内角钝度对微重力下液体推进剂毛细流动特性的影响

表面张力驱动下的内角流动理论为空间液体管理装置的设计提供重要支撑,其动态流动过程中的液体流量、流速、液面位置等参数是决定液体管理性能的关键因素.在实际应用中,受到加工条件的限制或为了提高机械承载能力,内角尖端通常存在一定的钝度.采用理论分析与实验验证相结合的方法,定量分析了钝度对内角流动特性的影响规律.结果表明,在钝度一定的条件下,液面运动距离与时间的1/2次方始终保持近似正比关系,且钝度越大毛细流动的速度越低.通过基于磁补偿原理的微重力模拟流动实验,初步验证理论模型的正确性.并将理论模型应用于以液氢和液氧为代表的低温推进剂的表面张力输运过程,发现不同条件下的流量变化规律,为低温推进剂表面张力式液体管理装置的设计提供重要基础数据.

钝度对高超声速钝锥边界层稳定性的影响

采用直接数值模拟方法计算了8个不同球头半径的钝锥基本流,运用线性稳定性理论分析了钝度对边界层稳定性的影响。结果表明,随钝度增大,边界层内的不稳定区向下游移动,第二模态的最大增长率减小。在线性稳定性分析的基础上,研究了非线性扰动演化以及平均流修正对稳定性的影响。结果表明,在基本流中引入有限幅值扰动后,下游的平均流剖面会发生明显改变。流场稳定性发生显著变化,线性阶段最不稳定的第二模态波变得稳定,而第一模态波明显增长起来。第一模态波的快速增长使N值可以达到4,这将会对转捩有很大的促进作用。

头部钝度对大迎角非对称多涡流动特性的影响

在西北工业大学NF 3风洞通过表面测压和物面油流实验以及在北京航空航天大学1.2m水洞利用染色线显示和激光片光技术,对尖头和钝头拱形细长体大迎角绕流结构和气动特性进行了研究。结果表明,尖头拱形细长体在大迎角下(45°≤α≤60°)表现出非对称多涡的复杂涡系流动现象,相应的截面侧向力CZ沿轴向呈现出类似正弦曲线形式的减幅振荡,并且侧向力幅值较大(1<CZ<3.5);而将尖头改为钝头,CZ的幅值比原来减小2/3(CZ<1),而且在某些滚转角下呈现侧向力分布基本为零的现象。文中分析了侧向力大幅度减小的机理,认为尖拱头部顶端变钝后,物面分离线由开式分离变为闭式分离,并且在顶端背风侧形成U形马蹄涡结构;马蹄涡的作用是约束背风侧2个主涡,抑制非对称的出现。

硝基芳烃类含能材料撞击钝度的比较分子力场分析

基于比较分子力场分析(CoMFA)方法建立34种硝基芳烃类炸药分子的结构与撞击钝度(DH)的三维定量构效关系(3D-QSAR)。训练集中28个化合物用于建立预测模型,测试集6个化合物作为模型验证。已建立的CoMFA模型的交叉验证系数(Q^2)、非交叉验证系数(R^2)分别为0.432、0.923,说明所建模型具有较强的稳定性和良好的预测能力。该模型中立体场、静电场贡献率依次为37.9%、62.1%,表明影响撞击钝度DH的主要因素是取代基的电荷分布,其次是取代基的空间位阻。所建模型可用于指导该类化合物的设计。

前缘钝度对马赫数6平面压缩进气道流场的影响分析

高超声速飞行要求前缘钝化,钝化前缘将引起流场变化并影响进气道性能,进气道几何参数需要进行修正设计。为了解钝化前缘影响的程度及条件,为修正设计提供依据,采用S-A模型,研究了马赫数6条件下,固定外罩前缘钝度(Rc=2mm),前体前缘钝化(RN=1~6mm)对一种3+1波系平面压缩进气道流场特征和综合性能的影响。结果表明,前体前缘钝化引起外压缩激波偏离唇口、肩部分离区向上游传播,造成分离激波与其他激波形成复杂的相交结构,进而形成严重畸变的唇口弓形激波,在较大钝度(RN≥3mm)时激波干扰生成的滑移层进入内流道核心区,唇口弓形激波的畸变和大范围的滑移层吞入,是造成总压恢复系数严重下降的主要原因;外压缩激波的外移以及分离激波的介入是造成流量捕获急剧下降的主要原因。由此提示,应当通过合理的钝化设计或流场修正设计,使前体前缘钝化的进气道避免外压缩激波偏离唇口太远,并通过流动控制方法严格控制肩部分离区范围,勿使分离激波与其他激波干扰产生的滑移层进入内流道核心区范围,更要避免分离激波与唇口弓形激波在内流道核心区域相交。

高超声速进气道前缘钝度效应试验研究

基于一种典型高超声速二元进气道,考察前缘钝度效应对进气道边界层转捩的影响,加工了四种半径为R=0.05mm,R=0.1mm,R=0.2mm,R=0.25mm的前缘,在FD-07风洞中开展了自然转捩及人工转捩的风洞试验。试验中采用压缩拐角压力分布特征及进气道起动相结合的方法来估计边界层转捩位置,得出了进气道压缩面边界层转捩位置随前缘半径变化的规律。试验表明在来流条件下随前缘钝化半径增加,边界层转捩位置明显后移。针对R=0.25mm时进气道不起动的情况,基于线性稳定性理论(LST)理论设计了人工转捩条带,通过试验成功实现了转捩。

前缘钝度对高速翼型颤振边界的影响

高速飞行器控制面前缘不同的钝度对其气动特性具有影响,同时也影响了其气动弹性特性。采用了CFD/CSD耦合计算方法,研究3种不同钝度的前缘对2维翼型在Mach数为5时的颤振边界的影响。计算结果显示,随着翼型的钝度增加,颤振边界不断提高,即前缘钝度增加了气动弹性稳定性。

头部钝度和尾部形状对空射火箭气动特性的影响

为了研究空中发射运载火箭外形对气动特性的影响规律,通过低速风洞实验,利用六分量天平测量空射火箭模型在迎角0~80°,4个速度（17m/s,25m/s,35m/s,40m/s）下的气动力和气动力矩。结果表明：在零侧滑条件下,模型的背风区出现了非对称涡,产生较大的侧力和偏航力矩,俯仰力矩随迎角的变化存在不稳定区域;相比圆柱形尾部模型,收敛扩张形尾部提高了模型的纵向稳定性,6%头部钝度的圆头模型最大侧力减少至少50%,非对称涡的起始迎角提高了7°。研究结果可为内装式空射火箭的外形设计提供一定的参考。

催化裂化催化剂颗粒形貌的表征

颗粒大小及形貌影响催化裂化催化剂的使用性能,客观、定量表征催化剂的颗粒形貌对催化裂化催化剂的研发、生产和使用具有重要作用。采用动态图像法对催化裂化催化剂颗粒形貌进行表征,考察了影响测量结果的样品用量、分布基准、阈值等条件,并采用形貌不同的颗粒和不同类型的样品,系统分析了采用不同模型的表征参数的表征结果。结果表明:圆润度、钝度、畸形度对形貌不同的颗粒和样品具有明显的区分度和灵敏性,可用作催化裂化催化剂颗粒形貌的表征参数;其中圆润度用于等效表征颗粒的“球形度”,钝度用于表征颗粒的耐磨程度,畸形度表征颗粒的黏连以及耐断裂与耐磨的程度。

双喷嘴气雾化技术制备球形AlSi10Mg粉末及其表征（英文）

采用自行研制的双喷嘴气雾化技术制备AlSi10Mg合金粉末,研究导液管直径、雾化压力、熔体过热度对粉末特性的影响,引入钝度和赘生物指数概念来表征粉末球形度和卫星粉。结果表明:所制备粉末的粒径中值在25～33μm范围内,在过热度为350 K条件下,细粉(<50μm)收得率最高达到72.13%。粉末粒度随着熔体过热度的增大而减小,随着导液管直径的增大而增大。钝度值为96%～98%的粉末占总体的60%以上。所有批次的粉末赘生物指数表明:70%～85%的粉末没有粘连卫星颗粒,只有极少量粉末粘连2个或者3个卫星颗粒。粉末组织中除Al和Si相存在外,还有亚稳态的Al9Si相生成。

高超声速绕钝体熵层基本流特性研究

基于N-S方程,针对超声速气体绕0°迎角钝锥流动采用三阶WENO(Weighed Essentially Non-Oscillatory)格式进行数值模拟,研究了熵层的基本流特性。研究给出了边界层及熵层外缘的确定方法,并分析了其适用性与局限性。数值计算结果显示基本流剖面存在"双广义拐点"现象,N-S方程与Euler方程数值结果对比发现,熵层区出现的广义拐点是由熵层区有旋运动引起的,而边界层的广义拐点由粘性作用导致。这是进行流动稳定性分析的基础。文章还分析了球头半径与马赫数对熵层特性的影响。结果表明,马赫数越大,熵层区的涡量越大,熵层影响的范围越大;雷诺数对无粘流的特征影响很小,熵层大小随球头半径几乎呈线性关系。

k-ω-γ模式对转捩影响因素的预测性能研究

高超声速边界层转捩的准确预测对飞行器的防热、减阻至关重要,而影响高超声速边界层转捩的因素众多.从模式角度出发研究边界层转捩的影响因素,采用k-ω-γ转捩模式对5?圆锥的边界层转捩进行了数值分析,计算了不同头部钝度、来流雷诺数和湍流度情况下的边界层转捩,并与实验结果进行了对比.研究结果表明:k-ω-γ转捩模式基本能够反映头部钝度、来流雷诺数、来流湍流度对高超声速圆锥边界层转捩的影响规律,但对转捩后的热流峰值预测不准;从模式构造角度分析发现,雷诺数越高或头部钝度越小,层流区边界层越薄,k-ω-γ转捩模式中第一、第二模态时间尺度增大,因此转捩起始位置提前;来流湍流度越大,等效脉动动能初值越大,导致层流区发展过程中等效脉动动能越大,因此转捩易于发生.

不同雷诺数对钝前缘三角翼气动特性影响的研究

通过求解三元非定常N-S方程的方法,对钝前缘三角翼的流动进行了数值模拟,研究了亚声速条件下不同雷诺数对钝前缘三角翼分离涡的影响。计算结果与试验结果进行了详细的比较,两者都证明雷诺数的增大对钝前缘分离涡的分离有明显的延迟作用。

颗粒球形度的表征、分级及其应用

粉体颗粒的两个重要特性就是粒度和形貌,而颗粒形貌最重要的特征是球形度。虽然球形度如此重要,但其概念却异常混乱,定义多达10种以上。国家标准中的球形度名称及定义也各不相同,造成了使用上的混乱和困扰。本文旨在以ISO 9276-6为基础,对涉及球形度的所有粒形参数进行了梳理,力求给出更加科学的命名、定义及分级,并明确其参数表征特点,使术语更加规范。本文明确了宏观(磨圆度/紧实度)、介观(类球度/圆润度)和微观(钝度/粗糙度)三个不同层级的球形度表征参数,提出需要针对颗粒特性、产品和工艺性能的特定应用,选择最适当的球形度表征层级和颗粒形状参数。

静态图像粒度粒形分析方法对氧化铝颗粒的测定研究

为了准确全面地了解颗粒的形貌和粒度信息,我们运用一种新型的图像粒度粒形分析技术,对5种工艺制备α氧化铝的粒度和粒形进行了定量分析,并与激光粒度仪的粒度分析结果和SEM颗粒形貌分析结果进行了对比研究。结果表明,这种分析技术具有对颗粒形貌进行三维量化的微观表征能力,可同时获得包括颗粒的等效体积直径、等效面积直径、费雷特直径、内径、厚度、最小外接圆直径等粒度参数及分布,以及长宽比、无规度、沃德尔球形度、欧奇奥钝度、欧奇奥粗糙度和分形维数等颗粒形貌分布数据。此外,该方法可与扫描电镜实现很好的对应,并能捕捉到激光粒度分析难以统计到的少于1%的超大颗粒,表现出很高的准确性、客观性和可靠性。因此,这种新型的图像分析技术有望成为包括α氧化铝在内的多种粉体的颗粒分析测试和工艺开发研究的有力工具。

粒度粒形分析技术用于3D打印球形金属粉末的球形度和卫星化测定——兼议GB/T 39251—2020

3D打印球形金属粉末的粒度粒形特征对于成形后的零件性质有很大影响。因此探索恰当的粒度粒形参数指标以对3D打印球形金属粉末进行质量控制至关重要。3D打印球形金属粉末粗细粒级按一定的比例混合能够有效地提高产品强度和表面质量,但是传统的激光衍射法不能准确地表征多粒群粉体的粒度分布,而图像法则能够轻易地解决这个问题。3D打印球形金属粉末的球形度和卫星化程度是粒形研究的重点,但球形度实际是一组具有宏观形状、介观形状和微观形状的多层级表征参数,不能用某一个参数来完整表征。本文针对3D打印球形金属粉末,提出图像法测量粒度的仪器(Occhio 500nano XY)和方法,并与传统激光衍射法进行了比较。提出两个微观形状定量参数——钝度和赘生物指数是3D打印金属粉末球形度的最适用评价参数,并阐述了这些参数的含义和区分度。指出了钝度是最灵敏的球形度表征参数之一,赘生物指数则可以反映球体颗粒的卫星化程度,而GB/T39251—2020中建议的圆形度参数,对颗粒的形状变化极不灵敏,不宜作为3D打印球形粉末的质量控制参数。

某长隧道围岩可钻性指标的试验研究

介绍了岩石坚固性在钻孔方面的表现即可钻性，测定隧道围岩可钻性指标的凿岩比功法，通过一实际隧道围岩可钻性试验，采用符合钻孔破岩特点的凿碎比功来反映岩石的可钻性，不受钻具类型和工作参数的局限，其指标具有较高可信度和实用价值。

高超声速钝头体边界层转捩试验

为研究高超声钝头体边界层转捩以及头部钝度对转捩的影响,在FD-14和FD-14A两座激波风洞中开展了热流、压力扰动和高速纹影显示等综合测量。试验结果表明,转捩雷诺数关于钝度雷诺数的变化显示出转捩反转的趋势。压力扰动的功率谱密度(PSD)分析结果以流向离散分布云图形式显示,边界层高速纹影图像显示了第二模态波的发展、湍流的生成和熵层对边界层结构的显著影响。大头部钝度带来的强熵梯度熵层流动对边界层压力扰动频谱特性和流动结构影响显著,在转捩反转机理中起到重要作用。此外,马赫数对转捩的影响不容忽视。