旋流燃烧室内甲烷湍流燃烧的数值模拟

为合理考虑湍流-复杂化学反应的相互作用,建立了甲烷湍流四步反应的温度脉动简化概率密度函数(PDF)模型.应用该模型对TECFLAM燃烧室内的甲烷湍流旋流燃烧进行了数值模拟,得到了与实验相符合的气体轴向、径向与切向速度、温度、温度脉动均方根值及甲烷、氧气、二氧化碳与水蒸气质量分数分布.得到的一氧化碳和氢气质量分数分布与实验基本符合.

旋流燃烧室内丙烷湍流燃烧的数值模拟

提出并建立了丙烷湍流四步反应的温度脉动简化概率密度函数模型.应用该模型对旋流燃烧室内的丙烷湍流燃烧进行了数值模拟.计算中分别采用了Kiehne和Jones的两种丙烷四步反应机理.结果表明,基于Kiehne机理可得到与实验相符合的气体轴向与切向速度,轴向脉动速度均方根值和温度,以及氧气、二氧化碳、丙烷、一氧化碳与氢气体积分数的分布.

受浮力作用的湍流扩散火焰的数值模拟

应用浮力修正的k ε模型和EDC湍流燃烧模型对旋流燃烧室内具有较低燃料/空气初始动量的甲烷湍流扩散火焰进行了数值模拟,得到了两组工况下的气体时均速度场、温度场、组分浓度场和湍流脉动速度均方根值分布等,并与实验数据进行了比较,二者基本相符.同时,还将计算结果与标准k ε模型的模拟结果进行了对比,揭示了浮力对具有较低初始动量的湍流扩散火焰的影响.

湍流旋流扩散性燃烧温度脉动的数值模拟

气体温度的脉动直接影响到湍流中的化学反应,基于气体焓脉动均方值输运方程,给出了一种计算气体温度脉动均方值的方法。采用此方法对旋流燃烧室内湍流扩散燃烧的温度脉动特性进行了数值模拟,并将模拟结果与实验测量数据进行了对比。

上面级在发射轨道的辐射外热流分析

研究发射轨道的外热流是进行火箭上面级和卫星热控设计的基础。文章给出了基于一组轨道和姿态参数的太阳矢量与地球矢量的计算方法。针对圆柱外形的上面级,分析了其发射轨道外热流的变化规律,利用该计算方法计算了太阳矢量,而太阳矢量在长时间滑行段相对固定,太阳矢量和受晒因子随发射时间而发生大幅度的变化,使得外热流工况变得非常复杂。通过对太阳定姿且绕箭体纵轴慢旋,可改善火箭上面级的飞行热环境,简化卫星和上面级的热控系统设计。

真空微弧推进系统试验及在轨测试

目前全球微小卫星呈爆发式增长态势,市场潜力巨大,针对可应用于微小卫星的推进系统顺势成为了全球的研究热点。介绍了可应用于微小卫星的电推进系统——真空微弧推进系统,首先概述了真空微弧推进系统的参数及结构特点,对该推进系统的工作原理和系统组成进行了研究分析,采用无触发式点火技术及石墨涂层工艺成功将真空起弧功率降至10 W以内,利用磁场控制电弧旋转的技术使阴极实现均匀烧蚀,并研制探针对磁场控制电弧效果进行测试,利用扭摆式测量系统完成微牛级推力测量,获取不同频率(6~20 Hz)、不同起弧电流(50~80 A)工况下的推力变化趋势。目前,真空微弧推进系统工程样机已成功开展在轨验证并完成在轨的推力测试,同时详细阐述了样机在轨测试的方法及推力标定方法,该方法为“海创千乘”卫星平台首次提出,对后续卫星平台微推力标定具有重要的研究意义。

单片晶圆兆声清洗的仿真模型研究

通过研究单片晶圆兆声清洗过程中兆声头在晶圆表面的运动轨迹和能量积累过程,构建了单晶圆清洗的兆声能量分布和颗粒去除过程的数学模型。通过Mathematica 9.0对模型进行了运算和简化,经过离散化处理后,运用MATLAB对几种硅片转速和兆声臂转速的组合在硅片上的能量分布和颗粒分布进行了模拟仿真。发现简单组合比例下清洗效果与转速比例和清洗轨迹复杂程度密切相关,而固定半径扫描可以使能量分布更均匀,减少局部能量集中对晶圆IC的破坏,并且可以缩短清洗时间。

阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能影响

为了研究不同厚度C60阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能的影响,实验数值计算了半透明阴极组成的多层膜系(ETL/EIL/Mg∶Ag/C60)的透过率;同时,采用共阴极结构设计制备了顶发射白光OLED器件,并对不同厚度的C60折射率匹配层制备的顶发射白光OLED器件的光电特性进行了研究。结果表明,不同C60厚度的多层膜系透过率差异较大,在C60膜层厚度为30~40 nm时,多层膜在较宽波段范围内均有高的透过率,且透过率光谱的色坐标最接近白光等能点;通过分析不同阴极耦合层制备的顶部发光OLED器件的光电性能,发现采用适当厚度的C60阴极耦合层材料,可以有效提高器件外量子效率,并在一定程度上能够有效改善器件的色坐标,实现接近等能白光的顶发光OLED器件制备。

阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能的影响

为了分析不同阴极耦合层对顶发射白光OLED器件光电性能的影响,数值计算了半透明阴极组成的多层膜系(ETL/EIL/Mg:Ag/折射率匹配层)的透过率和损耗;同时,采用共阴极结构设计制备了顶发射白光OLED器件,并对不同折射率匹配层制备的顶发射白光OLED器件的光电特性进行了研究。结果表明:采用相同厚度LiF和Al2O3薄膜作为阴极耦合层时,多层膜系光学透过率和损耗曲线存在较大差异;在20mA/cm2电流密度下,随着观测角度的增大,采用LiF+Al2O3双层折射率匹配层制备的器件电致发光谱峰位发生蓝移,但在整个视角内,器件的色坐标均稳定在白光等能点附近,这表明顶发射白光器件的色坐标可以通过折射率匹配层调节,使得器件在较大视角范围均能实现白光发射。

多层隔热材料传热特性研究现状及展望

研究多层隔热材料的传热特性是进行航天器热控设计的基础。文章首先介绍了多层隔热材料的分类和应用情况,及其传热方式和隔热性能表征方法;然后评述了多层隔热材料传热特性和空间环境适应性的研究状况,总结了相关研究方法、热分析模型与研究得出的基本认识;最后,提出了多层隔热材料热特性的进一步研究方向。

单片晶圆气液混合流清洗技术研究

研究了气液混合流清洗方法对单片晶圆表面颗粒的去除效果,引入无量纲参数移径比(H/D)讨论其对单片晶圆表面颗粒去除效率的影响。此外,还讨论了冲洗时间、冲洗压力对颗粒去除效率的影响。结果表明:晶圆表面颗粒去除效率随着冲洗时间、冲洗压力的增大而提高。移径比为1时晶圆表面颗粒去除效率最高;当移径比小于1时,晶圆表面颗粒去除效率随移径比增大而提高;当移径比大于1时,晶圆表面开始出现未被冲洗的区域,颗粒去除效率随移径比增大而迅速降低。采用气液混合流清洗技术,可以实现颗粒直径为0.2~0.3μm范围的颗粒去除效率达99%以上,颗粒直径为0.1~0.5μm范围的颗粒去除效率达96%以上。

河水变暖殃及鱼类——研究表明水温升高使鱼类生存能力降低

美国阿拉斯加州的尼尼契克河、迪普湾、斯达里斯基湾和安科河的水温正在升高,这种趋势给大马哈鱼的洄游造成了困难,降低了大马哈鱼鱼卵和鱼苗的成活率,也使大马哈鱼在整个生命周期内抗病能力下降。

薄膜二次表面镜热控涂层的辐射物性分析

认识热控涂层的热辐射物性对航天器热控制设计具有重要指导作用。文章根据薄膜二次表面镜涂层的吸收与反射过程分析,建立模型方程,结合已有的太阳吸收比、红外发射率等表观数据,采用非线性参数最小二乘法获得了薄膜材料的吸收系数和反射率等辐射物性,并分析了厚度对热控涂层太阳吸收比和红外发射率的影响。研究结果表明,聚酰亚胺薄膜对太阳光的表面反射率为0.571,吸收系数为19.343 mm-1,对红外辐射的表面反射率为0.227,吸收系数为39.615mm-1;F46薄膜对太阳光的表面反射率为0.744,吸收系数为0.757mm-1,对红外辐射的表面反射率为0.111,吸收系数为9.240mm-1。

多层隔热材料热物性参数工程计算方法

有效发射率、有效太阳吸收比和当量热导率等多层隔热材料热物性参数的正确确定是进行航天器热分析和热设计的基础。对多层隔热材料的这些热物性参数的工程计算方法进行了介绍,通过计算分析获得了不同条件下这些热物性参数的定量值,可为航天器热控设计提供参考。

泵压式发动机精细化热分析技术

上面级泵压式发动机结构复杂、经历的热环境复杂多变,须通过严格的热控设计以保证飞行过程中发动机部组件温度在合适范围内,因此研究泵压式发动机的温度变化规律对发动机研制具有重要作用。文章在分析上面级泵压式发动机热环境特点的基础上,提出了泵压式发动机的热分析建模方法,采用热网络法进行了泵压式发动机精细化热环境分析。通过发动机热平衡试验验证了热分析模型和方法的正确性,获得了发动机在飞行过程中的温度变化规律,可为后续泵压式发动机热分析提供参考。

空间运输飞行器材料与制造技术需求分析

空间运输飞行器已经成为国际航天技术新的发展趋势,对材料和制造技术从两方面提出了新的需求:异形贮箱制造技术和热控材料与制造技术。本文对这两个问题进行了分析,结果表明:异形贮箱和热控硬件的材料与制造是制约空间运输飞行器发展的基础技术,必须在空间运输飞行器研制热潮之前先期突破。

MgCl_(2)溶液中顺丁烯二酸调控α半水磷石膏晶形

盐介质和转晶剂是常压盐溶液法制备α半水磷石膏的关键因素,本文研究了MgCl_(2)溶液中顺丁烯二酸对磷石膏制备α半水磷石膏晶体形貌、硬化体抗压强度及微观结构的影响。结果表明,在MgCl_(2)溶液中能够制备出长柱状α半水磷石膏,添加顺丁烯二酸能够调控α半水磷石膏的晶体形貌,使其从长柱状向短柱状转变。随着顺丁烯二酸浓度的增大,α半水磷石膏的长度缩短、直径增大、长径比降低。在顺丁烯二酸作用下,α半水磷石膏(200)、(020)和(400)晶面强度降低,(204)晶面强度增加。在(200)、(020)和(400)晶面上,Ca^(2+)位于SO_(4)^(2-)之间,顺丁烯二酸在表面上吸附存在空间位阻效应。(204)晶面上Ca^(2+)间不存在SO_(4)^(2-),顺丁烯二酸的2个COO-可以分别与2个Ca^(2+)作用形成稳定的吸附构型,阻碍α半水磷石膏沿长度方向生长。未添加转晶剂时,α半水磷石膏的硬化体内部孔洞较多,孔直径较大,整体较疏松,抗压强度只有12.5MPa;当顺丁烯二酸浓度为1.08 mmol/L,α半水磷石膏的硬化体结构致密,内部孔洞数量明显减少,抗压强度达到26.5 MPa,合适的顺丁烯二酸浓度为0.54~1.08 mmol/L。

液体火箭发动机液氧箱与预冷回路的耦合计算模型

建立了液体火箭发动机的液氧贮箱与底部预冷回路的数值计算耦合模型,模拟了地面停放过程中贮箱与底部预冷回路的三维非稳态两相流动与传热过程,分析了自然循环预冷条件下液氧贮箱和底部预冷回路中的三维物理场分布及随时间变化规律。结果表明:随着停放时间的增加,液氧的蒸发量增加,停放中后期贮箱内的热传递基本趋于稳定。回流管内的气化导致回流口处的温度一直呈现波动。