新型被动在轨非连接支撑热结构耦合分析

新型被动在轨非连接支撑(简称PODS)发射和在轨时主要功能元件接触状态不同,其传热路径不同,漏热量也就不同。针对支撑结构发射及在轨时,热应力、惯性载荷及贮箱重量对其漏热的影响,利用ANSYS Workbench中热-结构耦合方法对支撑结构进行分析,得到PODS温度分布、热流分布及不同接触状态下的漏热量。结果表明,不同接触状态下,热变形及漏热量均不同。热变形是热应力和结构应力共同作用的结果,其中,热应力是影响热变形的主要因素。     

小型平板CPL蒸发器耦合计算及优化设计研究

本文建立了小型平板CPL蒸发器毛细多孔芯内汽液两相流动与传热的模型以及金属外壁和工质区的导热模型,并进行耦合求解.分析了金属侧壁效应对蒸发器性能的影响,提出小型平板CPL存在着侧壁效应传热极限.数值结果表明,工质蒸发发生在多孔芯加热表面附近,蒸发器采用单一金属外壁时由于侧壁效应导致系统传热极限低,而上壁采用导热系数大,侧壁及下壁采用导热系数小的新型结构能够明显的提高系统的传热能力,同时使加热表面的温度维持在较低的水平.     

板状激光振荡介质温度场和应力场的数值模拟

以非均匀内热源模型为基础,并考虑材料的导热系数和热膨胀系数的温度相关性,利用有限元方法,对板状激光振荡介质在不同功率和冷却强度下的温度和热应力分布进行了数值模拟及分析。根据计算结果提出了最大有效换热系数的概念,指出换热系数超过最大有效换热系数后,继续强化传热对减小高功率激光器的热效应已无明显效果。以此得出采用常规冷却技术所允许的最大泵浦加热功率。     

探路者号火星探测器气动热和传热耦合分析

本文建立高超声速气动热和结构传热的松耦合计算方法,以探路者号火星探测器为研究对象,开展了探测器高超声速气动热和结构传热的耦合计算研究,分析了探测器进入条件下某轨道点上气动加热和结构传热机理。耦合计算表明,随着时间的推进,表面结构温度逐渐升高,壁面热流相对降低,表面趋向辐射平衡温度。因热防护系统结构传热时间尺度长于飞行器进入过程总时间,探测器进入的真实过程滞后于辐射平衡过程。耦合研究表明,使用耦合计算方法能较好地再现真实的气动加热和结构传热过程。     

交叉齿内螺纹重力热管强化传热特性

实验测定了水平和垂直放置状态下,铜-水交叉齿内螺纹重力热管的传热特性,并与普通铜-水重力热管进行了比较,得出了交叉齿内螺纹对重力热管传热性能的影响.水平放置状态下,交叉齿内螺纹重力热管具有较低的蒸发段温度、轴向温差和热阻,相比普通重力热管其传热极限也有极大的提升.垂直放置状态下,在40 W低加热功率时,交叉齿内螺纹重力热管传热性能低于普通重力热管,随着加热功率的增加,其传热性能实现反超。     

冲击加热半无限体热应力问题理论分析

本文以快速瞬态导热微分方程式(双曲线型)为基础,对在自然状态下冲击加热半无限体产生的动态热应力问题进行了理论求解并对热冲击期间温度和应力的变化规律做了较深入的分析和讨论.所得结论对热冲击问题的理论研究及实际问题中热冲击损伤机理的研究都具有一定的价值.     

机械夹持状态下KDP晶体的热应力

从机械结构角度对机械夹持状态下吸收了高能激光束能量的磷酸二氢钾(KDP)晶体内部产生热应力的问题进行了研究。理论分析了KDP晶体吸收激光能量引起的温升,研究了机械夹持状态下KDP晶体内部热应力的生成机理。采用有限元方法对KDP晶体的温度分布和热应力分布进行了仿真计算,分析了夹持装置结构参数、预紧力、摩擦系数和弹性模量对热应力的影响。结果表明,夹持装置对KDP晶体的机械夹持作用是KDP晶体内部产生热应力的重要因素,热应力的大小与夹持装置的结构参数有关。     

LED感应局部加热封装试验研究

采用感应局部加热技术,对大功率发光二极管(LED)封装进行了试验研究。结果表明,由于感应加热对材料和结构具有选择性,封装过程中仅Cu-Sn合金焊料层加热,实现了芯片和覆铜陶瓷基板间的热键合。封装后的LED性能测试表明,该封装技术不仅降低了热阻,使LED在高电流下(4倍电流)仍能保持较低的工作温度,而且降低了热应力和整体高温对芯片结构的损坏,提高了器件性能和可靠性。     

由热应力决定的高功率连续Nd:YAG激光器的最大泵浦功率

本文报导了一台累积寿命为50小时的高功率连续激光器(更换一次氪灯)。其最大输出功率为366W,并研究了该激光器的输出特性和稳定性.此外,从实验上测量了激光棒内部耗散的功率,分析了Nd:YAG晶体棒中的温度和热应力,指出了高泵浦功率下热应力的存在是棒发生炸裂的主要原因,并确定每根棒的最大泵浦功率.     

低中功率氢电弧加热发动机内传热与流动比较

本文采用数值模拟方法对低、中功率氢电弧加热发动机内的传热与流动特性进行了比较研究。结果表明:低、中功率氢电弧加热发动机内的传热与流动规律基本相似;发动机内最高温度出现在阴极尖下游附近;发动机轴线上的轴向速度在约束段出口附近达到最大值。随着发动机功率的增加,发动机内的最高温度和轴线上的最大速度也随之增加。本文还将数值模拟获得的电弧加热发动机性能参数和文献中报道的实验测量值进行了比较,二者符合良好。     

高超声速飞行器热管冷却前缘结构一体化建模分析

针对高超声速飞行器工作时前缘恶劣的气动加热环境, 为了保证飞行器前缘的尖锐外形, 提出内嵌高温热管前缘结构. 针对热管内部复杂流动与换热情况, 对内嵌高温热管前缘结构进行一体化建模, 将模型的核心部件液态金属热管工作状况的计算与实验进行对比以验证模型的可靠性. 本文还分析了给定工况下内嵌高温热管前缘结构的热防护效果, 其中壁面最高温度下降了11.6%, 最低温度上升了8%, 高温区和低温区均被封闭在前缘外层区域, 内层温度更加均匀, 实现了热流由高温区向低温区的转移, 削弱了高温区的热负荷. 本文还分析了接触热阻对热管冷却前缘结构效果的影响. 关键词： 热管 前缘 疏导式热防护 气动热     

高压热处理对铝青铜热物理性能的影响

在5 GPa压力下对铝青铜进行750℃、保温15 min的高压热处理,对高压热处理前后铝青铜的电导率以及25～600℃温度范围内的热扩散系数、热容和热导率进行测试,结合显微组织的观察结果,探讨了高压热处理对铝青铜热物理性能的影响。研究表明:高压热处理能增大铝青铜的热扩散系数,减小热容;对热导率而言,温度低于400℃时高压热处理能增大铝青铜的热导率,而温度高于400℃时高压热处理能减小铝青铜的热导率。分析认为,产生变化的主要原因是高压热处理使铝青铜的微观组织发生了变化。     

Effect of Heat Treatment on the Stress-Strain Characteristics of Cd-Sn Eutectic Alloy

Stress-strain curves of slowly cooled and quenched Sn-33wt. alloy were studied in the temperature range from 353 to 433 K. The coefficient of logarithmic work/hardening, the fracture time, the yield stress and the fracture stress of annealed and quenched samples decreased with increasinig deformation temperature and exhibited a minimum at 393 K. The activation energy of the fracture mechanism is found to be 5.4 and 12.8 KJ/mol characterizing a dislocation mechanism for annealed and quenched samples. The X-ray analysis of the slowly cooled and quenched samples showed that the residual internal strains increase in the low temperature relaxation stage and decrease in the second stage.     

Characterization of the boiling width on metal quenching with spray cooling

A hot aluminum alloy AA6082 and nickel disc of 560°C and 850°C was cooled by water spray of various spray flux under different condition of experiment. Temperature history was recorded with use of an infrared camera. During the quenching process, it was observed that the area with no apparent boiling and the outer annular region with vigorous liquid boiling have formed the boiling region. The width of the boiling region is essential as the maximum heat flux point is within the boiling region. Boiling width increases with initial temperature but decreases with water subcooling, spray flux and salinity.     

Analytical model of transient thermal effect on convectional cooled end-pumped laser rod

The transient analytical solutions of temperature distribution, stress, strain and optical path difference in convectional cooled end-pumped laser rod are derived. The results are compared with other works and good agreements are found. The effects of increasing the edge cooling and face cooling are studied. It is found that an increase in the edge cooling has significant effect on reducing the maximum temperature that can be reached in the laser rod but it has no effect on the value of optical path difference. It is also found that increasing this type of cooling significantly reduces the time required to reach the thermal equilibrium with a slight increase in the max. tensile hoop stress that can be reached as the cooling increases. On the other hand, increase in face cooling reduces the response time, optical path difference and the maximum temperature that can be reached in the laser rod but a significant increase in the max. tensile hoop stress is observed. A matching between the advantages of these two type of cooling may be useful for a designer.     

Estimation of the transient interfacial heat flux between substrate/melt at the initiation of magnesium solidification on aluminum substrates using the lumped capacitance method

Interfacial heat flux (IHF) between solid pure aluminum/magnesium melt and solid 413 aluminum alloy/magnesium melt couples was evaluated using lumped capacitance method, and the interface microstructures were assessed by scanning electronic microscope. The variation of maximum IHF with surface roughness for these two couples also was evaluated. The results showed that, for both solid aluminum/magnesium melt couples, with increasing the surface roughness, the maximum IHF increases at first and then starts to decrease after reaching a maximum value. In addition the measured maximum IHF for solid 413 aluminum alloy/magnesium melt couples was found to be higher than those measured for solid pure aluminum/magnesium melt couples. That seems to be because of the better wettability of 413 aluminum alloy than pure aluminum, by magnesium melt.     

内嵌定向高导热层疏导式结构热防护机理分析

针对飞行器高超声速飞行时严重的气动加热环境, 提出内嵌定向高导热层的疏导式热防护系统. 运用数值方法分析了特定条件下内嵌定向高导热层的疏导式系统的防热效果, 外壁面最高温度下降了9.1%, 内壁面最高温度下降了31.5%, 高温区和低温区都被封闭在外层区域, 内层温度更加均匀, 实现了热流由高温区向低温区的转移, 削弱了高温区的热载荷, 强化了整体结构的热防护能力. 研究表明, 随着气动热流密度比与辐射散热面积比的增大, 疏导结构的冷却效果增强. 本文还对疏导防热系统的结构参数和材料参数对冷却效果的影响进行了分析, 为结构的设计和材料的选取提供一定的依据.     

"Ω"形微槽热管传热性能的实验研究

本文对一定型"Ω"形轴向槽道热管传热性能进行了实验研究,着重分析了该型热管在水平工况下的轴向温度分布、当量导热系数和总热阻、蒸发/凝结传热系数和最大传热能力.研究表明,该型热管元件具有良好的等温特性和导热性能,可实现高热流、长距离、低温差的热量传输;热管的最大传热能力受其工作温度影响较大,在工作温度较低时具有良好的传热能力,但在高温工况下,传热能力受到削弱.     

毫秒脉冲激光辐照硅基PIN的温度场应力场数值分析

为了研究毫秒脉冲激光辐照硅基PIN多层结构产生的温度场和应力场的特点,本文基于热传导理论和弹塑性力学理论,利用等效比热容法处理相变潜热,考虑多个热源,尤其是底层铝电极反射的影响,并考虑硅基PIN探测器每层材料参数的非线性影响,采用有限元模拟软件COMSOL Multiphysics,对毫秒脉冲激光辐照硅基PIN多层结构的过程进行了二维数值模拟,得到了材料表层及内部各层的瞬态温度场与应力场的时空分布和变化规律.结果表明,底层铝电极对激光的反射,使得在底层铝电极处及附近硅层的温度都略有升高.在此基础上,分析了毫秒脉冲激光辐照硅基PIN的硬破坏机理,即熔融前力学损伤导致硅基PIN探测器的功能失常.     

铝靶激光热应力的实验研究

 用高温应变计和热偶计等诊断技术，研究连续波氧碘化学激光（CW/COIL）与铝合金板作用产生的激光热应力。当照射靶面激光强度约1 000 W/cm²时，激光热应力随靶厚的增加而快速减小。当激光辐照靶材厚度h＝1.00 mm、激光强度I＝640~980 W/cm²时，激光热应力随辐照靶面激光强度的增加而增大。两者的激光热应力－时间曲线随靶厚的减薄或随辐照靶面激光强度的增加而变得越来越复杂。当靶厚h≤2.50 mm，辐照靶面激光强度I≥800 W/cm²时，激光热应力强度超过激光辐照区材料断裂强度，萌生许多孔洞裂纹，引起材料断裂破坏。