线性喷管构形对激光推力器冲量耦合系数的影响

喷管是激光推力器的重要组成部分。在设计喷管构形时,可以使其与聚光系统一体化设计,也可以把聚光系统和喷管分离设计。针对聚光系统与喷管分离设计的工作模式,建立了一种辅助聚焦系统的点火模型。通过改变喷管的构形,分析了圆锥形、圆台形喷管的冲量耦合系数与喷管顶部直径与出口直径之比以及喷管长度与出口直径之比之间的关系。通过对推力曲线的分析,阐述了喷管结构参数对其性能影响的原因。研究结果显示,圆台形喷管的推进性能优于圆锥形和圆筒形。

PVDF压力传感器标定及在激光推进实验中的应用

详细介绍了PVDF压力传感器的设计方法和2个等效测量电路。利用SHPB系统对PVDF压力传感器的动态灵敏度进行了标定,结果显示,不同并联电阻对于PVDF压力传感器动态灵敏度的影响不大,但对脉冲推力上升时间的测量结果有影响,选择较小的并联电阻可以获得更逼真的测试信号。

基于PVDF传感器的单脉冲激光推力加载过程研究

利用高频响应材料PVDF作为敏感元件,建立了一套单脉冲瞬态推力测试系统,并用φ37mm分离式Hopkinson压杆装置对该测试系统进行动态标定。标定结果显示,在0-150MPa范围内,PVDF传感器（5mm×5mm）的压电特性呈线性,动态压电系数经线性拟合后为20pC/N。用所建推力测试系统获得了单脉冲激光作用下,旋转抛物形激光推力器的推力加载曲线,并对该曲线形成多个峰值的原因进行了分析。实验结果表明,该系统可以捕获激光推力器脉冲推力加载特征。

CO_2激光烧蚀水所形成气蚀空穴机理研究

分析了激光烧蚀液体时形成表面空穴的机理。利用高速相机获得CO2激光烧蚀蒸馏水的流场照片,对空穴的发展过程进行了分析,发现空穴的快速发展期在最初的100μs内,之后在几百μs内保持平衡。用简单模型计算了不同能流密度下,空穴平衡时的形状,并分析了模型的局限性。研究结果对于揭示激光烧蚀水产生推力的机理有重要意义,有利于促进水工质激光推进的发展。

水烧蚀激光推进性能初步分析

利用所建流场信息与推力信号同步采集的实验系统,开展了水烧蚀激光推进性能实验研究。研究发现,实验中随机出现两种特征差别明显的现象,即水烧蚀和水诱导的空气击穿。对两种现象获得的气蚀空穴发展、推力特征、冲量耦合系数、比冲和能量利用率进行了分析。结果表明,与水诱导空气击穿相比,水烧蚀获得的气蚀空穴发展较快、推力幅值、冲量耦合系数和能量利用率都高约10倍,比冲比较接近。研究结果对于水烧蚀激光推进的发展有重要意义。

水工质激光推进数值建模分析

在对水工质激光推进内流场特征分析的基础上,对描述内流场演化过程的数学模型进行探讨,研究了水滴蒸发模型、水滴变形和破碎模型在水工质激光推进内流场演化过程中的作用。研究结果表明,流场演化过程中,蒸发引起的水滴体积变化率不会超过0.0216%,因而蒸发模型对于计算结果影响不大,在计算过程中可以忽略;水滴在激波流场的作用下破碎成较小的水滴,形成二次雾化,破碎后的水滴体积最小只有原体积的1.5%,对于激光能量的沉积有较大影响,所以在计算中必须考虑水滴变形和破碎模型。

激光等离子体微推力器的发展及热点问题

激光微推力器在航天器的轨道调整、引力补偿、位置保持、轨道机动和姿态控制等方面存在巨大的潜在优势。对近年来激光等离子体微推力器的研究和发展进行了较全面介绍,并详述了激光等离子体微推力器发展过程中的几个热点问题,包括激光等离子体微推力器的工作模式和工质的选择、推力单元结构设计、微型激光器和微推力测试方法的研究与发展现状。通过对比分析,给出了目前所研究的激光等离子体微推力器的优缺点,为国内研制激光等离子体微推力器提供了一些有益参考。

真空技术在污水处理中的若干典型应用

介绍了真空技术在污水处理中的几种典型应用 :真空结晶法用以分离污水中具有结晶性能的固体溶剂 ;真空过滤脱水用于初沉池和消化池污泥脱水 ;真空浮选法通过制造负压条件加速浮选过程 ;还有真空搅拌、真空脱气等等。

脉冲激光作用下光船所受推力的测试

建立了一套压电传感器瞬态推力的测试系统,介绍了测试系统的组成及测试原理.为消除实验环境的各种干扰,简化误差分析和数据处理过程,进行了测试系统的现场标定.给出了标定系统的原理和结构,并对实验测试结果和数据进行了处理分析.结果表明:激光支持的爆轰波作用于抛物型光船所产生的推力作用时间在100 μs量级,峰值推力在100 N量级,对于激光推进冲量耦合系数的计算,具有重要参考价值.

两种瞬态脉冲推力测试方法的探讨

基于半导体应变片和聚偏二氟乙烯（PVDF）传感器,建立了2套脉冲推力测试系统;介绍了测试和标定原理及结果,给出了应变片的电压-应变转换率和PVDF传感器的动态压电系数;研究了2种方法所获得的推力曲线出现振荡的原因,并把2种瞬态脉冲推力测试方法的优缺点进行了对比分析。实验所获冲量耦合系数与国内外相关文献吻合,验证了2种测试手段的可行性,对脉冲激光发动机和脉冲爆震发动机的性能优化研究具有较大的意义。

激光推进冲量耦合系数的测量方法

激光推进冲量耦合系数是激光推进的重要参数,反映激光能量转化为动能的能力。提出了水平双线支撑激光推进试验方法,推导了水平双线支撑激光推进时光船的运动方程和测量方程;通过高速相机测量位移,利用卡尔曼滤波计算速度的方法;解决了激光脉冲瞬间作用时速度随机起伏大和计算困难的问题。为水平激光推进冲量耦合系数的计算,提供了工程测量和计算方法。

吸气式激光推进单脉冲性能实验研究

利用实验室建立的多种测量系统,组合不同的聚焦及约束条件,广泛进行了吸气式激光推进单脉冲性能实验研究。给出了气压、单脉冲能量和实验件构形对冲量耦合系数影响规律,发现随实验条件变化存在不同的冲量耦合系数稳定区间;测量了单脉冲激光推力加载过程,其持续时间约为170μs,峰值约为200 N;获得了不同约束和不同能量下的流场波系结构,认为激波速度大、有效作用时间长有利于获得高的冲量;进一步综合分析了目前吸气式激光推进的研究局限和发展方向,为重复多脉冲性能研究奠定了很好的实验方法和数据基础。

污水处理厂自动控制系统综述

针对我国污水处理厂自动控制系统的现状 ,简述了污水处理控制系统的控制原理、特点、构成和功能分析了系统的故障原因、干扰因素、智能性及提高系统智能性的方法 ,介绍了模糊控制等新方法在污水处理控制系统中的应用以及系统的功能扩展 。

液体工质激光推进冲量耦合系数实验测试

在成功研制液体工质注入系统的基础上,以脉冲式CO2激光器为光源,将雾化水滴用作工质,进行了激光推进性能实验测试研究。实验发现水工质激光推进冲量耦合系数较大气吸气模式获得了较为明显的提高,达到了50×10-5N.s.J-1左右。与国内外相关实验结果进行了对比分析,讨论了提高液体工质激光推进性能参数的方法。

大型复杂系统平均寿命评定的Monte Carlo方法

随着现代武器系统和工程系统的大型化与复杂化趋势,大型复杂系统可靠性评定是急待解决的问题,工程中常用可靠性指标有可靠度和平均寿命,平均寿命指标由于直观、物理概念清晰,使用更加方便。基于可靠性框图建模,采用最小路集计算分析,提出了大型复杂系统平均寿命评定的Monte Carlo方法。解决了有限样本条件下,大型复杂系统平均寿命评定问题,对工程中大型复杂系统平均寿命评定具有重要应用价值。

模糊控制在污水处理中的应用

针对污水处理的复杂性、不确定性和难以建立准确的数学模型的特点,提出用模糊控制的方法实现污水处理SBR法的自动控制,为污水处理的COD值自动控制提供了一条切实可行的途径。

水滴烧蚀多脉冲激光推进性能

用实时的推力测试方法研究了水滴烧蚀模式多脉冲TEA CO2激光推进的推进性能。用纹影法研究了伴随水滴烧蚀产生的激波等流场变化过程。多脉冲激光推进的比冲和冲量耦合系数等性能参数随激光脉冲重复频率的变小和脉冲数目的增加而逐渐下降。与激光传输相反和相同方向的激波传播最大速度分别为10 km/s和7 km/s。与纹影法结果同步获得的推力曲线表明:汽化过程对推力的形成过程贡献最大,激波也对推力的形成过程有一定贡献。

喷管构形和聚焦位置对雾化水滴推进性能的影响

以抛物形和锥形喷管为研究对象,开展了雾化水滴的脉冲式TEA CO2激光推进性能的实验研究。冲量的大小由压电传感器测量得出的推力随时间的变化关系曲线得出。雾化水滴的能量转化效率达到了26.1%,比冲达到了102 s。对于较短的喷管而言,聚焦位置距离喷管顶部越近,推进性能参数越高。喷管构形对推进性能的影响比较明显,抛物形喷管的推进性能优于锥形喷管。

激光推进流场演化的高速阴影测量方法

介绍了高速阴影技术在激光推进流场演化诊断过程中的应用。采用了阴影技术和高速摄影相结合的方法,对激光推进流场演化过程进行了考察。由高速相机提供时序零时,控制激光器和闪光源的延迟时间,再对高速相机进行同步曝光,解决了高速阴影测量过程中高速相机、闪光仪和激光器的时序控制问题,实验获得了清晰的流场演化图像,为进一步研究提供了实验依据和便利条件。

来流对吸气式激光推力器冲量耦合系数的影响

针对大气吸气模式激光推进的原理,采用二阶精度的Roe格式,在气体模型为完全气体时,分别对无来流以及来流马赫数为2.5和5的条件下,环聚焦激光推力器内外流场的演化过程进行了数值模拟。结果表明,无来流、来流马赫数为2.5和5时的冲量耦合系数分别为2.42×10-4N.s/J,1.00×10-4N.s/J和1.13×10-4N.s/J,无来流时激光推力器的冲量耦合系数高于同工况下有来流的情况,但来流马赫数为5时由于激波不会传播到推力器前体而产生负推力,因此冲量耦合系数较马赫数为2.5时高。研究结果可为激光推力器的构形设计以及实验模拟高空环境下推力器的飞行情况提供一定的理论指导。