AMS-02超导磁体300K-80K受控冷却系统的工艺流程设计

300K-80K受控冷却系统是AMS-02探测器的低温地面支持设备(CGSE)系统中的重要子系统,其主要作用是实现AMS-02磁体从常温(约300K)到接近液氮温度(约80K)的冷却。对该系统进行了工艺流程设计,在恒温器内设置多个调节阀和温度、压力、流量检测元件,通过自动调节手段控制经该系统冷却后前往磁体的氦气的温度和流量。同时介绍了该系统的组成及低温恒温器、HX1、HX2和HX3的结构和特点。     

低温地面支持设备系统CGSE中模拟器的结构和强度设计

第二代阿尔法磁谱仪AMS02是即将送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪,低温地面支持设备系统CGSE是用于冷却AMS02的磁体组件并将超流氦加注入AMS02磁体杜瓦的低温设备系统,上海交通大学将完成CGSE系统的施工设计、制造和调试。文中介绍用于测试CGSE性能的模拟器,模拟器方案、功能、结构设计特点,并进行了模拟器强度校核计算。     

AMS02超导磁体的低温地面支持设备系统(CGSE)方案研究

AMS02是用于探测空间反物质、暗物质及宇宙射线的第二代阿尔法磁谱探测仪,它将利用航天飞机发射至国际空间站上,并以超导状态工作3年以上。AMS02的核心是一个大型超导磁体,重达2000kg,需要在发射前用一低温地面支持设备系统(CGSE)对磁体进行冷却并在磁体杜瓦中加注2.5m3的超流氦。该文介绍此CGSE的技术要求、总体方案、冷却过程和主要子系统。     

CGSE中液位指示稳定的低温沸腾换热器的设计

低温地面支持设备系统CGSE是用于冷却第二代阿尔法磁谱仪AMS02的磁体组件并将超流氦注入AMS02磁体杜瓦的低温设备系统。介绍用于CGSE系统中液位指示稳定的补液式低温沸腾换热器,介绍了换热器的技术特性、设计原理、结构特征和技术要求。该低温沸腾换热器的结构特征主要在于两个筒体的使用,其中加注液体及装液位计的稳定筒与沸腾的换热筒是分开的,通过封头连通,减小了沸腾引起的液位计信号波动。另外的一个结构特征是汇气管的使用,降低了气流对液位的冲击。最终实现了液位指示稳定,提高了低温沸腾换热器的换热性能,具有显著的经济效益和社会效益。     

大型CICC超导磁体的超导接头研制

国家大科学工程"稳态强磁场装置"混合磁体的外超导磁体采用了管内电缆导体(CICC)方案,CICC超导接头就成为建设强磁场装置的关键技术之一.针对混合磁体的结构和工作模式,我们设计了两种新型结构、满足不同连接需要的CICC导体超导接头,并对研制的超导接头样品在4.2K低温下进行了性能测试,其各项性能满足了稳态强磁场混合磁体外超导磁体的工作要求.本文将主要介绍该超导接头的设计方案以及整个研制过程.     

回收LNG冷能的新型碳二烃两级膨胀朗肯循环

提出了一种新型的回收LNG冷能的两级膨胀朗肯动力循环,可以乙烯或乙烷作为工质。此工艺流程采用多股流低温板翅式换热器(MSCHE)作为主要设备,使工质两级膨胀并采用回热过程,可以使循环的冷能利用效率得到明显提高。针对此工艺分别以乙烯或乙烷为工质,与LNG直接膨胀结合和不结合,共四种方案采用HYSYS软件进行工艺模拟,并对模拟结果进行了比较和分析,可得出无LNG膨胀的乙烯两级膨胀工艺流程最为合理,其冷能和火用的利用率可以分别达到19.67%和21.75%。     

飞行参数在线自动监控技术的研究

针对“黑匣子”功能局限性与卫星数据传输的高成本问题,提出了飞行参数在线自动监控系统(FPOAMS)的新型设计思路;该系统可在线对飞参数据进行分析,并在发现数据超限时自动将飞参数据传送到地面监控中心;在此以航迹监控模块为核心模块,利用Visual Studio作为软件开发环境,通过面向对象技术和MATLAB引擎调用技术完成对飞行数据的解算、监控和航迹仿真;结果表明,该系统有助于地面监控中心在航迹偏离前后对飞机进行及时定位与预警,并且相对于传统的卫星数据链缩减了传输费用;由此可见该FPOAMS系统具有实时性、有效性和广泛应用性。     

气体轴承技术在空间斯特林制冷机和发电机中的应用综述

气体轴承技术消除了摩擦,是保证制冷机和发电机长寿命的一种核心技术。从制冷机和气体轴承斯特林发电机两个方面,综述了国内外空间用气体轴承斯特林的发展与应用现状。其中,重点介绍了制冷机系列产品的在RHESSI卫星、"发现者号"航天飞机、国际空间站磁谱仪(AMS-02)和空间用冰箱上的应用情况,同时分析了气体轴承斯特林发电机的国内外研制与应用情况。最后指出我国在气体轴承斯特林技术的发展与应用趋势。     

二甲亚砜对关节软骨渗透性研究

玻璃化被认为是低温保存关节软骨的一种有效方法,但需要考虑低温保护剂渗入软骨的速率以及低温保护剂毒性的制约。本文选用二甲亚砜(DMSO)作为低温保护剂,对其在1℃,22℃和37℃时对绵羊关节软骨的渗透特性进行了研究,得到相应的扩散系数为1.9×10~(-6) cm~2/s,3.3×10~(-6) cm~2/s和5.7×10~(-6)cm~2/s,活化能为22.84 kJ/mol。认识低温保护剂对关节软骨的渗透特性有助于建立低温保护剂加入/取出过程的数学模型,从而优化关节软骨的玻璃化保存方案。     

LNG冷藏车冷量回收的各种方法比较分析

液化天然气(LNG)是一种绿色的汽车燃料,LNG冷藏车是以LNG为动力燃料.存储在111K下的LNG在汽化升温过程中会释放大量的冷量,通过对冷量回收,用于低温冷藏车的冷藏运输,具有节能和环保的双重意义.文中分析了LNG冷藏车的特点,针对传统LNG冷藏车制冷方式的缺点,通过三种改进方案得以解决,并对三种方案的特点进行分析...     

双电荷离子He~(2+)与Ne,Ar原子碰撞中的激发态

实验用光学多道分析系统(OMA)测量了He~(2+)和Ne,Ar碰撞过程中的发射光谱,结果表明,这些碰撞体系存在着三种激发过程:双电子俘获激发过程、单电子俘获激发过程和直接激发过程。给出了HeI,HeII,NeI,NeII和ArI,ArII谱线的发射截面,并对He~(2+)+Ne和He~(2+)+Ar两个碰撞体系的发射截面作了一些比较,发现在入射离子速度相同的情况下,后者的发射截面要比前者大得多,并对此进行了定性讨论。OMA的光谱波长范围为200—800nm。入射离子He~(2+)的能量范围为140—340keV。     

低温热能发电方案中选择工质和确定参数的热力学原则和计算式

本文针对提供低温热能的两种不同情况(一种是热流体的流量不变,另一种是供热量不变),指出了二者在发电方案中从热经济性的角度对工质的某些热物理性质提出了不同的甚至相反的要求,继而根据热力学基本原理结合低温热能发电的特性导出了上述两种情况下确定工质的最佳蒸发温度和最佳冷却水温升(最佳凝结温度)的四个计算式和相应的修正系数。通过对各种工质和各种方案的计算,证实了这些计算式不但是可靠的,而且很精确。这些计算式将为低温热能发电方案的热力计算提供方便,并大大节省计算工作量。     

低温真空泵用紧凑型两级G-M制冷机实验研究

文章详细描述了针对低温真空泵用的紧凑型两级G-M制冷机的实验系统和测试方法;试验测试了不同的蓄冷材料,尤其是磁性蓄冷材料来提高制冷机性能;在一种结构十分紧凑的两级G-M制冷机上,在12K获得了4W的制冷量,最低制冷温度为7.3K。文中还对该制冷机在没有吸附装置的情况下做了对比实验研究,有利于扩展G-M制冷机的用途。     

低温推进剂在轨储存热力学排气系统TVS研究进展

在空间零(微)重力环境下,有效地控制储罐压力并尽量减少液体推进剂的排放损失是低温推进剂在轨储存的核心技术任务。空间热力环境引起的热渗透不可避免,它将使得储罐压力持续升高,然而在零重力环境下无法通过类似地面顶部排气的方法来控制压力,其严重后果是大量气液混合物被直接排放至太空。针对这一问题而提出的热力学排气系统(TVS)能够在气液位置不确定的情况下实现少量的单纯气态排放,并且充分利用所排放低温推进剂节流后的热力学焓,从而在双重作用下有效地实现了储罐压力的控制。文中从仿真理论和实验两个方面总结归纳了国外TVS的技术研究历史和现状,涉及液氢、液氧和液态甲烷等低温推进剂以及模拟流体液氮,为我国低温推进剂空间储存相关技术的发展提供参考。     

可调谐二极管激光吸收光谱氧气测量中的导数光谱处理与浓度反演算法研究

氧气是发动机燃烧过程的必需成分,在飞行器进气道进行氧气监测需求迫切。针对飞行器上的工程要求和应用特点,设计了一种波长线性扫描可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)短光程系统结合有限冲击响应(FIR)滤波二阶导数谱算法的方案完成了氧气吸收微弱信号的提取和浓度反演。根据TDLAS工作原理和吸收信号特征,对二阶导数谱用于气体浓度反演的理论依据进行了推导,在此基础上提出一种基于FIR的数字滤波方案来完成吸收信号的噪声滤除和二阶导数谱的提取。实验结果证明,该方案简单易行,提高了检测信噪比,降低了检测限,浓度反演结果准确、线性良好。     

超导体在低温液体泵中的应用研究与发展现状

由于低温液体泵固有的低温工作环境可为超导材料提供冷却条件而省去制冷系统,将超导材料应用于低温液体泵具有显著优势。本文针对高可靠性低温液体泵在低温流体输送中的应用需求,介绍了传统低温液体泵的应用背景及其存在的问题; 总结了国内外超导技术应用于低温液体泵的研究现状,详细讨论了低温泵用超导电机、低温泵用超导磁悬浮轴承和其他结构超导低温泵的研究热点和发展趋势; 在此基础上,提出一种轴向磁通盘式电机驱动的超导磁悬浮低温潜液泵。其离心泵叶轮和盘式电机转子在超导磁悬浮轴承系统的悬浮支撑下可实现无接触转矩传动和无摩擦旋转运行,该新型结构超导磁悬浮低温潜液泵在结构上具有独特优势,其研发对推动超导低温液体泵技术具有促进作用。     

中国散裂中子源4K低温恒温器研制及测试

中国散裂中子源(CSNS)中子谱仪的运行离不开低温设备提供的低温样品环境，考虑到中子散射的特殊性，样品处不能放置温度计，所以需要对样品温度进行校核。校核结果显示部分低温恒温器样品座测点温度与实际样品温度存在差值。针对该问题，对样品区域进行热工分析及建模求解后，给出了样品区匀温恒温器设计方案。据此CSNS样品环境组设计组装了一套匀温恒温器，该恒温器的温度测试结果显示，4～300 K之间样品温度与测点温度差值在±3 K之内，另外也对300～800 K之间减少样品温差的方案进行了计算和测试。样品区匀温恒温器的研制满足了CSNS对样品测温准确的要求，也对类似设备的匀温方案提供了一定参考，有助于大科学装置设备的国产化。     

浮空器氦气纯化方法应用研究

在浮空器使用过程中,外界空气的混入将导致其内部氦气纯度降低,从而影响到浮空器正常使用.文中通过对常用气体分离方法的分析研究,提出了以高压低温冷凝和低温吸附相结合的方式作为浮空器氦气提纯方式的思路,并详细给出了实现工艺流程和控制方案.换热计算结果表明:该纯化方法液氮消耗量小、氦气提纯成本低.     

基于双耳模型的倒谱系数在声目标识别中的应用

在声目标识别中,基于单路信号的特征提取算法难以保证特征在低信噪比条件下的鲁棒性。针对该问题,本文使用由两个传声器组成的小孔径阵列采集信号,采用Stereausis双耳听觉模型对两路信号进行综合处理,在此基础上设计了基于双耳模型的倒谱系数,并将其作为识别特征应用于多类地面目标识别。试验表明该特征可有效提高识别系统的识别性能和抗噪声能力。     

采用PID算法实现EMBCCD的精确制冷控制

EMBCCD(Electron Multiplying Back Illuminated CCD)在较稳定的低温环境中工作时可以有效地提高其图像信噪比。针对这个问题设计了相应的PID控制算法,包括PID参数的计算和处理策略、PID算法的实现过程和对EMBC-CD进行精确制冷控制的调试方法。实验结果表明,PID算法可以将温度控制在-10.5℃,精度为±0.5℃,达到了控制目的。