微重力条件下复杂等离子体中激光诱导马赫锥的三维模拟

基于三维流体力学模型,研究了微重力条件下复杂等离子体中不同耦合参数形式、屏蔽参数、尘埃粒子表面带电量以及等离子体密度对激光诱导尘埃扰动密度形成马赫锥的影响情况.模拟发现,当屏蔽参数较大时,不同的耦合参数形式对尘埃颗粒扰动密度产生较大影响.此外,激光辐射力平行或者垂直激光移动速度时,马赫锥在三维空间中呈对称或反对称形貌.并且,增大屏蔽参数、减小尘埃粒子表面带电量、减小等离子体密度,都会增强尘埃粒子之间的库仑屏蔽作用,进而使尘埃扰动密度形成的马赫锥更加局域在激光斑点附近,表现为扰动范围缩小,而扰动密度值增大.

太阳风中低频离子静电孤波

本文给出在太阳风超声速流动条件下，离子静电孤波的传播特性，结果与Ｈｅｌｉｏｓ１，２卫星观测的静电离子噪声做了比较．离子声波扰动的非线性发展使太阳风等离子体呈规则的小尺度起伏，离子声波在马赫锥外传播，因此理论预言密度起伏不沿着太阳风速度方向。

7°尖锥高超声速边界层转捩红外测量实验

为了推动高超声速边界层转捩研究的深入开展,给边界层转捩机理研究、物理模型验证、转捩数据库构建和转捩天地相关性的建立等提供基础风洞实验数据,在中国空气动力研究与发展中心的Φ1m高超声速风洞开展了边界层转捩规律红外热图实验。针对半锥角7°尖锥模型,研究了不同单位雷诺数、迎角和马赫数对尖锥边界层转捩位置的影响规律。实验单位雷诺数(0.49~2.45)×10~7/m,迎角范围-10°~10°,马赫数5~7,模型头部半径0.05mm。通过红外热图技术测量模型表面温度分布,获得了较为详细的转捩位置和转捩参数影响规律。实验结果表明:在马赫数5~7范围内,马赫数增大,尖锥转捩位置提前,分析认为是高马赫数时的雷诺数较大、自由流噪声水平较高引起;随着单位雷诺数的增大,边界层转捩位置前移,转捩雷诺数保持不变,约为3.0×10~6;小迎角时,随着迎角的增大,迎风面边界层转捩推迟,背风面边界层转捩前移,在10°大迎角时,迎风区中心线转捩前移,出现迎角"转捩逆转"现象,背风区出现了流动分离导致的低热流条带。

新型熔锥型M-Z光纤干涉仪的研究与设计

对熔锥型M-Z光纤干涉理论中的模间干涉进行了研究,给出了熔锥型Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪结构设计,采用熔锥型M-Z干涉仪进行了折射率和温度传感仿真实验。仿真结果表明,该干涉仪具有一定的实用价值。

基于三维弯曲激波的宽域变马赫数乘波体设计分析

为改善常规乘波体布局的宽域气动性能,提出了一种基于复杂三维弯曲激波面的宽域变马赫数乘波体设计方法,其本质是将局部偏转吻切方法与“并联变马赫数”概念相结合,各流面内的设计马赫数不再保持不变,而可根据需求进行调整,以此提高乘波体的宽速域性能。该方法采用Bezier曲面直接指定所需三维激波形状,使得激波形状的选取更为灵活。结果表明,基于三维弯曲激波的变马赫数乘波体拥有更为均衡的气动与几何特性,更适于宽域飞行,且各流面内设计马赫数的离散单调性对此类乘波体性能有较大影响。相同条件下,马赫数7至12范围内设计的基于三维弯曲激波的变马赫数乘波体相较于吻切锥变马赫数乘波体具有更大的容积与更高的升阻比,但容积率有所下降。

基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤湿度传感器

目的:提出一种基于双细锥型结构的M-Z干涉仪的光纤传感器,并通过分析传感器结构制作和传感原理,验证其传感性能。方法:利用特种光器件精密微加工平台(LDS2.5,3SAE Technologies,Inc/美国)制作双细锥形结构,锥形直径为40μm,双锥间距离为2 cm,锥形渐变区域为500μm,在RH40%~80%范围内进行实验。结果:通过实验验证了在20℃~95℃温度范围内其最大灵敏度为208.6 pm/℃、在RH50%~70%和70%~80%的湿度变化范围内传感器的灵敏度分别为-0.019 dB/%RH、-0.055 dB/%RH。结论:双细锥形结构光纤传感器具有尺寸紧凑、结构简单、成本较低、灵敏度较高等优点,有良好的湿度线性响应关系,可通过强度变化或者波长解调实现温湿度的测量。

带电粒子与二维强耦合尘埃等离子体的相互作用

当船在水中自由滑行时,一方面会在水面产生一个“V”型的尾波,另一方面它会由于水的摩擦而不断减速.有意思的是,当带电粒子在二维强耦合尘埃等离子体表面飞行时,也会发生类似的现象.

马赫数离散方式对吻切锥变马赫数乘波飞行器构型和气动性能的影响

为进一步认识吻切锥变马赫数乘波飞行器(Osculating Cone Variable Mach number WaveRider,OCVMWR)设计方法、拓展乘波飞行器在空天飞机等可重复使用飞行器设计领域的实用性,利用数值仿真方法对比了设计马赫数离散方法对吻切锥变马赫数乘波飞行器几何构型和气动性能的影响。为确保开展的研究具有代表性,从函数的(非)线性、单调性和凹凸性3个方面出发,选取了线性递减函数、正弦函数、余弦函数、1-正弦函数和1-余弦函数作为给定设计马赫数区间的离散方法。研究结果表明,设计马赫数离散方法的不同特性均对OCVMWR的几何构型和气动性能产生了不同程度上的影响;其中,单调性的影响最大。具体来说,离散方法具有单调递增性质的OCVMWR构型比具有单调递减性质的OCVMWR构型在构型中间处更长、更厚一些,而在构型边缘处则更窄一些;同时,其升阻比更低。