气体温度对ZM6基体表面冷喷涂6061铝合金涂层性能影响

使用氮气在高压(5 MPa)条件下,通过调节工作气体温度(400、500、600℃)在ZM6基体上制备了大厚度6061铝合金涂层,再选择最佳温度条件下制备的6061铝合金涂层与块体6061铝合金同时进行摩擦磨损实验。利用光学显微镜、扫描电镜、三维轮廓仪对涂层以及磨损后磨痕形貌进行表征。结果表明:500℃条件下制备的6061铝合金涂层综合性能最佳,孔隙率1.89%,显微硬度78.18 HV0.1,涂层与ZM6基体的结合强度超过62 MPa。在不添加其他硬质相的情况下,单组分6061涂层仍能保持与块体6061铝合金相近的耐磨性能,既有黏着磨损又有磨粒磨损。

小型化气体声学温度计的研究

为促进气体声学原级测温技术的实用化发展,基于圆柱气体声学共鸣法测量热力学温度的原理,研制了内径10 mm、外径12 mm、内长40 mm的小型化气体声学温度计,采用优化的声学传感器提高了待测声压强度,开展了常压下常温至782 K的实验测试。对采用声波导管的小型化圆柱腔内常压空气进行测量,结果显示,在782 K时的声学共鸣频率相对标准偏差小于0.2%;修正了边界层及导管扰动后,基于空气声速的热力学关系,以常温为相对法的参考,获得了407~782 K的热力学温度,测量不确定度为0.76~2.93 K(k=1)。该研究为原级气体声学温度计在恶劣或特殊环境下的应用提供了可能。

微波谐振法应用于高温气体声学温度计的研究

高于335 K的热力学温度T与国际温标ITS-90温度(T_(90))之间的差异T-T_(90),是当前国际温度计量前沿研究的重点与难点。基于气体声速获得热力学温度的方法是该温区具有测量不确定度优势的方法,气体声速可通过声学共鸣法测得的声学共振频率和腔体尺寸获得。微波谐振法是高温区实时、原位获得腔体尺寸和热膨胀性的技术路线。通过优化高温气体声学热力学温度测量装置,提升温度和压力稳定性;采用自研的耐高温微波传感器,测量了335 K至493 K圆柱腔内的微波谐振频率,相对标准偏差为(2~13)×10^(-8);通过微波谐振频率获得了腔体尺寸随温度的变化关系,验证了几何尺寸的稳定性;同时实时获得圆柱腔内气体的折射率和压力,用于分析流动气路产生的压差。研究结果可为精密测定335 K以上T-T_(90)提供重要基础。

气体温度对VIGA制备GH4169合金粉末的影响

研究采用真空感应气雾化(Vacuum Induction Gas Atomization,VIGA)技术制备GH4169合金粉末,系统探究气体温度对粉末特性的影响规律。结果表明,随着气体温度从100℃升高到600℃,粉末的粒度分布明显向左移动,D50由75μm减小到42μm。扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)分析表明,较高气体温度有助于提高粉末的球形度,减少卫星粉的生成。X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)分析揭示,气体温度对粉末的物相组成影响不大,但是较高温度下粉末具有更高的结晶度和更大的晶粒尺寸。此外,粉末的流动性随气体温度的升高而显著改善。

基于PID控制的冷喷涂气体温度精确控制研究

在冷喷涂增材制造中,气体温度是影响颗粒速度、颗粒温度和涂层质量的关键参数之一,精确控制气体温度对气体加热效率、沉积效率的稳定性以及涂层的微观结构具有重要意义。为此,采用ANSYS⁃FLUENT建立数值模型,研究了基于PID策略和传统的开关控制策略对冷喷涂气体温度精确的影响。结果表明:采用PID策略时,气体温度的稳定时间和过冲都有大幅优化。此外,对于PID策略,使用正交实验研究了3个因素(比例、积分和导数)对气体温度稳定时间和过冲的影响。实验结果表明,稳定时间和过冲主要分别受比例参数和积分参数的影响。随着比例参数和积分参数的增加,稳定时间和过冲率减小,对气体温度控制的精确度增加。

干熄焦锅炉入口循环气体温度的理论计算

文章以干熄炉冷却段入口至干熄焦锅炉入口为对象,进行了物料平衡和热平衡计算,利用试差法计算干熄焦锅炉入口循环气体温度,并分析了干熄焦锅炉入口循环气体温度的影响因素,简化了干熄焦锅炉入口循环气体温度的计算公式,满足了干熄焦工程设计的要求。

正极性长空气间隙放电不稳定先导通道温度演化规律研究

先导放电是长空气间隙击穿的主导物理过程,是一种高电导率且以热电离过程为主导机制的热等离子体,获取不稳定先导通道温度分布对于揭示先导起始物理机制以及建立先导放电全过程仿真模型至关重要。该文利用脉冲驱动高功率LED光源,建立一套高时空分辨率定量纹影系统,并开展1.0m棒-板间隙正极性先导放电定量纹影观测实验。实测结果表明,在不稳定先导电流持续注入期间,通道轴向温度分布较为均匀,且通道热直径在径向上呈现持续快速扩张,并最终导致不稳定先导放电停止。此外,获得维持不稳定先导放电发展的通道轴线温度临界值为5000K。通过分析发现热传导过程是先导弛豫阶段的主导能量耗散机制,并导致通道轴线温度始终呈现下降趋势,最终稳定在1600K,较暗区通道中心温度稳定值要高。研究对于揭示先导放电物理机制和支撑建立先导放电发展模型具有重要的科学意义和工程应用价值。

基于深度学习的烟气温度和CO_(2)浓度在线检测

基于低分辨率红外发射光谱采集技术,耦合深度学习计算方法,提出了一种烟气温度和CO_(2)浓度在线检测方法。利用气体光谱辐射模型计算训练数据,基于多层感知器(MLP)神经网络反演火焰烟气温度和CO_(2)浓度的分布,结果表明,MLP神经网络模型对温度、CO_(2)和H_(2)O体积分数的反演误差均低于1%,预测精度均大于94.5%,具有良好的泛化能力和预测能力。建立了一套基于深度学习与发射光谱耦合的烟气温度和CO_(2)浓度在线检测装置,并对乙烯扩散火焰和C_(2)H_(4)/NH_(3)部分预混火焰展开了研究。乙烯扩散火焰烟气温度和CO_(2)体积分数的测量结果与模拟火焰结果相一致,验证了基于深度学习与发射光谱耦合的在线检测法的可行性。改变部分预混火焰的掺氨比例,分析火焰中轴上方不同高度处气体的温度和CO_(2)浓度变化,结果表明,同一高度处的烟气温度会随着掺入氨气的增加而增大,而CO_(2)体积分数会呈先增大后急剧减少的趋势。所提出的方法可以较灵敏的检测温度和CO_(2)浓度的变化,用于多种火焰的燃烧诊断研究,在燃煤电厂碳排放在线检测上也有一定的应用前景。

对一类理想气体“变质量”问题的解法探讨——从2023年全国甲卷理综第33题谈起

一、原题呈现与参考解析原题(2023年全国甲卷理综第33题)一高压舱内气体的压强为1.2个大气压,温度为17℃,密度为1.46 kg/m^(3).(1)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变,求气体温度升至27℃时舱内气体的密度;(2)保持温度27℃不变,再释放出舱内部分气体使舱内压强降至1.0个大气压,求舱内气体的密度.

气体温度对冷喷涂Ni粒子结合与变形行为的影响

利用SEM对冷喷涂工艺中不同气体温度下Ni粒子碰撞Cu合金基板后的结合及变形形貌进行了表征.结果表明,随着气体温度的升高,粒子扁平率呈渐缓趋势增加,射流面积增大,粒子的结合率提高.变形粒子内存在剪切失稳薄层、强塑性变形区和低塑性变形区等3个变形程度不同的区域.粒子与基板的结合质量主要受剪切失稳薄层控制,而变形后粒子的形状主要受塑性变形区控制.证实了绝热剪切失稳是Ni粒子与Cu合金基板结合的主要机制.

电弧风洞中基于TDLAS的气体温度和氧原子浓度测试

电弧风洞是对防热材料/结构进行地面考核的关键设备,其流场参数是评估设备性能和品质的关键数据。由于高温气流的恶劣环境,尚无有效诊断手段。本文使用可调谐二极管吸收光谱技术(TDLAS),针对气流中氧原子,选用氧原子特征吸收谱线(λ=777.2nm),测量了电弧风洞中水冷平头圆柱体模型脱体激波后的气体温度和氧原子数密度,试验测量与工程计算结果较为一致。试验显示出TDLAS具有高温电弧风洞应用的潜在优势。

真空冷却过程中气体温度变化特性的研究

为了研究真空冷却过程中真空室内气体温度的变化特性,以水为实验对象,在真空室内布置了压力及多个温度测点,进行多组真空冷却实验,从而测得在抽真空和复压过程中真空室内的压力和各点的气体温度值。研究表明,当真空室内压力发生变化时,真空室内气体温度的变化具有某些特征,并且气体温度还受容器壁温、水温等的影响,本文针对这些特征进行了相关实验及理论分析,并得到了相似的变化规律。

利用可调谐激光吸收光谱技术对光路上气体温度分布的测量

利用可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS),扫描多条吸收谱线以实现气体温度分布的测量。文章给出了温度分布测量的原理和方程离散化的方法,在气体浓度和压力均匀时,利用带约束最小二乘法计算得到温度分布。根据HITRAN中6330cm-1附近的4条CO谱线的参数,建立了温度在300和600K时,路径长度均为55cm的两段温度分布模型,模拟了测量误差与温度区间长度约束条件的影响。结果表明随着测量误差的增大和约束条件的减弱,计算结果误差相应增大。在5%的测量误差下,计算结果的最大误差为11%,平均误差为2.2%。以管式炉中的高温段和室温下的低温段作为两段温度分布模型进行试验。利用6 330cm-1处的垂直腔面发射激光二极管(VCSEL)扫描得到的4条CO谱线,通过背景信号的三次多项式拟合得到基线,求出温度分布计算所需的光谱吸收率积分值。在四种情况下,计算温度分布结果与模型误差分别为7.3%,6.5%,4.7%和2.7%。

真空冷却中的气体温度变化特性研究

为了研究真空冷却过程中温度与压力的变化关系以及在抽空与回气时对温度的影响,采用自制的食品真空冷却试验台,以水为对象对冷却过程中及冷却结束后复压过程中真空室内不同位置点的气体温度变化情况进行了多组实验,通过对实时反馈的温度、压力等相关模拟量变化情况进行比较分析,发现真空室内气体随压力、水温等发生变化,真空室内气体温度会出现反复,特别是在真空复压过程中气体温度较之环境温度要高出很多。

基于TDLAS测量HBr化学激光器气体温度

利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS),基于吸收光谱的多普勒展宽原理,对D2/NF3燃烧驱动的HBr化学激光器,进行了光腔和扩压段的气体温度测量实验研究。为了有效地测量TDLAS吸收光谱,选用了主气流中吸收系数较大的HF分子(2-0)振动谱带的R2谱线作为研究对象。实验中利用一台中心波长1 273 nm的分布反馈式(DFB)二极管激光器,搭建了一套基于直接吸收法TDLAS的HBr化学激光器气体温度测量系统。通过对HF分子的吸收谱线进行Voigt线型拟合,获得了多普勒展宽宽度,从而给出了光腔和扩压段气体温度。在进行时域频域变换时,使用了一台自由光谱范围(FSR)为1.5 GHz的F-P标准具用于频率校准。实验测量结果表明,光腔温度约为280 K,扩压段温度约为400 K。实验过程中的碰撞展宽和多普勒展宽的比值小于0.1,表明多普勒展宽为主,能够方便地用HF吸收光谱的展宽来监测光腔和扩压段的气体温度。

等离子体针放电的振动温度和气体温度研究

大气压等离子体针空气放电产生的低温等离子体由于脱离了真空装置,在工业上具有广泛的应用前景。本文采用等离子体针装置在空气中产生了稳定的大气压等离子体羽,并利用光谱法对等离子体羽的振动温度和气体温度进行了研究。结果发现大气压空气等离子体羽的放电区域分为强光区和弱光区。放电发光信号是宽度为几个微秒的脉冲。研究结果表明等离子体振动温度随空间位置不同在2 500～3 000K范围变化。振动温度在强光区随着远离针尖距离的增大振动温度呈上升趋势,在5mm左右存在极大值,在弱光区随着远离针尖距离的增大振动温度呈下降趋势。与其相似,弱光区放电的气体温度随着远离针尖距离增大,从640K降低到540K。这些结果对大气压空气放电的工业应用具有重要意义。

大气压冷等离子体喷枪气体温度的比较研究

采用介质阻挡放电等离子体喷枪装置,在大气压下流动气体(氩气和痕量氮气)中产生了稳定的喷射等离子体。通过拍摄喷枪发光照片,研究了喷射等离子体长度随气体流量的变化关系。利用高分辨率光谱仪采集等离子体羽处的发射光谱,通过对发射光谱中N2+的第一负系(B2Σu+→X2Σg+,390～391.6nm)谱线拟合得到了射流等离子体的转动温度。利用该方法研究了不同电压下的气体温度,发现气体温度随着外加电压增加而增大。通过温度计直接测量气体温度随外加电压的变化关系,发现喷射等离子体的气体温度也是随外加电压增加而增大。对两种测量方法获得的气体温度存在的差别进行了解释。

空心针板放电等离子体气体温度和振动温度研究

使用空心针板放电装置,以氩气作为导入气体,在大气环境下产生了1.6~3 cm波长的等离子体炬。利用发射光谱法,研究了等离子体炬弧根和弧梢处的气体温度和振动温度,以及它们随气体流量的变化。等离子体气体温度通过对OH基309 nm附近的谱带进行拟合得到,等离子体振动温度由氮分子第二正带系C3Πu—B3Πg计算得到。实验发现弧根和弧梢处的气体温度相等,并随着气体流量的增大而下降。当气体流量从3.0 mL.min-1增大到6.5 mL.min-1时,气体温度由350 K下降到300 K。当气体流量较小（如3.0 mL.min-1）时,弧梢处的振动温度（1 950 K）高于弧根处的振动温度（1 755 K）。随着气体流量的增大,弧梢处与弧根处的振动温度均下降,但弧梢处下降速率较快。当气体流量较大时,二者趋于相等。

气体温度的红外光谱测量

本文综述了利用傅里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）测量气体温度的原理和方法，并讨论了影响测量温度准确性的各种因素。

超声波测量气体温度的研究

测量封闭装置(如活塞式发动机)中燃烧气体的瞬时温度是极困难的,其主要原因是被测气体温度变化极快,而且温度较高;传统的被广泛应用于温度测量的热电偶或电阻温度计,又因其探头热容量大、热能损失大以及反应速度慢而不能用于类似的精确测温.本文之所以选用超声波测温,主要是因超声波频率高,在测量中可避免混入噪声,使测量精度大大提高.而且超声波的指向性好,可使声波的干扰和反射最小,达到精确测量的要求.1