基于大口径高温固定点黑体的光谱辐射照度国家基准量值复现新方法

采用国际前沿的大口径高温固定点黑体新技术,中国计量科学研究院NIM(National Institute of Metrology)组建了大口径钨碳-碳WC-C高温固定点黑体辐射源,在3020.11 K的融化点温度,实现了250~2500 nm光谱辐射照度、相关色温和分布温度基准的量值复现。这是国际上首次将大口径高温固定点黑体技术成功应用于光谱辐射度基准复现领域。针对大口径固定点黑体熔化温坪曲线的特点、以及测量期间温坪曲线中间部分缺失的问题,提出了固定点熔化温坪拐点温度计算新方法,重构了缺失的熔化温坪曲线。采用光谱比较法,通过双光栅光谱比较测量系统将黑体的量值传递至光谱辐射照度副基准灯组,完成光谱辐射照度基准量值的复现和保存。新的量值复现方法将黑体温度的测量不确定度减小为0.36 K,缩短了量传链,实现光谱辐射照度最佳测量不确定度0.25%(k=2)。在250~2500 nm,基于固定点新方法和传统变温黑体法进行量值复现的平均偏差为0.42%,将两种方法相结合,最终实现我国光谱辐射照度基准的测量不确定度(k=2)为:250~400 nm,U rel=1.9%~0.43%;400~1000 nm,U rel=0.43%~0.25%;1000~2200 nm,U rel=0.25%~0.76%;2200~2500 nm,U rel=0.76%~2.4%。基于固定点黑体的光谱辐射照度量值复现技术已经应用于遥感仪器的辐射定标,用于提升仪器的测量准确度。

大口径环形分段光学系统基准构建方法

为了更好地对大口径分段望远镜进行集成检测与稳定性保持基准构建,本文提出一种大口径环形分段光学系统基准构建方法。首先,采用局部光瞳投射的方式实现光瞳对准映射;其次,利用微透镜阵列构建系统共焦空间基准;之后,基于环带整体调控模式,采用共焦与曲率半径联合分析,实现曲率半径与系统对准的共同调节;最后,利用白光干涉所形成的条纹包络进行粗共相探测,并利用通道光谱方法实现粗共相与精共相间的精度衔接,空间共焦基准定位精度优于125μm,共相基准覆盖范围优于20μm,精度优于0.5μm,光谱基准不确定度优于5%。实现了不同时空特征扰动的分层次、多模态抑制,利用以上共基准原位测量新方法有效提升了光学系统原位计量检测精度并缩短了溯源链长度,增加了检测效率与准确度。

基于广义积分变换法海洋温差能大口径冷水管强迫振动分析

复杂多变的海洋工况将诱发大口径冷水管强迫振动,为探明均布载荷、线性变化的静水压力、集中载荷和周期载荷作用下冷水管振动响应机制。基于Euler-Bernoulli梁理论,建立了管道动力学控制方程,采用广义积分变换法,求解了系统强迫振动的解析解,并与同伦摄动法相对比,验证了该方法的高精度和有效性,分析了内流、黏弹性耗散系数、阻尼比和质量比对管道振动特性的影响。结果表明:当内流流速对应的振动频率与固有频率接近时,管道将出现动态失稳。增大黏弹性耗散系数、阻尼比和质量比对横向位移的抑制效果呈现依次递减的规律,改变激振位置和激振频率可显著改变管道横向位移。该研究成果可对冷水管的初期设计提供一定的指导作用。

基于柔性铰链结构的大口径压电快摆镜

为了解决压电作动器驱动的快速反射镜因压电作动器伸长量较小,导致快速反射镜偏转角过小的问题,该文提出了一款新型快速反射镜设计方案。采用三级杠杆式柔性铰链放大机构实现压电作动器位移的放大,采用柔性轴承作为快摆镜的运动关节实现快摆镜的大角度定轴偏转。通过理论推导和有限元仿真对快摆镜的最大偏转角度、等效应力、谐振频率以及振型进行分析。实验结果表明,所设计的快摆镜可以实现大于2 mrad的镜面偏转,满足大范围、高精度的光束定位要求。

大口径单井注抽试验求参过程中井底流和混溶效应的综合影响

单井注抽(single-well push-pull,SWPP)试验因其成本低、周期短以及操作简单的优点,被广泛用于求取含水层弥散度等水文地质参数。依托干旱半干旱区常用的大口径井开展SWPP试验,常面临井底流渗漏和井筒混溶效应共同的影响。为此,本研究构建了同时考虑井底流和混溶效应的SWPP试验三阶段溶质运移模型,利用有限差分法对模型进行求解,并利用前人的渗流和溶质运移模型解析解验证其准确性,随后依托该模型探究大口径井附近渗流特征及井尺寸对SWPP试验的影响机制。研究结果表明:(1)新提出的考虑井底流的SWPP试验模型对抽水过程降深以及井壁处溶质运移过程的刻画,同前人解析解匹配良好,表明了该模型构建及求解的准确性;(2)随着井筛长度的逐渐减小,井底流对含水层整体流场的影响程度逐渐增大,流场从径向逐渐转变为球形流场;(3)粗井径相比细井径,注入阶段井中的溶质BTC(Breakthrough curve,穿透曲线)值更小,但抽出阶段的溶质BTC更大,井中混溶过程相比井底渗漏过程对SWPP试验的影响更为显著;(4)当井深小到井径的一半左右时产生类球形流场,井底的渗漏过程相比混溶过程对SWPP试验可能存在更为显著的影响;(5)对于本研究设置的模拟场景,即使不存在井底流,前人的解析解由于忽略井筒混溶,对弥散度的解译仍存在152.5%的误差,而随着井底埋深逐渐减小,井底流导致前人解析解的误差也逐渐增大。

基于流固耦合方法的大口径闸阀减振分析

针对大口径楔式闸阀在启闭过程及小开度工况下易引起流激共振,产生较强的阀杆和闸板振动的问题,提出在阀后添加扩管的结构优化方法,以降低流体流态突变进而减小共振,并给出了3种具体的改进方式。通过对比分析改进前后闸阀管道液流系统的压力脉动、共振幅值,验证优化的可行性。研究结果表明:阀后添加扩管能够减小阀后涡旋和压力脉动,使阀内流体更快的趋于稳定;优化后阀门在1/16和1/8开度下的共振幅值由26.819 mm和2.347 mm减小为10.036 mm和1.959 8 mm,极大地降低了阀门在小开度下的共振幅值,有效减小了共振对阀门的损伤。压力脉动大幅值集中在小开度下低频区内(50 Hz),且脱落涡频率为26.72 Hz和28.44 Hz,当阀门系统处于二阶和四阶模态时,易产生涡激共振,应该避免在小开度工况及相应的频率范围内工作。研究结果可为大口径闸阀的减振优化提供参考。

大口径锥头弹体高速倾斜入水偏转规律数值模拟

结合某大口径锥头弹体高速倾斜入水试验,采用任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)流固耦合方法对弹体倾斜入水偏转行为进行数值模拟,研究了弹体以500 m/s高速倾斜入水过程中不同受力模式、载荷变化特征以及弹体发生偏转的力学机理,分析了入水角度对弹体偏转规律的影响。结果表明:在俯仰力矩作用下,弹体均发生抬头方向偏转,且偏转速度呈现先增大后减小的趋势,偏转程度在不同入水角度范围内呈现不同的变化趋势。当入水角度小于15°时,弹体会发生“跳弹”现象;当入水角度为30°~60°时,弹体偏转趋势基本一致,均由初始倾斜状态逐渐转动至水平状态、竖直状态并最终以弹头入水反方向的“出水”姿态向水下运动;当入水角度为75°时,弹体转动至水平状态后,并未继续偏转至竖直状态,弹头以朝斜上方的姿态向水下运动;弹体的入水侵深随入水角度的增大而增大,且增大趋势近似满足指数函数关系。

斜轧轧管与皮尔格轧管对大口径薄壁无缝钢管性能影响

通过对斜轧轧管机组生产的φ813 mm×28 mm规格和皮尔格轧管机组生产的φ711 mm×24 mm规格的15CrMoG无缝钢管的化学成分、常温拉伸、高温拉伸、硬度、冲击和金相组织等试验分析,研究了斜轧轧管与皮尔格轧管两种不同无缝钢管轧制方式对大口径薄壁无缝钢管性能的影响。结果表明:在相近轧制比的前提下,两种轧制方式对常温拉伸、高温拉伸及硬度等性能指标无影响,斜轧轧管方式生产的15CrMoG无缝钢管,其横纵向性能差异较小,冲击韧性更优。

大口径激光发射窗口镜多点支撑下结构研究

大口径激光发射窗口窗口镜由于径厚比高,刚度低,在自身重力下会发生变形,即镜面峰谷值(PV值)与均方根值(RMS)值过大,窗口镜会形成透镜,改变了激光发射输出端的发散角,不能满足激光发射系统的精准命中和能量集中的需求。建立了硒化锌材料的光学窗口的有限元仿真模型,计算分析在窗口镜径向支撑与底部安装支撑点结合轴向支撑作用时窗口镜的变形情况,并优化支撑体的材料、数量、位置分布。进行有限元仿真分析后,窗口镜面形精度满足PV值λ≤632.8nm与RMS低于λ/5≤126.56nm,支撑结构设计满足激光发射窗口需求。

基于可调剪切干涉曝光方法的大口径液晶偏振光栅制备

为了解决传统偏振全息干涉方法受限于过长的光路难以制备长周期的大口径液晶偏振光栅的问题,提出了基于液晶偏振光栅模板的可调剪切干涉曝光方法,并通过理论分析了制备偏振光栅的周期随模板方位角及沿光轴轴向位置的变化。利用小口径高效液晶偏振光栅作为模板搭建可调剪切干涉曝光光路,并基于此制备了数十微米周期的200 mm口径液晶偏振光栅,平均衍射效率达到99%以上,平均周期约为59.86μm,周期分布不均匀性约为0.07%。实验结果表明,调剪切干涉曝光方法能够制备大口径的长周期偏振光栅,周期和效率分布均匀,还具备周期易于调节、结构紧凑和抗振动干扰强等优势。

基于液晶偏振光栅的大口径激光光束扫描系统

非机械式激光光束扫描系统具有体积小、重量轻、易集成等优势,在激光雷达、激光武器和激光通信等领域具有较大的应用前景,其通光口径决定着设备的工作距离、扫描精度和目标摧毁能力。基于液晶偏振光栅设计了一种全电控制的大口径激光光束扫描系统。采用液晶偏振光栅和液晶空间光调制器的协同工作方式,实现光束的大角度连续扫描;设计了光束扫描系统,并重点分析了级联液晶偏振光栅组的控制策略,给出了具体控制方法。最后,进行了激光光束的初步扫描实验,实现了70 mm口径光束在−16.575°~16.575°的偏转。该研究结果为激光光束的非机械式扫描控制提供了技术支撑,并在大口径激光扫描系统应用方面进行了初步探索。

皮下“Z”字缝合在心血管疾病大口径鞘管介入术后股静脉穿刺点止血中的应用

目的评价皮下“Z”字缝合用于大口径鞘管撤除后股静脉穿刺点止血的安全性和有效性。方法选取2020年5月至2021年12月海军军医大学(第二军医大学)第一附属医院收治的263例行心房颤动冷冻消融或无导线心脏起搏器植入术的患者。心房颤动冷冻消融患者使用外径为16F的鞘管,无导线起搏器植入患者使用外径为27F的鞘管。采用信封法按照1∶1的比例将患者随机分为两组,分别通过“8”字缝合(132例)和皮下“Z”字缝合(131例)2种方式对股静脉穿刺点止血,比较两组患者的缝合操作时间、止血效果、并发症发生率及患者舒适度。结果两组患者的缝合操作时间、即刻止血成功率及并发症发生率差异均无统计学意义(均P>0.05)。皮下“Z”字缝合组术后Kolcaba的舒适状况量表的生理维度得分[(17.8±1.6)分vs(12.7±2.2)分]、心理维度得分[(33.1±2.7)分vs(26.4±3.5)分]及总分[(84.2±3.4)分vs(73.5±5.6)分]均高于“8”字缝合组,差异有统计学意义(均P<0.05)。结论皮下“Z”字缝合可实现大口径鞘管撤除后股静脉穿刺点的安全和有效止血,且患者的舒适度优于“8”字缝合。

大口径管道烟气流量测量方法综述

2021年全国碳市场开启,为了提高碳交易的准确性,需要做到碳排放数据的可测量、可报告、可核查。在这种背景下,烟气在线监测系统作为一种碳排放量化方法得到了重视。其有效工作的基础是烟气流量的准确测量。但电厂烟囱尺寸大,内部烟气流动特性复杂,烟气流量难以准确测量。重点分析了皮托管流量计和气体超声波流量计在大口径管道流量测量中的研究现状,详细介绍了大口径管道气体流量测量技术。此外,还介绍了一种独立的流量测量方法—示踪气体稀释法,探讨其发展现状及作为一种流量标定方法的潜力。

大口径光学镜面的扇形射流自动清洗技术

针对目前大口径镜面无与之匹配的自动清洗设备的问题,提出了一种扇形射流自动清洗技术,对扇型喷嘴的结构、布置形式和清洗力进行了研究,喷射角度在25°~125°范围内可控,提出气液混合清洗方式,结合自动化设备,在保护镜面不受损伤的前提下,设计了一套针对大口径光学镜面的自动清洗装置,可以在1 min内完成镜面清洗。通过Zeta仪对清洗后的镜面形貌进行观测,剩余杂质颗粒直径<10μm,无凹坑、划痕等缺陷。清洗装置自动化程度高,清洁速度快,清洁效果满足加工及镀膜要求,不会损伤镜面。研究为大口径光学镜面的自动化清洗提供了一种思路。

基于卡式结构的大口径连续变焦光学系统设计

变焦系统可实现对大视场目标的搜索,但是大视场的轴外像差会对卡式结构的轴外成像产生严重影响,为了能同时实现大视场、长焦距连续变焦的目标,在卡式结构像方增加了一个矫正透镜,设计了一种工作场为0°~1.5°、焦距变化范围为800 mm~1600 mm的红外连续变焦系统。系统由卡塞格林望远镜结构和三组元机械补偿变焦结构组成,工作波长为1064 nm的激光,最大口径为300 mm,各个焦距下最大畸变小于0.5%。在17 lp/mm处各个焦距下的MTF均大于0.5,且接近衍射极限,弥散光斑尺寸很小,均在艾里斑内,成像质量良好,各视场下的像差均得到校正,各项指标都满足设计要求。

氘氘聚变中子源大口径强磁场磁压缩磁体的设计与优化

【目的】为了真实反映聚变中子辐照特性损伤,有必要开展高通量聚变中子源的研究。磁约束氘氘聚变中子源预研装置是国际首台可实现场反等离子体大压缩比级联磁压缩的实验装置,作为该装置核心部件之一的磁压缩磁体,设计要求中心磁场的磁感应强度在500μs内从0 T上升至7 T,为此,提出了针对磁压缩磁体导体部分的设计思路。【方法】围绕磁体的导体设计,从导体材料选取、导体匝间距离与导体径向厚度3方面入手,通过有限元仿真软件分析导体应力情况,得到了导体材料电导率、导体匝间距离以及导体径向厚度对导体应力的影响。【结果】确定了下一步磁体的设计思路,即在欧姆损耗允许的范围内适当选择电导率偏低的导体材料,在轴向空间允许的范围内通过增加绝缘层厚度的方式适当增加导体匝间距,在材料许用应力的范围内适当减小导体径向厚度以降低建设成本。【结论】随着中子源预研装置项目的进一步推进,所提出的设计思路可为磁压缩磁体装置的设计提供优化方向。

大口径光学合成孔径系统研究进展

光学合成孔径技术是增大望远镜有效口径、提高望远镜分辨率、增强望远镜集光能力的有效途径,但是大口径光学合成孔径系统的技术难度随着子孔径离散程度的提高与自由度的释放呈指数级增长。文章比较了光学合成孔径系统的基本原理与结构形式,回顾了以拼接式、稀疏孔径式和分布式为代表的大口径光学合成孔径系统的发展历程,分析了大口径光学合成孔径系统在主动光学、编队与控制、路径规划等关键技术领域面临的技术难题,并提出下一代大口径光学合成孔径系统的发展方向。

大口径人工血管材料变迁与生物相容性提升策略和性能评价

大口径人工血管虽已应用于大血管重症疾病,但仍存在术后血栓形成、再狭窄等并发症,开发生物相容性优良的人工血管仍具挑战性。从人工血管主体材料发展历程、商用人工血管材料、新型人工血管材料3方面综述大口径人工血管主体材料的变迁。简要介绍人工血管生物相容性的提升策略(改变材料表面形貌或纤维集合体的拓扑结构;材料表面引入生物活性物质),从材料表面引入生物活性物质的角度出发,总结白蛋白、明胶和胶原蛋白涂层提升人工血管生物相容性的机制;讨论涂层人工血管生物相容性、血液渗透性、顺应性对临床使用效果的影响。最后对人工血管的性能和功能提出展望,指出人工血管涂层技术和涂层物质未来将继续聚焦生物工程、抗凝涂层、新材料和细胞外基质等方面,以改善临床使用效果。

某大口径火炮不同坡膛锥角弹丸挤进过程

为对某大口径火炮不同坡膛锥角时弹丸挤进过程进行对比分析,通过光滑粒子流体动力学法仿真某装药条件下弹带挤进过程。仿真得到挤进阻力和导转力矩,分析产生力矩波动的原因,并提出减轻力矩波动、缓解膛线受力的改进措施。结果表明,该研究能为坡膛锥角对弹带刻槽影响的研究提供参考。

大口径长焦距暗弱星模拟器系统设计

为提高星模拟器口径及焦距,提出以大口径长焦距离轴反射式系统作为星模拟器的准直光学系统。首先,研究星模拟器参数需求及光学系统构型优缺点,确定准直光学系统结构;其次,优化光学系统参数,分析像质情况;最后,测试系统各项实际指标,验证光学系统可行性。优化结果表明:系统口径为Φ510 mm,焦距为5000 mm,系统波像差≤0.049λ,点列图RMS半径≤2.589μm,各视场MTF接近衍射极限,畸变量≤0.002%,场曲≤0.2 mm,完全满足设计要求。测试实验结果表明:系统波像差0.0616λ,星等模拟范围+7~+12 Mv,星等模拟误差0.08 Mv,实现了对高星等恒星的精确模拟。