航天飞行器防热层与天线窗口热匹配行为研究

针对防热层与天线盖板的热匹配及烧蚀匹配开展研究,通过有限元方法,分析了尺寸效应对于天线盖板热匹配的影响,同时结合电弧风洞实验验证了防热层与天线盖板在高温下的烧蚀匹配行为。研究结果表明,按照实验件尺寸20 mm×20 mm,在实验环境条件下,防热层最大热应力为2.98 MPa,小于低密度石英酚醛复合材料在高温下的拉伸强度,不存在热匹配风险。当天线盖板尺寸大于60 mm时,防热层局部接触应力约为5.3 MPa,大于防热层在高温下的抗拉强度,天线盖板与周边防热层保证0.3 mm安装间隙,天线盖板在高温下的最大膨胀量为0.03~0.04 mm,远小于间隙值,因此不存在热匹配风险。天线盖板在与防热层烧蚀过程中,由于耐温较高,在高温下基本无烧蚀,低密度石英酚醛防热层烧蚀量约为1.1 mm,因此在后续防热设计中可在天线盖板前缘处预留台阶,以减小高温下的烧蚀不匹配风险。

考虑新能源爬坡的风光火耦合系统源荷匹配性分析及容量优化配置

风力发电、光伏发电与火力发电经同一点并网形成耦合系统,是我国北方地区发电侧灵活性调节电源与新能源间高效、低碳协同的一种形式.考虑区域新能源爬坡特性,结合源荷匹配分析,发掘和利用其规律,研究风光火耦合系统的容量优化配置方法,为耦合系统规划提供参考.首先,简述耦合系统运行模式和不确定性处理方法;其次,考虑耦合系统风光互补、爬坡事件和关键负荷特性,选取并提出相关指标用于源荷匹配评价;再次,考虑源荷特性、匹配、成本和收益等约束,建立耦合系统容量优化配置模型;最后,基于辽宁地区实际数据进行算例仿真,得到该地区耦合系统风、光的最优安装容量,并分析上述源荷相关因素与容量优化配置结果之间的相互影响,为新能源最优容量配置提供了参考与建议.

TC18钛合金大规格棒材热变形行为研究进展

近年来,随着自由锻造装备大型化的不断发展,航空航天关键结构件用锻件的大型化需求急剧增长,大规格棒材的制备成为了科研及工业化生产的重点工作。TC18钛合金作为一类高合金化、热变形参数敏感型高强高韧钛合金,已逐步成为航空航天关键装备的核心结构材料,因此,其棒材的大型化成为了近年来研究及生产的重点方向。本文梳理了近年来TC18钛合金大规格棒材(Φ300~Φ500 mm)生产技术概况,综述了TC18钛合金热变形数值模拟的相关研究,分析铸锭熔炼、锻造成型及热处理工艺的现状,总结大规格棒材现存问题及解决方法。最后,展望原材料制备过程今后一段时间的研究重点,结合使用单位对TC18钛合金棒材的使用需求,力争在未来打通原材料和成品锻件的全流程制造工艺,实现工艺个性化设计、组织性能定量调控。

内置渐变结构介质天线的微波反应器加热性能研究

催化氧化是现有市场上销毁低浓度VOCs的主流技术,现有工艺采用电加热方式加热催化床层,其不足之处是效率低、升温速率慢。采用微波选择性加热催化床层具有升温速率快、能耗低的优势。然而作为一种新型的加热方式,目前腔体中微波加热仍然存在一些问题,例如不均匀性、低效率以及热失控,这些问题限制了微波加热的大规模应用。针对这一现状,基于阻抗匹配理论,设计了一种包括介质天线辐射器的新型微波加热系统,用于加热催化床层。建立了基于电磁学和固体传热的多物理场模型,使用COMSOL进行了数值计算和实验研究。结果表明,实验和仿真结果吻合,该系统可以实现对催化床层的高效率和高均匀性加热,同时具有较低的热失控风险。这项研究为微波加热技术的发展提供了新的思路和方法。

纯电动客车能耗优化控制架构综述

文章主要分析纯电动整车能耗研究现状,从整车动力性、安全性、舒适性能量需求角度分析各子系统能耗控制原理和发展趋势,在此基础上搭建整车能耗优化控制架构,为电动车节能设计提供依据。

基于振动点云补偿锻件尺寸在线测量系统研究

目的针对高温锻造生产线检测任务中机械振动造成锻件热态尺寸测量误差较大的问题,提出基于加速度传感器的振动点云补偿方法。方法振动点云补偿方法是在激光相机中内置加速度传感器获取振动信号,在检测出相机振动的加速度后,通过二次积分求解出相机在3个方向上的位移量,并通过旋转矩阵变换得到对应点的坐标值,从而对相机振动带来的点云偏差进行补偿和校正。在完成对点云偏差的修正之后,利用Halcon中的模板匹配算法对锻件点云进行匹配。结果搭建了具有加热、镦粗、预锻等工序的汽车轮毂机器人自动化锻造生产线,根据锻造工艺要求,使用所研制方法对高温锻件产品进行了关键尺寸的在线测量。经补偿后,锻件点云尺寸平均测量误差由±0.9 mm降低至±0.1 mm,标准差由0.52 mm降低至0.056 mm。结论采用二氧化硅气凝胶隔层降噪、增加防振结构件及隔热恒温等措施,使用蓝紫线激光3D相机,并通过基于加速度传感器的振动点云补偿算法,可以满足锻造自动化生产线的在线检测要求,能够提高锻造生产线高温锻件尺寸的检测精度、降低尺寸检测的不稳定性。

航空油冷发电机过热保护设计的研究及分析

发电机热场分布对过热保护构件失效影响显著,是其优化设计中应重点考虑的参数。借助ANSYS软件中Fluent稳态压力求解器和湍流模型对故障模式下发电机内部热场分布进行仿真,获得主发电机定、转子和壳体循环油路热场分布;在此基础上,调整部分关键部位熔点及材料软化温度,优化热脱扣保护装置设计方案,实现电机过热保护,该方案已成功应用于某飞机,且已通过试验和试飞验证。结果表明:仿真热场结果与实际工况下的温度场分布一致,电机出口油温达到260℃时绝缘衬套软化,导致电机腔体内发生漏油,当发电机绝缘衬套软化温度提高至350℃,可有效避免发电机烧损。

硅铝合金在微波模块电路封装中的应用

硅铝合金以其重量轻、高热导率以及可调节热膨胀系数(CTE)的优越综合性能,在电子产品特别是微波组件中得到越来越广泛的应用。利用ANSYS软件系统地对Si50Al合金和硬铝合金进行热和结构静力分析,结果表明Si50Al合金具有更好的力学性能。通过对Si50Al合金进行热膨胀系数测试和焊接应力分析显示,Si50Al合金与Al2O3基陶瓷基板有较好的热匹配。机械加工、表面镀覆、元器件装联和密封实验表明,Si50Al合金完全可以替代硬铝合金、铜等作为微波组件的封装壳体和芯片载体材料,其与陶瓷基板和Ga As等半导体芯片衬底材料热膨胀匹配性好,并可成功地应用于高可靠微波模块电路的封装。

碳/碳复合材料抗氧化方法及发展趋势

综述了碳 /碳复合材料氧化行为及抗氧化方法 ,对各种涂层系统进行了详细评述。提出了长期抗氧化多层涂层系统的研究方向。

氧热法电石合成的反应平衡和热匹配分析

针对氧热法电石合成中吸热的生成反应和放热的碳燃烧反应耦合,从热力学角度对电石生成途径、反应化学计量平衡以及吸、放热反应热耦合进行了分析。结果表明:(1)电石由CaO+3C→CaC2+CO一步直接生成的可能性更大;(2)不同化学计量对应4种不同反应体系,各体系电石平衡转化率都随温度升高而升高,随压强增大而减小,电石与氧化钙发生副反应的转化率大致为随温度升高而先升后降;(3)反应热匹配量和匹配条件取决于电石生成反应物料处理量和电石纯度要求。电石生成反应与燃烧供热反应耦合于同一反应器是可行的。

低密度烧蚀材料高温气动剪切试验研究

利用超声速平板试验技术,对两种低密度烧蚀材料在高焓、低热流(气流剪切力70N/m2,冷壁热流密度200kW/m2,气流总焓12MJ/kg,压力1kPa,试验时间300s)条件下进行了高温气动剪切试验。试验中通过试验件的不同安装方式,综合考核了材料的性能及工艺。结果表明:两种低密度烧蚀材料试验过程中无明显剥蚀,表面碳层完整,材料的抗剪切性能较好,两种材料表面烧蚀较为均匀,材料间的粘接缝没有明显的开裂,也没有出现冲刷凹槽,材料的热匹配性能较好;材料与底板之间没有脱落现象,粘接工艺较好。

中巴地球资源卫星热红外通道的交叉辐射定标

以TERRA MODIS传感器热红外31通道为参考标准，完成对CBERS-02 IRMSS传感器热红外通道的交叉辐射定标．在与MODIS相应通道的交叉辐射定标中选取了2004年8月～12月间的7次双星同步观测青海湖和太湖的昼夜数据，通过两传感器相应通道间的光谱匹配，利用MODIS数据推算IRMSS的入瞳辐亮度，再从IRMSS影像上提取对应的DN值．对交叉定标获取的数据，进行多点线性回归，获得定标系数：增益8．0567，单位：DN／（W／m^2／sr^1／μm^1）；截距47．892，单位：DN．并对定标数据进行了精度评价和检验，结果表明该方法所获取的定标系数精度与MODIS定标数据相当，可以满足定量化应用的需要。

进气门晚关机构与增压系统在中等负荷的优化匹配

以潍柴蓝擎WP12型重型柴油机为研究对象,在各转速中等负荷工况,通过对比进气门晚关机构(IVCA)开闭两种状态对两级增压系统匹配关系的影响,分析其对关键气路参数和燃烧过程的影响。研究表明,随着喷油定时向上止点后推迟,IVCA机构对NOx和碳烟折中排放的降低作用越发明显。同时,使用IVCA机构后,减少了进气流量,降低了柴油机涡前压力,这将有利于改善高涡前压力工况的有效热效率。结合IVCA机构开闭状态对增压系统运行规律的影响,协同控制油路策略和气路状态参数,可实现IVCA机构与增压系统在柴油机中等负荷的优化匹配。

冬季室内热环境与被褥微气候的匹配

冬季睡眠状态下,室内热环境与被褥微气候分别对人体头部和被覆躯体的热感觉造成直接影响。为了分析两个热环境的匹配关系以满足睡眠人体的热舒适水平,实验在不同的室内温度下,调节被褥微气候温度,测试了受试者的皮肤温度,并记录了热感觉和热可接受水平。研究结果表明:睡眠状态下,相比于室内热环境,人体热感觉对被褥微气候更敏感;此外,通过分析室内热环境和被褥微气候分别与整体热感觉和整体不满意率的关系,得到了睡眠热环境舒适区间。

固体氧化物燃料电池复合阴极研究

中低温(600～800℃)固体氧化物燃料电池是目前研究的主流.降低工作温度虽然能够解决材料选择、热应力、腐蚀等一系列问题,但是导致了阴极性能和阴极效率下降.复合阴极在某种程度上可以改善低温下阴极性能恶化的情况,降低过电位和极化电阻、界面电阻等.介绍了复合阴极的研究理论和研究方法,以及为解决这些问题所进行的阴极复合研究的现状,包括阴极材料与电解质、贵金属材料复合的研究现状,提出了今后的研究方向及应解决的问题.

热管理材料的研究进展

电子元器件的微型化及多功能化对器件的散热性提出了更高要求。器件的散热问题已成为迅速发展的电信产业面临的技术"瓶颈"。介绍了国内外电子工业中已使用和正在开发研制的三代热管理材料的种类和性能特点,总结了各阶段热管理材料的现状及其研究进展,表明高性能热管理材料需具备低密度、高导热、与半导体及芯片材料膨胀匹配、相当大的硬度及良好的气密性等性能特点。

工质比热匹配对有机朗肯循环不可逆损失的影响

有机朗肯循环可以将低品位热能转化为有用功。为了提高能量利用率应尽可能减小系统中的不可逆损失。蒸发器是主要的火用损部件,对其进行优化可以显著提高系统性能。为改善热源与热机系统耦合、减小蒸发器内火用损以提高热功转换效率,提出利用工质比热变化改善换热过程温度匹配的模型。固定换热器两侧流体出入口温度,定义变量k为流体在高温端与低温端比热的比值,其变化范围0.5～3.5,假设比热随温度线性变化。为分析不可逆损失与温差的关系提出＂积分温差＂,证明了积分温差与不可逆损失之间的拟线性关系。列出可能的九种温度匹配情况,得到理论上最大和最小的不可逆损失。通过计算废热气体驱动有机朗肯循环的算例,证明了利用比热变化改善换热匹配的有效性。

再入航天器防热层/金属结构热匹配评价方法研究

概述了在轨温度交变环境下再入航天器防热层/金属结构热匹配的3种评价方法———温度交变试验、热应力理论计算和有限元模型分析。结合工程实际,介绍了3种方法的应用情况和应用特点:温度交变试验可以定性研究温度交变环境及胶层厚度对结构热匹配特性的影响;热应力理论计算能够在一定程度上量化结构热应力等结果;有限元模型分析可以获得结构任意时刻、任意位置的热应力与热变形的量化数据,具有较大的应用优势。通过对比分析,建议采用温度交变试验与有限元模型分析相结合的方法,以实现防热层/金属结构热匹配特性的准确评价,最终验证防热结构方案设计的合理性。

半导体温差发电器匹配负载的热电耦合分析

根据实际温差发电器的结构及尺寸建立三维数学模型,模拟了温差发电器的热电耦合工作过程,分析了在发电器两端陶瓷片恒温工作状态下回路中负载电阻值对发电器工作性能的影响,结果表明改变负载会影响半导体内部温度分布并导致出现最大输出功率时的负载与发电器内阻不一致而出现漂移,结合模型从理论上解释了出现这种现象的原因并计算得出此时匹配负载的值。

一种通用低成本大功率高亮度LED封装技术

提出了一种热传导高、热膨胀匹配良好、低成本、大功率、高亮度LED封装技术。该技术采用光电子与微电子技术相结合,利用背面出光的LED芯片,倒装焊接在有双向浪涌和静电保护电路的硅基板上。由于在封装中引入了热膨胀过渡层,在保证良好热膨胀匹配的同时,热阻增加少。采用该封装技术封装的白光LED,发光稳定,光衰小,长期寿命高。