测量材料热物性的准稳态方法与参数估计

测量材料热物性的准稳态方法与参数估计张欣欣，殷晓静（北京科技大学热能工程系北京１０００８３）关键词热物性，参数估计，准稳态测量方法１前言材料的导热系数人建立了热流密度与温度梯度的关系，表征物质的导热能力；体积热容量ｐＣ则表征单位体积物质的蓄热能力；对...     

矩形网格上VOF运动界面重构的流体体积分数保持法

针对处理运动界面问题的流体体积函数(VOF)法,提出一种新的流体体积分数保持界面重构算法.该方法在单个网格内用斜线段近似运动界面,并要求相邻网格内的斜线段在公共边上的交点重合,通过保持网格内的流体体积分数不变,在边界网格上建立非线性方程组,通过求解非线性方程组,确定运动界面边界线与网格线的交点位置,最终重构出运动界面的形状.应用算例模拟结果表明,该方法能够高精度,较少尖点地重构运动界面,证实了该方法的有效性和可行性.     

基于超声波的食盐溶液物性的研究

利用超声波在水中的传播特性测得水密度,其相对误差为0.51%。与传统方法相比,该法具有原理简单,操作方便,精确度较高等优点。配制了45种不同浓度的食盐溶液,计算出每种溶液的密度、体积模量和超声波的传播速度,并分别给出声速与溶液浓度、密度、体积模量之间的线性定标公式。     

钝体后湍流预混燃烧的PDF模拟

本文采用PDF方法对矩形燃烧室内钝体后的湍流预混火焰进行了数值模拟。脉动速度-频率-标量联合的PDF输运方程用Monte Carlo方法求解,质量、动量和能量的平均值由基于无结构网格的有限体积法求解,压力通过状态方程获得。PDF方程中所需的平均密度、平均速度和压力由有限体积法提供,并将用Monte Carlo方法求出的雷诺应力、化学反应源项和比热比传递给有限体积法。本文对丙烷和空气燃烧的不同简化化学反应机理进行了研究,并与实验结果进行比较,获得满意的结果。     

格子Boltzmann方法分布函数重构算子的应用

给出了格子Boltzmann方法(LBM)密度分布函数和温度分布函数的两个重构算子,解决了LBM与其它方法耦合的关键难题.构造了LBM与有限容积法(FVM)以及LBM与分子动力模拟方法(MD)的两个耦合模型.通过方腔自然对流以及平板通道内的泊肃叶流动对耦合模型进行验证.结果表明,基于重构算子的耦合模型可以正确地应用于L...     

一种适用于飞行器航电综合的故障检测和重构方法

鉴于特殊的飞行任务需求,某型号航电综合单一的故障逻辑难以满足多元故障状态下自主重构需求,降低了系统容错性。为解决航电综合多元故障模式难以量化表征影响故障重构的工程难题,创新的提出了一种适用于航电综合的故障检测和重构方法,基于决策表数据挖掘技术的航电综合故障预测流程和多源信息故障检测技术确保常规故障检测率大于98%,航电系统重构状态的量化表征分类方式确保了系统快速重构设计,本文提出的故障检测和重构方法极大地提高航电综合系统的故障检测率与容错能力。     

聚氨酯离聚体微畴体积的研究

本文用聚氨酯离聚体材料作X射线小角度散射实验,同时还作了正电子湮没及比重法测量材料密度的辅助实验,以研究聚氨酯离聚体微畴体积随金属离子价改变。实验结果表明,随着金属离子价数的增加,反离子半径增大,微畴的体积增大,致使材料的密度增大,自由体积相应减小。 关键词：     

求解二维Euler方程有限单元边插值的降维重构算法

数值求解二维Euler方程的有限体积法（如k-exact，WENO重构、紧致重构等），无一例外地要进行耗时的网格单元上的二维重构.然而这些二维重构最后仅用于确定网格单元边界上高斯积分点处的解值，单元上二维重构似乎并非必需的.因此，文章提出用网格边上的一维重构来取代有限体积法中网格单元上的二维重构，分别在一致矩形网格和非结构三角形网格上发展了基于网格边重构的求解二维Euler方程的新方法，称为降维重构算法.数值算例表明该算法可以计算有强激波的无黏流动问题，且有较高的计算效率.      

三维空间二阶精度流体体积界面重构方法

给出三维空间网格模板含81个单元的最小二乘流体体积界面重构方法,并和Youngs方法及网格模板含125个单元的最小二乘流体体积界面重构方法进行比较.静态和动态的测试例子均表明:该方法能精确重构任意方向的平面界面,对C²光滑曲面它能达到二阶收敛精度.和网格模板含125个单元的最小二乘流体体积界面重构方法相比,在达到同样网格精度的条件下,减少了计算量,节省了计算时间,提高了计算效率.     

弹性力学的复变量重构核粒子法

在重构核粒子法的基础上,提出了复变量重构核粒子法.复变量重构核粒子法的优点是采用一维基函数建立二维问题的修正函数.然后,将复变量重构核粒子法应用于弹性力学,提出了弹性力学的复变量重构核粒子法,并推导了相关公式.与传统的重构核粒子法相比,复变量重构核粒子法具有计算量小、效率高的优点.最后给出了数值算例证明了该方法的有效性. 关键词： 重构核粒子法 复变量重构核粒子法 弹性力学 无网格方法     

低密度泡沫金激光-X射线转换特性模拟研究

在激光间接驱动惯性约束聚变中, 激光首先与黑腔壁高Z等离子体相互作用转换成强X射线辐射, 再通过高Z腔壁的X射线再辐射而在靶丸表面产生对称辐射以驱动其内爆, 改善腔中激光–X射线转换特性非常重要. 利用一维辐射流体程序模拟研究了低密度泡沫金对激光–X射线转换特性的影响, 结果表明: 在固定激光参数条件下, 随着Au材料密度降低, 激光–X射线转换效率提高, 当泡沫Au密度为0.1 g/cm³时, 转换效率相对提高19%; 同时, 金M带辐射份额随之减少; 对于发光区运动, 存在合适的泡沫Au密度使其得到有效抑制. 从能量平衡的角度分析了转换效率提高的原因: 在激光与低密度泡沫Au作用时, 转换为流体力学动能损耗的能量份额与固体Au相比有所降低, 因而相应的辐射能份额增加. 低密度泡沫Au改善激光–X射线转换特性是实现黑腔腔壁优化的一种途径, 模拟结果为进一步开展相应实验研究提供了依据. 关键词： 泡沫金 激光-X射线转换 辐射谱 等离子体运动     

激光加载下金属锡材料微喷颗粒与低密度泡沫混合实验研究

金属材料的微喷是冲击加载下金属表面发生的一种动态破碎现象,微喷研究在很多领域都具有重要意义,包括惯性约束聚变(ICF)和烟火制造等.由于激光实验特有的优势,近几年国内外开展了很多利用强激光驱动冲击加载研究材料微喷过程的实验.利用泡沫材料对微喷颗粒进行静态软回收虽然可以获得颗粒的形态分布、颗粒尺寸及颗粒质量等定量结果,但并不能反演微喷颗粒从进入泡沫到停滞过程中的动态混合过程.为此,在神光Ⅱ升级装置上利用皮秒脉冲激光照射金丝产生高能X射线,实现了对锡微喷颗粒与低密度泡沫混合过程的高时间分辨和高空间分辨背光照相.背光图像面密度结果证实微喷颗粒在泡沫中并没有发生二次破碎.静态回收结果表明,在锡材料与泡沫紧贴放置的情况下,微喷颗粒在泡沫中的穿透深度随着加载压强升高呈现先增大后减小的规律,与非紧贴放置的实验结果有明显的差别.     

金掺杂PMP泡沫的制备与表征

以聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)为泡沫骨架材料,金颗粒为掺杂材料,均四甲苯与萘为混合溶剂体系,通过热诱导倒相技术制备出金掺杂低密度聚合物泡沫。实验结果表明:在金含量不变的情况下,掺杂泡沫的实际密度与理论密度呈线性关系;在理论密度不变的情况下,掺杂泡沫的实际密度随掺杂质量分数的增加趋近于理论值;金实际掺杂质量分数低于理论掺杂质量分数;掺杂泡沫与纯PMP泡沫具有类似的孔洞结构,随掺杂质量分数的增加泡沫的孔洞直径分布变宽且网络骨架尺寸有变大的趋势。     

SiO2��ĭ΢���ܶȾ��ܼ�⼼���о�

根据垂直扫描干涉技术结合样品折射率与密度间的依赖关系,建立了低密度SiO2泡沫微球密度的检测方法,用Lorentz-Lorenz和Gladstone-Dale公式分析了SiO2泡沫微球折射率与密度间的依赖关系。实验结果和测量误差估计表明,利用垂直扫描干涉技术并结合Gladstone-Dale分析方法,可实现对低密度SiO2泡沫微球密度的精密检测,其测量误差好于5%。     

Z箍缩动态黑腔负载装配用胶粘剂

由于Z箍缩动态黑腔负载中的低密度聚合物泡沫柱具有多孔结构和极低的力学强度,在装配过程中对胶粘剂有一定的特殊要求。实验以聚氨酯丙烯酸酯为主体树脂,丙烯酸异冰片酯为活性单体,配以光引发剂和偶联剂制得了适用于低密度泡沫粘接用的紫外光固化胶粘剂。测试表明,所研制的胶粘剂的体积收缩率仅为2.25%,且具有较高的固化速率和适当的粘接强度,能够满足稳固、快速装配的要求。通过对粘接界面的观测发现,胶粘剂在诊断孔内没有明显的扩散,且在低密度致密结构泡沫中的扩散厚度较小,均匀性好。     

Elastic characterization of nanoporous gold foams using laser based ultrasonics

A resonance based laser ultrasonics technique is explored for the characterization of low density nanoporous gold foams. Laser generated zero group velocity (ZGV) lamb waves are measured in the foams using a Michelson interferometer. The amplitude spectra obtained from the processed time-domain data are analyzed using a theoretical model from which the foam Young’s modulus and Poisson’s ratio are obtained. The technique is non-contact and nondestructive, and the ZGV resonance modes are spatially localized, allowing for spatial mapping of the bulk sample properties. The technique may be suitable for process control monitoring and mechanical characterization of low density nanoporous structures.     

聚合物泡沫结构及密度分布的相衬CT表征技术

阐述了利用X射线相衬成像技术研究高分子有机泡沫材料微观结构的原理及方法,理论分析及实验结果表明,X射线相衬成像方法可以在相当大的程度上提高低Z聚合物泡沫材料的成像衬度。将相衬成像技术与计算机层析成像技术相结合,获得了泡沫样品的3维骨架结构分布,同时,提出利用统计切片骨架"粒子"质心分布的方法来表征其密度分布均匀性。结果说明,该方法能够在微观层次上实现对泡沫样品3维密度分布的完备表征。     

Structure of random foam

The Surface Evolver was used to compute the equilibrium microstructure of dry soap foams with random structure and a wide range of cell-size distributions. Topological and geometric properties of foams and individual cells were evaluated. The theory for isotropic Plateau polyhedra describes the dependence of cell geometric properties on their volume and number of faces. The surface area of all cells is about 10% greater than a sphere of equal volume; this leads to a simple but accurate theory for the surface free energy density of foam. A novel parameter based on the surface-volume mean bubble radius R32 is used to characterize foam polydispersity. The foam energy, total cell edge length, and average number of faces per cell all decrease with increasing polydispersity. Pentagonal faces are the most common in monodisperse foam but quadrilaterals take over in highly polydisperse structures.     

泡塑负载TRPO分离富集微量金

将三烷基氧化膦(TRPO)负载在泡沫塑料上制得了TRPO负载泡塑。以火焰原子吸收光谱法(FAAS)为检测手段,研究了负载泡塑对微量金的静态吸附性能。建立了负载TRPO泡塑分离富集-FAAS测定微量金的方法。方法精密度(RSD,n=10)在1.23%—8.22%之间,通过对标准物质的分析,测量值与标准值基本一致。     

靶材料面密度用β射线测量的定标问题

 惯性约束聚变靶材料面密度及其均匀性分布可以通过β射线束透射法进行测量,要完成这一测量,需首先用一系列面密度已知、组成成分与待测材料相同的标准材料对测量装置进行刻度。针对惯性约束聚变靶材料一类还处于研制阶段的新材料的密度测量,提出了用成分相近的材料作为替代标准进行刻度的方法,并用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量电子穿过不同材料的透射率,得到了这种刻度方法对测量结果带来的误差大小,用纸作标准测量CH泡沫靶材料的误差只有百分之几,这一误差在实际测量中可以由蒙特卡罗模拟方法得到修正。该刻度方法解决了惯性约束聚变靶材料一类新材料面密度用β透射法测量中的定标问题。