金属增材制造在航空航天领域的发展趋势与展望

金属增材制造技术是采用金属材料堆积叠加的方法制造三维实体的技术,所具有的性能优势和商业化能力,使其在航空航天领域的应用得以迅速发展。金属增材制造在航空航天领域的基本优势包括:显著降低成本和生产周期、新型材料和独特的设计解决方案、通过高效和轻量化设计可减轻部件的质量、通过整合各组件可以提高结构性能等。金属增材制造正被大规模商用于一系列备受关注的航空航天应用场景中,如液体燃料火箭发动机、推进剂储罐、航空部件、涡轮机和设备的维保。本文通过回顾航空航天领域中的金属增材制造,概述了当前的技术水平,总结了金属增材制造的主要应用场景,以及相关的商业和技术价值,并对未来金属增材制造的发展潜力和趋势进行了展望。

地方高校研究生创新培养模式探索与实践——以沈阳航空航天大学为例

地方高校硕士研究生招收规模较大,但存在研究生创新能力不足,视野狭窄等问题,提高地方高校研究生创新能力是高等教育的重要任务。该文提出“注重提升而非选拔”的培养理念,构建培养机制,进行课程改革,建立能源与环境交叉学科平台及研究生联合培养基地,采用跨学科导师团队集体指导模式,加强交流,扩展学生视野。实践表明,地方高校结合实际和发展定位,采取合适的教学模式,同样能够取得优异的培养效果。

工程认证背景下能源动力类专业课程设计体系化建设与实施

能源动力类专业的培养方案中通常有三到四个课程设计实践环节。工程认证背景下对课程设计实践环节的实施提出更高的要求。该文以两个能源动力类专业为例,重点分析能源与环境系统工程专业课程设计,整合课程设计实践环节具体内容,建立课程设计间的联系,使课程设计之间彼此关联,依序递进,形成完整的知识体系。教学改革实践可实现学生对专业知识由点及面的理解,提升学生的学习能力和分析能力,有助于学生建立系统的专业知识体系。

新工科背景下《风能虚拟仿真实验》课程的改革思路探究——以沈阳航空航天大学为例

为加强碳达峰、碳中和高等教育人才培养,解决风能类专业课程涉及学科多、知识面广、综合实践强,学生实习受到时间和场地限制、学生安全不易保障的问题,此次以沈阳航空航天大学新能源科学与工程专业的《风能虚拟仿真实验》课程为具体案例,开展课程内容、教学方式、考核评价的改革探索。将虚拟仿真和理论知识“虚实”结合,落实以学生为中心的教育理念,丰富学生的学习内容,加强学生的实践操作,以加深学生对风能理论知识的掌握,激发学生学习的兴趣,培养学生的创新能力和应用技能,提升学生的实践能力与工程能力。

6S理论在高校能源类实验室管理中的应用分析

实验室管理是高校管理工作中的重要环节,涉及到学校师生的健康与生命安全。深入分析能源类实验室管理的现状和存在的问题,首次利用“6S”管理模式对实验室进行规范化的管理整顿。发现建立一套符合学院实验室特点的“6S”管理体系,能够改善实验室的公共环境,提高实验人员的工作效率,提升教学效果,同时也能够提高实验室管理水平。

中国30省份经济、能源与大气污染物的关联性解耦

区域经济增长、能源消耗与大气污染物排放的耦合机制研究对可持续发展至关重要。基于能值与解耦指数的分析方法,核算2015年至2017年中国30省份经济发展、能源消耗与气体排放情况,并构建化石能源与非化石能源比例、单位能源GDP产出、单位GDP环境成本、环境负荷强度和经济—能源—气体排放耦合指数5个指标。30个省份的评价指标结果表明:①可再生能源消耗呈现上升趋势,东部沿海及东北区域发展情况优于其他地区,能源使用效率方面南部与京津地区明显优于其他区域;②在大气环境方面,西部及中部欠发达省份环境成本及环境负荷强度偏高,但30省份在研究期间气体排放物造成的能值损失逐年下降(尤其是粉尘);③中国28省份的气体排放与经济发展处于强解耦状态(DI_(排放-GDP)<0),而辽宁省(DI_(排放-GDP)=2.36)与内蒙古(DI_(排放-GDP)=4.58)由于经济倒退处于衰退解耦的状态。区域的能源消耗与经济发展的耦合状态(DI能源-GDP)较为复杂,但大多数省份处于强解耦状态。总体而言,绝大多数省份的能源消耗,气体排放与经济发展呈现可持续发展趋势,在未来应进一步改善能源结构,提出符合本地区的能源发展与大气环境治理模式十分重要。

能源与环境系统工程专业虚拟仿真教学资源的建设与应用

沈阳航空航天大学能源与环境系统工程专业从“双一流”建设及应用型人才培养的需求出发,借助虚拟仿真技术的优势,从动画视频资源库、虚拟仿真实验、虚拟仿真实习三个方面开展了一系列虚拟仿真教学资源的建设工作,服务于实践教学环节。通过虚拟仿真教学资源在教学过程中的应用与实践,充分调动学生自主学习的积极性,激发学生的内在驱动力,为专业的建设及应用型人才的培养提供了强有力的保障。

基于CATIA/CAA的冲裁模具快速设计

传统模式的冲裁模具设计主要依靠设计人员人工查阅模具设计表格进行冲裁模具设计数据的计算,依据这些数据手动在三维建模软件中创建冲裁模具模型,烦琐的数据计算和低效的手工建模严重影响冲裁模具设计周期。为提高冲裁模具设计速度,缩短冲裁模具设计周期,以CATIA/CAA二次开发技术为工具,将查阅设计表格、冲裁模具数据计算和冲裁模具三维模型自动创建联系起来,开发了一款冲裁模具快速设计软件,实现了冲裁模具的快速设计。经实例验证,使用此软件进行冲裁模具设计时模具生成和修改平均耗时为0.8h,与传统人工冲裁模具设计平均耗时16.5h相比,使用此软件进行冲裁模具设计平均耗时约为传统人工冲裁模具设计平均耗时的1/20,大幅节约了冲裁模具设计时间。

基于阳离子调控的ADN防吸湿技术

二硝酰胺铵(ADN)作为一种极具应用前景的氧化剂,其阳离子NH4+易与空气中的水分子形成氢键,因而存在强吸湿性缺点,无法实现大规模化工程应用。据此,研究提出一种阳离子调控策略,结合Schiff base反应和离子交换反应,以对苯二甲醛(TPA)、氨基胍盐酸盐(AGC)和ADN为原料,通过操作简单、安全高效的一锅法反应,成功合成出含二价阳离子的新型二硝酰胺类含能离子盐(DBDN)。采用元素分析、红外光谱和核磁光谱等对其化学结构进行表征,同时结合热分析、机械感度测试和理论计算对其理化性能进行分析,并采用干燥器平衡法对ADN和DBDN进行吸湿性研究。结果显示,DBDN的撞击感度(IS)、摩擦感度(FS)和热分解温度(T_(d))分别为>40 J、16%和225℃,其安定性要远优于ADN(5 J、76%和198℃)。此外,在25℃、相对湿度(RH)分别为66%和75%的条件下,静置9 d后,ADN的吸湿率高达24.1%和39.5%,而DBDN仅为0.26%和0.48%,表现出不吸湿特性。

铝基核壳材料AP/Al的制备及性能研究

以AP和铝粉为原料,采用“AP预处理+表面沉积”两步法工艺制备了以铝粉为“壳”的铝基核壳材料AP/Al;采用SEM-EDS、粒度分析、密度测试等方法表征了AP/Al的表面形貌、元素分布、粒度分布和密度等物理特性,对比测试了铝基核壳材料AP/Al的感度性能、热分解性能、爆热及残渣活性铝含量并与AP/Al物理混合物进行了对比;运用Flynn-Wall-Ozawa方程计算了AP/Al物理混合物及铝基核壳材料AP/Al的分解活化能,并通过高速摄像机记录了铝基核壳材料AP/Al的燃烧特性。结果表明,铝基核壳材料AP/Al是以AP为“核芯”、铝粉为“壳”,密度为2.0485 g/cm^(3)的类球形颗粒;相比于物理混合物,铝基核壳材料AP/Al静电火光感度由27.94 mJ提高至102.88 mJ,AP低温分解和高温分解活化能分别提升10.9和9.0 kJ/mol,爆热值未出现明显降低(物理混合物为9298.4 J/g,铝基核壳材料AP/Al为9260.6 J/g),但铝基核壳材料AP/Al残渣中活性铝质量分数降低90%以上;有别于传统铝粉燃烧的拖拽火焰,铝基核壳材料AP/Al燃烧时,铝液滴溅射大量细颗粒铝珠,且燃烧火焰更加均匀、明亮。

碳中和愿景下有机固废热转化清洁利用技术研究现状与展望

随着全球气候变化的日益加剧以及能源与环境问题的突出,碳中和成为各国追求可持续发展的重要目标。而作为碳排放的主要来源之一,有机固废的资源化清洁利用技术成为了当前研究的热点。通过清洁利用技术可以实现其高效转化和综合利用,为碳中和社会的建设做出积极贡献。在此背景下,综述了有机固废热转化清洁利用技术的研究进展,包括农林生物质能源利用、市政污泥处理处置及生活垃圾清洁利用技术等方面,总结燃烧、热解、气化、水热4种热化学转化技术的国内外研究进展与应用现状,重点阐述了生物质、生活垃圾焚烧发电和热解气化多联产技术以及污泥协同焚烧、热解碳化等工艺。通过深入分析有机固废处理处置的研究应用现状,探讨可行的高值化资源化转化利用技术,提出有机固废热转化的发展方向。进一步梳理了我国有机固废处理处置相关政策文件,总结了有机固废热转化利用过程中环境减排效益,提出了我国有机固废热转化商业模式建议,旨在为推动我国城乡有机固废无害化、高值化、资源化清洁利用和工业应用提供参考。

微燃机分布式能源系统的热力学分析

采用回热Braydon循环的简化模型,确定了微型燃气轮机(微燃机)分布式能源系统(DES)各组件的热力学过程和火用损失的计算方法。针对同济大学某建筑内的微燃机分布式能源系统,进行了能量平衡和火用平衡计算,确认该系统比常规能源系统在能源利用率、火用效率方面具有更好的经济性。

NEPE推进剂/衬层界面固化反应机理的理论研究

推进剂/衬层界面是固体火箭发动机燃烧室中的关键结构。采用密度泛函理论(DFT)研究了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂/衬层粘合界面的反应机理,评估了界面结构中不同组分之间的反应途径和过渡态结构,包括聚乙二醇(PEG)、甘油(GO)、三乙醇胺(TEA)、N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)乙二胺(THEED)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二氰酸酯(IPDI)和多官能度异氰酸酯(N-100);得到不同组分间反应路径的吉布斯自由能曲线。结果表明,TDI与PEG、GO、TEA和THEED之间的反应竞争性发生在第二步修饰反应,即第二个—NCO基团与端羟基的氢转移反应生成产物——聚氨酯;含羟基化合物中端羟基的增多有利于与2,4-TDI反应,但对2,6-TDI体系影响不大。此外,对比相关基元反应决速步的反应速率常数可知,2,4-TDI体系的反应速率常数大多高于2,6-TDI体系、IPDI体系和N-100体系,基元反应PEG+INT1较易发生,而基团反应N-100/THEED最慢发生。

基于机器学习的CH_(4)燃烧动力学机理优化

基于径向基函数插值算法构建的机器学习模型,以点火延迟时间(T=1084~2175 K,p=7.3×10^(4)~2.4×10^(6)Pa,φ=0.2~2.0)和层流火焰速度(T=293~600 K,p=5.1×10^(4)~1.1×10^(6)Pa,φ=0.4~2.0)实验数据为优化目标,对CH_(4)燃烧机理的指前因子和活化能进行优化,获得了可在宽工况范围内使用的CH_(4)燃烧机理.与初始的CH_(4)机理(Ori-CH_(4))相比,优化后的CH_(4)机理(Opt-CH_(4))在点火延迟时间上的预测平均误差下降了57.46%,在层流火焰速度上的预测平均误差下降了21.55%.使用Opt-CH_(4)机理对点火延迟时间、层流火焰速度和射流搅拌反应器中的组分浓度变化趋势进行了预测,Opt-CH_(4)机理均表现出优越的预测准确度.在T=1491.5 K,p=1.0×105 Pa,4.988%CH_(4)\19.953%O_(2)\75.059%N_(2)(体积分数)工况下,CH_(3)+O_(2)■CH_(2)O+OH和CH_(2)O+O_(2)■HCO+HO_(2)在各个机理中的敏感性差异是优化前后CH_(4)机理预测准确度不同的主要原因.因此,机器学习方法在燃料燃烧反应动力学机理参数优化上具有广阔的应用前景.

可陶瓷化EPDM绝热材料的烧蚀特性及陶瓷化机理

绝热层中炭化层的特性与其耐烧蚀性能紧密相关。通过对可陶瓷化三元乙丙(EPDM)绝热材料氧乙炔烧蚀特性和成分进行表征分析,得到了线烧蚀率与炭化层不同参数之间的相关性,分析了类陶瓷炭化层的形成机理。结果表明,当可陶瓷化硅树脂填料含量在35~40 phr时,炭化层结构更致密,硬度更高,孔隙率更小,陶瓷产物更多,有效提高了EPDM绝热层的耐烧蚀性能;线烧蚀率与炭化层的结构与成分之间存在强相关性;类陶瓷炭化层结构的形成主要分为高分子聚合物的热分解、小分子物质的化学气相沉积、烧蚀表面SiC的原位生成和熔融SiO_(2)在炭化层中的填充粘结四个阶段,最终形成一种Si—O—C的复相陶瓷结构。

鸡粪好氧堆肥中影响抗生素降解的理化因子和优势菌群分析

以鸡粪为原料,外源添加土霉素、泰乐菌素模拟抗生素残留来进行模拟堆肥,研究EM菌剂作用下对抗生素降解的关键优势菌群的影响,揭示好氧堆肥过程中抗生素去除的生物强化作用机制.试验设置4个处理:OCK(土霉素)、OTK(土霉素+EM菌剂)、TCK(泰乐菌素)、TTK(泰乐菌素+EM菌剂),抗生素添加量均为100mg/kg,菌剂添加量为堆体总质量的5%,结果表明:抗生素残留几乎不影响堆肥腐熟,各处理均能达到腐熟标准.其中堆肥温度在60℃持续6d以上,pH值为8.5~9.0,EC为3~3.5mS/cm.高温期是抗生素去除速率最快的阶段,高温期各处理抗生素去除率分别为OCK:71.63%,OTK:76.40%,TCK:93.86%,TTK:92.95%.EM菌剂能够加快抗生素特别是土霉素的降解,可使土霉素降解速率增加5倍,泰乐菌素降解速率增加2.24倍.好氧堆肥有效的地去除了抗生素的残留,腐熟期各处理抗生素去除率分别为OCK 89.97%,OTK 91.32%,TCK 99.99%,TTK 99.99%.pH值是影响土霉素、泰乐菌素降解的关键理化因子,与抗生素的含量呈现负相关性,适当的调节堆体的pH值有利于更快的降解抗生素.利于土霉素降解的优势菌群主要有扁丝菌(planifilum),温双岐菌(Thermobifida),芽孢杆菌(Bacillus)和类芽孢杆菌(Paenibacillus),相对丰度(RAs)分别为0.24%~8.76%,2.70%~10.91%,11.38%~26.16%,1.95%~4.56%.利于泰乐菌素降解的优势菌群主要有热芽孢杆菌(Thermobacillus),芽孢杆菌(Bacillus).RAs分别为7.19%~39.09%,41.70%~44.29%.芽孢杆菌对土霉素和泰乐菌素的降解均有促进作用.

光谱型红外诱饵剂研究进展

随着红外制导技术的发展,双波段红外制导技术将成为主流,研制与保护目标红外光谱匹配的红外诱饵刻不容缓,国内外针对光谱红外诱饵剂开展了大量研究工作。该文从烟火药、双基推进剂、复合固体推进剂等综述光谱红外诱饵剂的研究进展。镁/聚四氟乙烯/氟橡胶(MTV)诱饵剂总体辐射强度很高,仅以调节配方来改善MTV诱饵剂的光谱辐射比,效果并不显著。改变装药模式,采用大面积低温型MTV诱饵剂可实现较好的光谱辐射比。复合推进剂总体红外辐射强度不如MTV诱饵剂,但其光谱辐射比、运动特征优于MTV诱饵剂,具有良好的应用前景。

YOLOX目标检测模型用于自动识别数字减影血管造影图中的血管腔内介入器械

目的 观察YOLOX目标检测模型用于自动识别数字减影血管造影(DSA)图中的血管腔内介入器械的价值。方法 收集37例接受腹部血管腔内介入治疗患者的DSA资料,截取4 435幅图像作为数据集,并按照9∶1比例将其分为训练集(n=3 991)与验证集(n=444)。对数据集中的6种介入器械进行标记后,以YOLOX算法对训练集数据进行深度学习训练,构建YOLOX目标检测模型;基于验证集评估该模型自动识别DSA图中的介入器械的效能。结果共对4 435幅DSA图像设置6 668个标签,分别针对Terumo 0.035in泥鳅导丝(n=587)、Cook Lunderquist超硬导丝(n=990)、Optimed 5F带刻度猪尾导管(n=1 680)、Cordis MPA多功能导管(n=667)、Boston Scientific V-18可控导丝(n=1 330)及Terumo 6F长鞘(n=1 414);训练集分别含上述标签527、875、1 466、598、1 185及1 282个,验证集分别含60、115、214、69、145及132个。YOLOX目标检测模型自动识别验证集中上述器械的像素准确率分别为95.23%、97.32%、99.18%、98.97%、97.60%及98.19%,平均像素准确率达97.75%。结论 YOLOX目标检测模型能够自动识别DSA图中的多种血管腔内介入器械。

钆、氟掺杂二氧化钒的晶体结构演变行为与相变机理

二氧化钒(VO_(2))是一种热致相变材料,其过高的相变温度制约了其潜在应用.元素掺杂能够使VO2的能带结构、态密度、键长和晶胞体积等晶格参数改变,引起其相变行为的变化.借助Materials Studio软件,基于第一性原理和分子轨道理论研究了钆、氟掺杂二氧化钒的晶体结构演变行为与相变机理.结果表明,无论F掺杂于VO_(2)(M型)中间O的位置还是两侧O位置,都会引起O-O键收缩,V-V键增长,β角增大,体系亥姆霍自由能增加,带隙相对减小,F侧位掺杂效果最好,随着V^(4+)-V^(4+)同极结合的减少,在1 at%F掺杂时相变温度达到最低;当Gd以0-1.8 at%掺杂于VO_(2)(M)中V位置时,O-O键和V—V键发生收缩,β角减小,亥姆霍自能增加,带隙减小,Gd 4f态与tⅡ轨道重合,使相变能垒变低,相变温度显著降低.钆、氟两种元素掺杂VO2相变机理更符合Peierls-Mott协同相变.

曲母线薄壁件柔性旋压技术发展现状及展望

曲母线薄壁件旋压技术在航空、航天、汽车、化工等工业领域具有广泛的应用。采用旋压方法成形曲母线回转型零件往往需要同形状刚性芯模支撑,以便控制成形精度和壁厚分布。但是刚性模具旋压存在脱模难、生产准备周期长、产品规格单一等问题,不适合个性化的小批量生产。随着数控技术的发展,采用通用芯轴或支撑辊替代传统刚性芯模的柔性旋压技术得到快速发展。柔性旋压可改善刚性芯模旋压产品规格单一,准备周期长,小批量成本高等不足,除了直母线的筒、锥形零件外,在曲母线壳体零件上也得到应用。本文综述近年来曲母线柔性旋压技术的发展概况。