电推进系统工质气体微流量校准装置的设计

通过实验和理论分析,结合电推进系统工质气体微流量的实际使用情况,提出了绝压定容升压法及差压定容升压法两种电推进系统工质气体微流量的校准方法,设计了电推进系统工质气体微流量校准装置,装置采用双通道对称结构,包括抽气系统、校准系统、容积测量系统、稳压系统、多工质气路转换系统、恒温及烘烤系统、数据采集系统等,校准范围为5×10^(-5)～5×10^(-1)Pa·m^3/s,入口压力为0.2～0.5 MPa,出口压力为100 Pa～0.2 MPa,扩展不确定度小于2.0%(k=2),校准气体为Xe、Kr、Ar、He和N_2,可以满足电推进系统的计量需求。

非理想气体工质对内可逆Otto循环功率、效率性能的影响

基于有限时间热力学理论和内可逆Otto循环模型,进一步考虑非理想气体工质比热模型,对循环的功率和效率性能进行研究。通过数值计算分析比热模型、气体分子自由度d和传热损失B对循环最大功率Po_(t max)、最大效率η_(max)、Po_(t max)对应的最佳压缩比(γopt_(p)和效率ηP、η_(max)对应的最佳压缩比(γopt_(η)和功率Pη的影响。结果显示:循环性能η_(max)、(γopt_(η)和η_(p)随着B的增大而减小;工质比热模型对循环性能不产生定性影响,仅产生定量影响,非理想气体比热模型条件下的循环Po_(t max)、(γopt_(p)、η_(max)、(γopt_(η)、η_(p)和Pη均小于其他两种比热模型;循环性能(Pot)_(max)、(γopt_(p)、η_(max)、(γopt)_(η)、η_(p)和P_(η)随着d的增大而增大。研究结果对内燃机设计具有一定的指导意义。

内弹道过程中气体工质做功能力计算分析

计算分析了3种假设条件下不同气体工质的极限速度,理论推导真空中气体工质自由膨胀所获极限速度的关系式,建立了三维非定常条件下35 mm等截面轻气炮数学模型,采用ANSYS-CFX软件对不同气体工质所获弹丸初速进行模拟计算,对比了不同比例的氢氦混合气体对轻气炮弹丸初速的影响。结果表明:氢气是做功能力最强的气体工质,并且氦气在发射小质量弹丸时具有显著优势。

ECRIT等离子体特性数值模拟分析

针对航天器推进系统电子回旋共振离子推力器(ECRIT)电离效率易受放电室结构参数和工作参数影响,主要技术参数之间存在耦合不能单独优化的问题,文章采用多物理场仿真软件开展数值模拟,利用自适应函数细化电子回旋共振(ECR)区网格法提高仿真精度,探究不同磁路结构参数、工质气体、天线构型、微波功率对ECR推力器性能的影响规律,使电子在ECR区能够获得最大能量,经部分试验验证(微波输入功率和工质气体对放电影响),结果表明:磁环间距、内磁环-波导小端面距离和磁体高度对ECR区的分布影响较大,磁体宽度的影响较小;氙气的电子数密度高于氩气;L型天线电子密度和功率沉积高于杆天线;电子数密度和碰撞功率损耗随着入射微波功率增大而增大,可为ECR推力器设计提供参考。

多种工质下螺旋波等离子体源波场结构数值模拟

针对螺旋波等离子体放电机理,开展了多种工质条件下的螺旋波放电等离子体内波场结构数值模拟研究。计算发现:氦气等离子体的Er分量在径向边界处的峰值更为突出,有利于等离子体在径向的输运,波电场径向分量决定了电流密度径向分量在内部的表现。在0.266 Pa和1.064 Pa两种气体压强条件下,通过波场结构验证了气压对于波阻尼影响的结论。波场结构是螺旋波在等离子体内传播以及能量沉积的微观体现,研究螺旋波波场结构是揭示其高电离效率的重要途径。初步探索了功率耦合机制,为实验系统优化及实验方案设定奠定理论基础。

斯特林制冷机充气纯化试验装置的研制

斯特林制冷机内工作氦气的污染严重影响制冷机的性能和寿命。详述了研制的制冷机气体充气纯化试验装置的功能、技术特点及试验结果。

离子推力器放电腔数值模拟

为更好地理解放电腔内等离子体物理机制,对Kaufman型离子推力器放电腔进行了数值研究,其中初始电子采用粒子模拟的方法处理,二次电子和离子采用漂移-扩散流体近似描述。模拟结果与已有实验测量数据进行对比表明:所采用计算方法适用于放电腔内等离子体流动规律的数值研究;模拟得到的稳态下等离子体分布及变化规律与实验测量数据相吻合;磁场的设计对初始电子起到显著的约束作用,有效地提高了其与工质气体的电离碰撞几率;二次电子的精确描述还需在流体方程中耦合磁场效应。

氦气和氢气斯特林制冷机的不同回热特性

本文指出，氦气和氢气斯特林制冷机具有不同的非理想回热特性，两种工质对理论制冷量和制冷系数的影响有所不同，但两者都使理论制冷系数降低，达不到卡诺制冷系数δｃ。同时还指出，氢气斯特林制冷机受其非理想气体热物性的影响比氦气斯特林制冷机的大。

基于发射光谱法的螺旋波电推进器等离子体源放电实验研究

为探究不同气体条件下螺旋波电推进器等离子体源的放电特征,开展了氩气、氦气和氮气放电的光谱诊断实验研究。氩气和氦气为工质气体的放电条件下,部分波长谱线相对强度随功率的增加而增强,且斜率出现两次跳变,考虑是螺旋波放电过程中的模式转换,即容性向感性、感性向波模式的转换。三种工质气体,在较低的压强下,各谱线强度均随压强增大而迅速增强,但氩气放电下压强继续增大达到1.0Pa以后,谱线强度增强趋势变缓甚至达到“饱和”状态,而氦气和氮气放电下压强增大到0.5~0.65Pa,谱线强度出现降低趋势,氦气和氮气放电强度对压强更为敏感。

程控化脉冲能源在电热加速器中的应用

一种介于瞬变能源与缓变能源特性之间的特殊大容量脉冲能源系统 ,其主要特性是电压 5～ 2 5k V,最大电流 3～ 1 0 m A,放电脉冲 40～ 2 0 0 μs.由于现有大功率放电开关的性能限制 ,脉冲能源系统基本上采用单元式模块化的放电网络结构 ;因此 ,工作负载上的电流波形优化不仅依靠贮能模块的工作参数调节 ,而且更大程度上取决于程序放电组件的分时控制 .阐述了分时放电脉冲能源系统实现梯形放电波形所需的分时放电控制规律 ,对这种程控化脉冲能源在装填高压轻气体工质的加速器中的应用进行了分析 。

液氮机蓄冷器故障原因浅析

蓄冷器是液氮生产的关键部件,被称为液氮机的心脏。使用中常常出现故障,影响液氮生产正常进行。本文主要围绕其故障原因展开分析。

交替式热泵热机储能系统及效率分析

交替式热泵热机储能系统在用电低谷期转化弃电,在用电高峰期释能发电。对系统布雷顿循环中气体压缩/膨胀、换热、阻力损失等过程进行计算,得到每个过程前后的热力学参数,使用控制变量法分析各因素对效率的影响。在压缩机/透平效率取值0.85~0.95范围内做效率的热等值线图;工质分别选用氩气、氮气、二氧化碳、氨气和空气;由于熔盐受到熔点和器材使用温度的限制,选用储罐中唯一的温度变量低温导热油温度作为分析对象;最后,对换热器的换热温差/流动阻力两项参数同时进行研究。结果表明,透平/压缩机效率每变化1个百分点,总效率分别变化2.165和1.355个百分点。以二氧化碳为工质的系统总效率可达49.7%。低温导热油温度每下降10℃,总效率提高约1.44个百分点。选择换热器时,第一换热器应在低流动阻力的基础上换热温差尽可能小,第二换热器应在低换热温差的基础上流动阻力尽可能小。第一换热器中,流动阻力每增加1kPa,总效率降低约0.688个百分点,换热温差每增加1K,总效率降低约0.176个百分点;第二换热器中,流动阻力每增加1kPa,总效率降低约0.0767个百分点,换热温差每增加1K,总效率降低约0.189个百分点。通过4种物理参考方案设计,确定方案策略为透平/压缩机之间应优先选用更好的透平,且应首先保障第一换热器的低换热温差和第二换热器的低流动阻力。

高强度分子筛在军用热像仪中的应用

目前生产和装备部队的各类红外热像仪中，多数采用节流制冷器为红外探测器提供冷源。一般军用热像仪的制冷系统，高压气体工质由气瓶提供，极易残留微量水分及机械杂质，造成制冷器工作故障。因此，在气体工质进入制冷器前，必须经过气体纯化器过滤残留水分。

四氟化碳作为核电站热力循环工质的效果

据《Электрические станции》2010年10月报道，M3H（莫斯科动力学院）的研究人员对利用四氟化碳取代核电站热力循环中水和气体工质的可行性进行了研究。

基于超音速两相膨胀的新型CO_(2)制冷循环研究

提出了一种基于超音速两相膨胀的新型CO_(2)制冷循环,开展热力学分析和模拟计算。结果显示:在空调温区工况,新型CO_(2)制冷循环COP较现有性能相对最优的CO_(2)跨临界制冷循环COP提升了63.2%,且系统运行高压大大降低;自然工质气体添加剂对循环性能有较大影响,加入C_(2)H_(2)和N;后制冷温度更低,加入C_(2)H_(2)可提高相对卡诺效率,且随加入量的增加,效果越显著,当加入30%的C_(2)H_(2)时,可获得最大相对卡诺效率为0.93,较单一CO_(2)的相对卡诺效率提高了26%,而加入N;则降低相对卡诺效率;超音速两相膨胀机入口压力、入口温度和旋流分离段出口压力均对循环性能有较大影响,可调节以上参数提升循环制冷表现。研究表明:新型CO_(2)制冷循环具有较好的原理可行性,为CO_(2)有效利用、人工合成制冷剂替代、CO_(2)高效制冷提供一种可能的参考。