生物质内部燃烧特性的阴燃实验研究

根据生物质颗粒内部燃烧过程和生物质粉自然向下阴燃过程的共性,采用阴燃实验的方法研究了生物质内部燃烧特性。考查了物料种类、含水率、孔隙尺寸对生物质内部燃烧温度,燃烧中干燥前沿、炭氧化前沿的移动速度,裂纹、气体成分等的影响。实验结果为生物质燃烧和阴燃过程模拟以及深入理论分析提供了依据。     

基于红外热成像的林地余火死灰复燃点诊断方法研究

林地余火阴燃特性具有隐蔽性强、持续时间长、目测难度大、且具有死灰复燃等特点,从而一直困扰森林火灾的彻底扑灭。为了及时、高效地发现林地余火阴燃点,探索林地余火死灰复燃的特征及规律,在南京森林警察学院点烧基地里进行测试实验,以无人机搭载热红外成像系统、气象采集系统等为工具,把火源点设置在杨树林内,人为干预进行点烧、熄灭、复燃等重复实验,实验包括白天和夜晚两个时间段,用安装于无人机上的红外热成像仪对火源进行观测。实验表明：林地余火死灰复燃的温度在500～600℃,离散程度较大;林地余火死灰复燃在白天的时间普遍短于夜晚时间,表明外界温度越高,越会促进林地余火死灰复燃的速率;在森林中,不同地点、不同时间段的森林背景温度标准差比较稳定,主要处于1～9 之间;林地余火红外图像的温度数据的标准差值分布在30～85之间;红外图像的温度数据的标准差值分布在55～85 之间,则可定为死灰复燃可疑阶段。该方法量化了死灰复燃的火环境及温度参数阈值,明确林地余火阴燃点引燃特征值。该研究成果将推动森林防火技术的发展,为安全扑火提供重要的方法和资料。     

基于红外热成像的林地余火死灰复燃点诊断方法研究（英文）

林地余火阴燃特性具有隐蔽性强、持续时间长、目测难度大、且具有死灰复燃等特点,从而一直困扰森林火灾的彻底扑灭。为了及时、高效地发现林地余火阴燃点,探索林地余火死灰复燃的特征及规律,在南京森林警察学院点烧基地里进行测试实验,以无人机搭载热红外成像系统、气象采集系统等为工具,把火源点设置在杨树林内,人为干预进行点烧、熄灭、复燃等重复实验,实验包括白天和夜晚两个时间段,用安装于无人机上的红外热成像仪对火源进行观测。实验表明:林地余火死灰复燃的温度在500~600℃,离散程度较大;林地余火死灰复燃在白天的时间普遍短于夜晚时间,表明外界温度越高,越会促进林地余火死灰复燃的速率;在森林中,不同地点、不同时间段的森林背景温度标准差比较稳定,主要处于1~9之间;林地余火红外图像的温度数据的标准差值分布在30~85之间;红外图像的温度数据的标准差值分布在55~85之间,则可定为死灰复燃可疑阶段。该方法量化了死灰复燃的火环境及温度参数阈值,明确林地余火阴燃点引燃特征值。该研究成果将推动森林防火技术的发展,为安全扑火提供重要的方法和资料。     

微重力环境中热厚材料着火特性研究

在空间微重力环境中,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)试样进行点燃实验,研究了不同氧气浓度和环境压力条件下热厚材料的着火特性。结果表明,在研究涉及的实验条件下,材料均可被点燃。外加热源消失后,氧气浓度较高时,点火形成的材料表面火焰可以自维持并稳定传播,而氧气浓度较低时,火焰不能自维持并最终熄灭。材料着火具有爆发性,材料热解形成的可燃气瞬间被点燃形成火焰。重复点火时,材料可以被点燃,但外加热源消失后火焰不能维持传播,材料着火过程中散发出大量的发光颗粒并随气流迁移,存在引燃周围易燃物的风险。材料着火后形成的稳定火焰总是朝着与气流流动相反的方向运动,即火焰逆风传播,没有出现顺风传播的现象。     

预热速率和Mg粒度对MgCNi_3致密度及相成份的影响

用自蔓延高温合成法(SHS)制备了MgCNi_3超导块材,用XRD和SEM对试样进行了表征,理论计算和实验结果表明,如果预热温度太低,自蔓延过程不能进行,当预热温度大于620℃时才能用电弧引燃反应,预热速率越小试样越致密;Mg粒度越小反应后绝热温度越高,成相速率越快,并导致合成产物出现烧结现象,样品所形成的致密度和孔洞尺寸依赖于原始Mg粉的粒度,Mg粒度越小,试样越致密,孔洞越小,但是Mg粒度不同不改变晶粒的形成和生长机理.     

钨合金易碎穿甲弹对柴油的引燃特性

为研究着靶速度、着靶角度、靶板厚度和弹体截面形状对易碎穿甲弹引燃特性的影响,在对易碎穿甲弹引燃特性分析的基础上,开展了不同条件下钨合金易碎穿甲弹对0号柴油的穿甲引燃实验。结果表明:弹体的引燃特性随着着靶速度的增加而提高;在一定范围内,靶板厚度的增大有利于提高弹体的引燃特性,但是随着靶板厚度的进一步增大,弹体的引燃特性减弱;在不同着靶速度和着靶角度下,三角形截面易碎穿甲弹较等截面面积和弹长的圆形截面易碎穿甲弹有更好的引燃特性。     

生物质流态化燃烧床料流化特性研究

利用5 kW鼓泡流化床实验装置,以小麦秸秆为燃料,以石英砂为床料,进行燃烧实验,在27~800℃温度范围内,对实验前后床料的最小流化速度进行研究。结果表明:生物质流态化燃烧后,床料表面粘附熔融物;常温条件下,熔融物对床料最小流化速度影响不明显,随着温度升高,石英砂床料最小流化速度降低,在温度大于500℃条件下,实验后床料的最小流化速度明显增大;床料表面粘附物高温条件下熔融是引起流化特性改变的根本原因。     

耐高温光纤Bragg光栅的响应特性研究

以耐高温光纤光栅和普通的光纤光栅为实验研究对象,研究了其高温特性。普通的FBG，当温度超过300℃以上，光纤光栅已变黑变脆，虽然有传感特性，但已不能在实际中应用；通过对耐高温光栅裸栅进行300℃以上的高温实验，发现耐高温FBG处于20℃～350℃之间时反射波长与温度之间有着良好的线性关系，且光栅性能良好，没有出现被碳化现象，灵敏度为0.01nm/MPa；随着温度进一步升高，FBG反射波长与温度开始呈现非线性关系。实验结果表明，耐高温光栅适合于高温油气井下应用。     

阵列喷嘴干冰喷雾冷却特性数值研究

针对高热载荷电子设备散热冷却问题,开展阵列喷嘴干冰升华喷雾冷却特性数值模拟研究。分析了阵列喷嘴入口速度、喷雾高度和模拟热源加热热流密度对干冰喷雾冷却特性和温度均匀性的影响。结果表明：入口速度50 m/s时,热源表面平均温度达到最低值276.3 K;喷雾高度为3 mm时,热源表面的温度均匀性效果最佳。提高干冰入口速度和降低喷雾高度可强化冷却效果和热源表面热均匀性,模拟热源加热热流密度对干冰喷雾冷却换热系数影响不明显。     

含耐高温涂覆层长周期光纤光栅的温度特性研究

利用逐点写入法在耐高温光纤中用红外飞秒激光直接写入了长周期光纤光栅,研究了光栅的高温温度特性,并做了理论分析.通过对含耐高温涂覆层的长周期光纤光栅进行20 ℃~300 ℃的温度传感实验,结果表明：在高温段光栅的谐振波长漂移量与温度之间仍能保持大的灵敏度（0.060 5 nm/℃）和好的线性度,且光纤耐高温涂覆层不受破坏,光纤耐高温涂覆在高温下不会出现碳化现象,光栅传感性能良好.实验证明该方法制作的光栅适合于长期在高温环境下使用,应用价值巨大.     

烟煤煤焦高温热失活特性

通过热重(TG)实验研究了不同温度和时间下烟煤煤焦反应性的变化特性,辅助拉曼光谱对烟煤煤焦反应性变化的原因进行了分析,得到了煤焦热失活动力学模型。结果表明,随着热处理温度(HTT)和时间的增加,煤焦的反应性逐渐降低;煤焦的有序化程度随着热处理温度的升高而加深,说明煤焦在高温热处理下结构趋于稳定,是煤焦失活的主要原因.改进并用实验值验证了Salatino等人提出的煤焦热失活动力学模型,得到了可以用于CFD软件的煤焦热失活动力学模型.     

空间相机的热分析和热设计

空间飞行器在轨道运行过程中，除空间热沉影响外，还会受到太阳辐射、地球红外辐射和地球阳光反照等热因素作用，同时相机内部热源也会影响相机的温度.温度的变化对高分辨率航天相机光学系统成像质量影响很大.热控系统的目的是保证相机的各部分保持在各自的温度范围内.本文对相机整体进行了详细热分析计算，得出了低温、高温初期、高温末期工况以及其他一些情况下相机各部分的温度水平，为相机热控实施提供依据.     

基于平行流扁管吸附式制冷系统性能实验研究

设计了一种新型平行流铝扁管吸附床结构,搭建了吸附式制冷实验台。通过实验研究不同运行参数下的吸附式制冷系统性能差异,比较不同热源和冷源温度、换热流体流量下吸附式制冷系统COP的变化。结果表明,当冷、热源温度为10℃和60℃,换热流体流量为0.26 kg/s时,新型吸附式制冷系统COP达到最大值0.35。当冷源温度在20℃附近时,增大热源温度可有效提高吸附式制冷系统COP,并且换热流体流量越大,增加的幅度越明显;当换热流体流量在0.13~0.26 kg/s范围内时,系统COP随着冷源温度的增大剧烈下降,并且换热流体流量越小,下降趋势越显著;当热源温度在55~60℃范围内时,COP随着换热流体温度的增大明显增大,并且冷源温度越高,COP增大的趋势越明显。     

XeF2光解离波时空特性研究

利用分幅相机拍摄了不同实验条件下的XeF2光解离波图像，反映了解离波的形成过程，获得了不同XeF2初始浓度下光解离波半径、解离层厚度、发展速度随时间的变化曲线，分析了光解离波参数的时间、空间特性。结果表明，光解离波在目前实验条件下所达到的最大距离约3 cm，解离波发展速度最大达28 km/s；XeF2初始浓度越低解离波半径越大，发展速度越快，解离层厚度越厚。     

高温稳定25 Gbit/s 850 nm垂直腔面发射激光器

通过在N型分布布拉格反射镜(DBR)中采用高热导率AlAs材料,且增加AlAs层所占的厚度比例,在保持DBR反射率基本不变的情况下,大幅度增加了N型DBR的热导率,提高了器件高温工作性能。制作了氧化限制型顶发射VCSEL器件,不同温度条件下的直流测试结果表明:25℃时热反转功率超过8 mW;85℃时热反转电流为11 mA,功率达5 mW,表现出较好的高温工作特性。远场发散角小于17°。0～70℃的温度条件下眼图都较清晰,表明器件满足高温25 Gbit/s工作要求。     

阴燃材料受热升温过程分析

阴燃材料在受热升温过程中会发生热解吸热反应和氧化放热反应。通过将实验过程与无反应固体受热模拟过程进行对比,来分析阴燃反应的特点。分析显示,材料中的水分蒸发在低于100℃时发生;温度达到约180℃时材料开始发生热解;温度达到约280℃时氧化反应超过热解反应开始放热;温度达到约305℃时材料内部的总放热量开始大于总吸热量。分析的结论同一些文献中的结果也是一致的。     

高温井下测井仪分布式储热系统仿真

测井仪用于勘探深层地底下的油气资源,面临着200℃的高温环境。其内部的电子器件无法承受高温,需对其进行热管理。针对多热源测井仪,有学者提出了分布式储热系统并进行了实验探讨。但受限于实验条件,仅讨论了其中一种情况,不同井下温度,不同相变材料种类对该系统热管理效果的影响尚未探究。为解决这个问题,我们对测井仪分布式储热系统进行了仿真计算。结果表明,测井仪器在200℃下作业6 h后,相变材料的潜热利用率为96.7%,电路板的最高温度为146.5℃,可满足测井需求;环境漏热量随环境温度的升高而增长,但对电路板温升影响不大,仅为环境温升幅度的36%;对比了4种相变材料的热管理效果,发现伍德合金蓄热能力最强,控温效果最好。     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管温度传感器特性

本文制作了基于无栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构的温度传感器,并对其温度相关的电学特性进行了表征.实验测试了器件从50℃到400℃的变温电流-电压特性,研究了器件灵敏度随着器件沟道长宽比的变化,并研究了在300—500℃高温的空气和氮气中经过1 h恒温加热后器件的电学特性变化.理论与实验研究结果表明,随着器件沟道长宽比的增大,器件的灵敏度会随之上升;在固定电流0.01 A下,器件电压随温度变化的平均灵敏度为44.5 mV/℃.同时,稳定性实验显示器件具有较好的高温保持稳定性.     

新型高效热离子功率器件的性能特性研究

应用固体物理和不可逆热力学理论,研究新型高效石墨烯热离子热电功率器件的性能特性.通过数值求解器件高温和低温端的能量平衡方程,确定器件阴极板和阳极板的温度;分析输出电压和阴极板功函数对器件的伏安特性及两个极板温度的影响,确定器件在最大功率密度和最大效率时的参数特性;折衷考虑功率密度和效率,给出参数的优化取值区间;分析了高温热源温度对优化性能的影响.本文所得结果可为热离子能量转换器件的研制提供理论指导.     

复杂换热条件下离心压气机内部传热特性研究

油雾在离心压气机扩压器壁面上的碳化结焦导致压气机效率急剧下降,离心压气机冷却是减少结焦的有效方法,研究压气机内温度分布及传热特性是压气机冷却结构设计的重要依据。本文基于流-热耦合数值分析方法和实验手段,对强换热条件下离心压气机内温度分布进行了分析和验证,研究了不同工况条件下压气机冷、热端传热特征以及扩压器表面温度分布特性。结果表明,压气机内压缩空气为主要热源,与之接触的壳体具有较高温度,扩压器表面最高温度出现在入口处轮毂侧。流体内近壁面温度梯度较大。扩压盘表面传热系数沿径向显著降低,说明边界层的发展阻碍流固间传热,采取冷却措施将有效降低壳体温度,抑制结焦现象。