤红外前兆比的范围为0.02~0.285,且随加载速率逐渐减小。

ZnO-Al_(2)O_(3)-Cr_(2)O_(3)红外辐射色料的制备与表征

红外加热技术是一种节能高效的加热技术,广泛应用于加热、干燥、采暖、厨房炊具等领域。红外节能陶瓷燃烧板是红外线民用灶具的一个关键部件,然而目前产品表面涂层颜色过于单一,绝大多数产品都是黑色的。为了得到其他颜色的涂料,本研究采用ZnO、Al_(2)O_(3)和Cr_(2)O_(3)等金属氧化物为主要原料,再以硼砂为矿化剂,在1150℃、1200℃、1250℃下煅烧2h,最后得到尖晶石结构的粉红色颜料。通过正交实验表进行结果分析表明,反应时的温度、添加氧化铬的量和氧化锌,氧化铝的比例等不同条件可以使得这种红色颜料呈现不同的色效。研究进一步表明其具有较高红外发射率,同时实现红外辐射涂层的彩色化,满足红外线灶具的使用要求。

基于MT烟火药剂的密闭式红外辐射特性仿真研究

提出一种基于镁/聚四氟乙烯(MT)药剂的密闭式红外辐射特性生成技术,分析了MT烟火药剂燃烧规律、燃烧产物热物性参数和红外辐射生成原理。为获得红外辐射结构表面的温度场分布特征,通过理论计算分析了MT烟火药剂体系在密闭绝热系统中燃烧产物热物性参数,建立了流场、化学反应和热辐射耦合的二维轴对称模型。通过数值仿真分析了镁/聚四氟乙烯药剂配比和药柱直径对红外辐射结构表面温度分布的影响。仿真计算结果表明,在B药剂体系中,适当降低镁粉含量有利于燃烧热增加,有利于提高辐射结构表面温度。在MT烟火药剂燃烧过程中,燃烧产物温度越高,红外辐射结构表面温度分布均匀性越差,通过增大药柱直径,扩大热流作用面积,有利于缩短红外辐射强度成型时间、提高温度均匀性。

喷淋水膜对固体表面红外辐射抑制研究

本文为揭示喷淋水膜对固体表面的红外辐射抑制机理并建立准确的红外辐射计算方法,开展了水膜对固体表面红外辐射影响规律的理论和实验研究,表明在8~12μm波段,水膜厚度大于100μm时,覆盖水膜固体表面的红外辐射特征主要取决于水膜的红外辐射。建立了覆盖水膜固体表面的红外辐射传输模型,对文献中常用计算方法的结果精度进行了分析。采用水膜自由表面温度计算红外辐射误差小于0.3%,而采用固体表面温度计算红外辐射最大误差达8.32%。

火箭发动机推力与红外辐射关联特性数值分析

为实现火箭发动机目标分类与识别,提取发动机推力大小与尾喷焰红外辐射强度间关联关系成为必要环节。本研究以高氮高能GAP/Cl20/Al(GCA)和高氮无烟GAP/ADN/DAAOF(GAD)两种新型推进剂为研究对象,从影响发动机推力的主要型谱参数入手,基于尾喷焰内流、反应流场和红外辐射的全链路计算方法,设计燃烧室压力、喷管膨胀比和推进剂配方谱系,数值分析了发动机推力与欠膨胀尾喷焰在2.7、4.3μm波段的辐射强度的关联性。结果表明:在燃烧室压力和喷管膨胀比变化下,发动机推力与尾喷焰辐射强度均呈对数线性关系;在同推力下,GAD较GCA推进剂的尾喷焰辐射强度偏低3~5倍;燃烧室压力和喷管膨胀比作为推力主导因素下,两种推进剂在不同来流动压下的发动机推力与红外辐射强度近似遵循统一的对数分布关系;推进剂配比变化引起的发动机推力变化较弱,在不同来流动压下两种高氮推进剂对应的尾喷焰辐射强度沿发动机推力呈现出明显的“聚集”现象,且在4.3μm波段内的辐射强度随来流动压差异呈现出分层现象。

喷气式飞机尾喷管及尾焰红外辐射特性测量分析

用3~5μm中波、8~12μm长波红外热像仪对某喷气式飞机侧飞状态的红外辐射特性进行了测量,得到该飞机尾喷管及尾焰的红外辐射亮度分布。结果表明,该状态下尾焰中波、长波辐射呈现对称包络分布,随着距离的增加,尾焰喷气束逐渐扩散,辐射亮度逐渐减弱。相同情况下,中波波段尾焰长度为长波的3.5倍左右、面积为6.3倍左右;尾喷管为该飞机辐射亮度最高的部位,中波辐射亮度对比度达到了20.1,长波辐射亮度对比度达到了8.2。

攻角对临近空间飞行器侧喷射流红外辐射特性影响数值模拟

临近空间飞行器侧喷射流干扰效应对目标红外辐射特性规律影响受到广泛关注。文中以典型锥柱裙飞行器为研究对象,预测飞行器典型飞行工况(20 km@5 Ma)不同攻角下的绕流场、侧喷流和壁面温度,结合窄谱带模型处理高温气体辐射物性参数,采用视在光线法求解辐射传输方程,分析攻角对侧喷流的复燃及目标在不同谱带和不同观测角度下红外辐射特性的影响。结果表明:随着攻角由负转正射流复燃程度降低,α=10°较α=-10°偏低176%;侧喷流在2.7μm和4.3μm两个特征峰值波段辐射显著,其他波段内目标辐射主要来源于本体;目标辐射强度在俯视观测角度下随攻角由负转正而减小,在侧视观测角度下攻角出现引起辐射强度降低,α=±10°较α=0°偏低6.8%。该研究可为临近空间飞行器侧喷射流相关的目标特性识别提供理论参考。