超音速气流中受热曲壁板的非线性颤振特性

基于von Karman大变形理论及带有曲率修正的一阶活塞理论,用Galerkin方法建立了超音速气流中受热二维曲壁板的非线性气动弹性运动方程;采用牛顿迭代法计算得到由静气动载荷和热载荷引起的静气动弹性变形;根据李雅谱诺夫间接法分析了壁板初始曲率与温升对颤振边界的影响;对二维曲壁板的非线性气动弹性方程组进行数值积分求解,分析了动压参数对受热二维曲壁板分岔特性的影响,给出了典型状态下曲壁板非线性颤振响应的时程图与相图.分析结果表明对小初始曲率的曲壁板,温升对其静气动弹性变形影响较大,且随着温升的增加其颤振临界动压急剧减小;对具有较大初始曲率的曲壁板,温升对其静气动弹性变形的影响较弱,且随着温升的增加颤振临界动压基本保持不变.初始几何曲率与气动热效应使得曲壁板具有复杂的动力学特性,不再像平壁板一样,经过倍周期分岔进入混沌,而会出现由静变形状态直接进入混沌运动的现象,且在混沌运动区域中还会出现静态稳定点或谐波运动,在大曲率情况下,曲壁板不会产生混沌运动,而是幅值在一定范围内的极限带振荡.

激光辐照超音速气流下TA15钛合金和LY12铝合金的热响应

利用超音速气流环境模拟装置,开展了自然对流和马赫数为3切向气流下,1064nm连续激光辐照TA15钛合金和LY12铝合金热响应实验研究,得到了材料在两种条件下的温升曲线及熔穿时间。结果表明:在激光辐照材料未使得其表面发生熔化前,气流对材料激光辐照过程中的冷却效应较为明显,在表面发生熔化时,熔化的液态物质在气流切向力剥蚀作用下被吹离材料表面,使得激光继续作用在材料上,熔化→剥离→熔化→剥离如此反复,可加速熔穿过程;此外,切向气流将影响钛合金这类热扩散系数较低材料的温度场分布,使得气流下游处的温度高于上游,而对铝合金这类热扩散系数较高的材料而言,影响不明显。

超音速气流中受热壁板的稳定性分析

采用Galerkin方法建立二维壁板的非线性气动弹性运动方程,用一阶活塞理论模拟壁板受到的气动力.基于李雅普诺夫间接法分析了平壁板的稳定性,得到了壁板失稳的边界曲线;采用牛顿迭代法分析了壁板的屈曲变形,进而分析了后屈曲状态下壁板的稳定性;在时域中分析了后屈曲状态下壁板的颤振边界.分析结果表明,为了保证计算精度,在二维壁板的静态失稳及过屈曲变形分析中,至少要取二阶谐波模态;在平壁板的超音速颤振(动态失稳)边界分析中至少应取四阶模态.还对壁板的温升,壁板长厚比、壁板密度和气流马赫数作了无量纲变参分析,研究了这些参数的变化对壁板稳定性的影响规律.研究中发现,当气流速压较低时壁板一般会稳定在低阶谐波模态的屈曲变形位置,但是如果系统出现多个渐近稳定的不动点,即使作用在壁板上的气流速压很低,壁板也有可能在较低速压下发生二次失稳型颤振.

二维薄板在超音速气流作用下的热弹性颤振

根据von-Karman几何非线性应变位移关系建立了二维薄板在超音速气流作用下的非线性动力学模型,其中气动力根据一阶准静态活塞理论计算.用假设模态法和伽辽金方法使方程离散化,然后用Runge-Kutta方法计算.分析结果用分叉图和相图描述.结果表明,温度效应降低了板的稳定性;随动压增大,系统经历稳定运动、周期运动和混沌运动状态.

超音速气流低热固相反应合成对羟基苯甲醛缩对氨基苯甲酸Schiff碱

使用超音速气流对羟基苯甲醛和对氨基苯甲酸在反应器中摩擦活化,再通过撞击固定靶产生迅速的能量交换而发生化学反应,成功实现了超音速气流低热固相反应制备Schiff碱。讨论了循环次数以及反应压力对产物产率的影响,实验结果表明在反应压力0.2 MPa下,原料只需反应6min即可完全转化,相比于其他方法反应时间大为缩短。

曲壁板在超音速气流中的分岔特性

采用Galerkin方法建立了超音速气流中二维曲壁板的非线性热气动弹性运动方程.用von Karman大变形理论建立曲壁板的变形与应变的关系.用一阶活塞理论模拟曲壁板上表面受到的气动力.在不同来流速压和温升条件下,用分岔理论研究了具有不同初始几何曲率的曲壁板系统对应的定常状态方程(组)解的个数、性态和动态稳定性,并对方程(组)进行了解曲线的跟踪分析.研究表明,不同条件下方程组的解特性不同,并且随着初始几何曲率和温升条件的变化,二维曲壁板气动弹性系统的失稳机理发生变化.超音速气流中的二维曲壁板系统存在动态Hopf分岔和静态鞍-结点分岔两种失稳现象,但不会发生热屈曲失稳.

超音速气流固相反应合成对二甲胺基苯甲醛缩对氨基苯甲酸Schiff碱

在自制的超音速气流固相反应装置中,以对二甲胺基苯甲醛和对氨基苯甲酸为原料合成了对二甲胺基苯甲醛缩对氨基苯甲酸 Schiff 碱。特点是采用超音速气流使对二甲胺基苯甲醛和对氨基苯甲酸在反应器中摩擦活化,再通过撞击固定靶产生快速的能量转换而发生化学反应。用傅里叶变换红外光谱、核磁共振、质谱等方法对产物进行了表征,考察了循环反应次数和反应压力对产物收率的影响。实验结果表明,对二甲胺基苯甲醛缩对氨基苯甲酸 Schiff 碱适宜的反应条件为:n(对二甲胺基苯甲醛):n(对氨基苯甲酸)=1:1,反应压力0.4 SPa,循环反应次数5次。在此条件下,原料的转化率达100%,产物收率为92.45%。

超音速气流粉碎机生产超细粉体的安全问题探讨

超音速气流粉碎机是一种常用的生产超细粉体的设备,粉碎过程中涉及到许多安全问题,如粉尘的危害,噪音危害等。本文根据安全系统工程理论,从除尘器的选择、防护和管理措施的实施等方面对治理粉尘危害进行了探讨。

超音速气流粉碎──活化硅灰石红外吸收光谱的研究

应用超音速气流使硅灰石、硬脂酸粉体互相碰撞-劈裂-粉碎-断健，其新鲜表面带离子键或活性点，彼此间发生化学反应或化学吸附，粉碎-活化在同一时间完成。红外吸收光谱分析结果证明硅灰石表面有硬脂酸接枝物。

超音速气流粉碎法制备超细碳酸钡的研究

为了实现无溶剂制备及缩短反应时间,研究了在超音速气流下低热固相反应制备碳酸钡。利用超音速气流粉碎原理使氯化钡和碳酸钠在反应器中摩擦活化,再通过撞击固定靶产生迅速的能量交换而发生化学反应,成功实现了超音速气流粉碎法制备碳酸钡。应用XRD和SEM对其产物进行了表征和颗粒尺寸分析,并考察了反应时间和结晶水对反应的影响。试验结果表明:反应45 min原料即可完全转化,制备的碳酸钡颗粒平均尺寸约1μm,并且发现利用结晶水加快反应速度、提高产物结晶程度是不可行的。

亚音速气流中曲壁板的分岔研究

研究了具有初始曲率的二维曲壁板在亚音速气流中的分岔问题。考虑大变形和粘弹性的影响,通过模态展开法获得了曲壁板上的静、动态气动压力;采用Galerkin方法将振动控制方程离散为常微分方程组;采用牛顿迭代法求解方程组得到了静变形位置;在参数空间内分析了曲壁板的分岔特性;采用Runge-Kutta方法进行数值计算得到了曲壁板的时程响应相图。结果表明:曲壁板的初始变形会产生静态气动力,并会使得曲壁板产生新的静平衡点位置;当气流动压超过临界动压后,系统将会产生尖点分岔现象,使其平衡点的数目和稳定性发生变化;系统的稳定响应与气流动压及初值有关。

超音速气流低热固相反应合成对硝基苯甲醛缩对氨基苯甲酸Schiff碱

为了实现无溶剂制备及缩短反应时间,研究了在超音速气流下低热固相反应制备Schiff碱。采用超音速气流使对硝基苯甲醛和对氨基苯甲酸在反应腔中摩擦活化,再通过撞击固定靶产生迅速的能量转换而发生化学反应,成功实现了超音速气流低热固相反应制备对硝基苯甲醛缩对氨基苯甲酸Schiff碱。应用FT-IR,1H NMR,MS等现代测试手段表征了产物结构。进一步讨论了循环次数以及反应压力对产物产率的影响,在反应压力0.2 MPa下,原料循环反应3次转化率即达100%。试验表明超音速气流低热固相反应能用于Schiff碱的制备,方法原理可行,并且工艺简单,反应时间短,产率高。

超音速气流粉碎下NiO纳米棒的低温固相制备

采用超音速气流粉碎技术低温固相合成NiO纳米颗粒前驱体,并通过在650~900℃下,NaCl熔盐介质中对前驱体进行焙烧,制备得到NiO纳米棒。采用XRD、SEM、TEM测试技术对NiO前驱体、NiO纳米棒的结构和形貌进行了表征。结果表明,前驱体为直径约25 nm球形颗粒,随着焙烧温度升高,逐渐生成直径为300 nm,长度约十几微米的纳米棒。反应过程中熔盐介质是纳米颗粒前驱体生长的关键因素。

超音速气流固相反应法制备超细CdS

在超音速气流粉碎条件下,以Cd(OAc)_2·2H_2O和Na_2S·9H_2O为原料,通过低温固相化学反应一步实现超细CdS粒子的公斤级合成,采用XRD、激光粒度仪、SEM和TEM等表征产物结构、粒子大小和形貌。结果表明:得到的CdS粒子平均粒径在10nm左右,近似圆球形,但粒子间团聚现象较明显;初步探讨了该方法制备超细CdS的机理。

超音速气流粉碎机核心喷射带流动规律与几何结构探讨

本文分析了超音速气流粉碎机喷射流在粉碎室内的流动规律,提出了核心喷射带的概念,并从理论上获得了核心喷射带的流动参数变化规律及几何结构参数,解释了实验中的流动现象。

超音速气流致冷核化实验装置工作过程和成冰性能

应用超音速气流致冷核化原理,探索性地组装了超音速气流致冷核化实验装置,通过在云室反复实验和对超音速气流致冷核化原理深入探讨,进一步完善了该实验装置的工作过程;同时,在对相关实验仪器设备和检测设备进行了标定后,测试得到该实验装置的成冰阈温为-2^-3℃,在-8℃时每升空气产生的冰晶可达到10^(11)量级,为超音速气流致冷核化技术在人工影响天气中的应用提供了基础数据。

超音速气流粉碎机在AC橡塑发泡剂中的应用

介绍了扁平式超音速气流粉碎机的工作原理及其在 AC橡塑发泡剂中的应用。在 AC发泡剂中增加适量助剂并经气流粉碎机超细粉碎后 ,其容重由 1 .87cm3/ g增至 5.0 5cm3/ g,应用于鞋材等发泡 。

超音速气流条件下芳香醛和丙二酸亚异丙酯的无溶剂缩合反应

为了实现无溶剂有机合成及缩短反应时间,提出了一种新的无溶剂有机合成方法——超音速气流下的无溶剂反应法。该方法以流体力学和气固两相流为基础,通过在超音速气流条件下,使芳香醛与丙二酸亚异丙酯在反应容器中摩擦活化,再通过撞击固定靶和分子间的相互碰撞,产生迅速的能量交换卖现反应。利用该方法成功实现了芳基亚甲基丙二酸亚异丙酯的制备,进一步讨论了循环次数和反应压力对产物产率的影响。试验结果显示:该方法相对于其它方法产率更高,反应时间更短。

在亚音速气流作用下连续激光辐照铝合金的穿孔效应

不同气流速度作用下激光辐照靶材的穿孔效应不同。实验研究了亚音速气流(0~0.7 Ma)环境下,1070 nm连续激光辐照7075铝合金的穿孔效应。对铝合金中心点温度历史、穿孔时间、穿孔孔径以及表面形貌变化进行了分析,结果表明:在相同气流速度下,随着入射激光功率密度的增加,铝合金表面温升速度加快且最终熔融层所达到的平衡温度增大;铝合金的穿孔时间呈指数减小;孔径增大速率呈指数减小。在相同激光功率密度下,随着气流速度的增加,铝合金穿孔时间总体呈先增大后减小至平稳之后再增大的趋势;熔融物移除速度和气流的冷却作用这两方面共同导致在0.1 Ma附近出现最长穿孔时间,在0.3 Ma附近出现最短穿孔时间,0.6 Ma的穿孔时间与0 Ma的穿孔时间大致相等在5.5 s左右;随着气流速度增大冷却效应增强,在0.7 Ma之后铝合金并未出现穿孔。对流冷却导致熔融物快速冷凝,被移除的熔融物集中在气流的下游区域。

超音速气流中热塑性复合材料壁板的非线性热颤振特性

热塑性复合材料结构在高速流场中的颤振行为是可重复使用航天器设计中需要考虑的问题。基于Mindlin厚板理论和Von-Karman大变形理论描述热塑性复合壁板结构大变形,超音速气动力采用活塞气动理论。考虑温度引起的壁板面内热应力和热塑性材料力学性能的改变。根据虚功原理和有限元法推导建立了热塑性复合材料壁板的热颤振模型,进而采用V-g法和Newmark法分别从频域和时域求解热塑性壁板的热颤振特性。在验证方法正确性和收敛性的基础上,讨论了温度对热塑性复合壁板的颤振频域模态耦合特性、颤振时域极限环振荡特性。结果表明,考虑热塑性材料温变特性会进一步降低壁板的颤振动压,而且热塑性壁板极限环振荡下等效应力水平较低,没有达到材料屈服极限。