临近空间高超声速飞行器气动力及气动热研究现状

临近空间高超声速飞行器具有速度快、突防能力强、杀伤力大等特点,是当今世界各军事强国新型武器的重点发展方向.其中,气动力和气动热是高超声速飞行器的两项重要指标,也是高超声速技术研究的重点内容.文章综述了国内外临近空间高超声速飞行器气动力及气动热研究现状,分析了研究的发展趋势,并分别从工程计算、数值仿真以及实验研究3个方面介绍了高超声速飞行器气动力及气动热的研究技术和方法.      

Cu-Ni合金结构的分子动力学模拟

采用EAM作用势对Cu-Ni合金的结构特性进行了MD模拟研究.通过FZ结构因子可发现,Cu含量的变化对结构因子的波动影响很小,键取向序参数和键对也表现出相似的变化规律,这表明液态Cu-Ni合金对成份变化不敏感,体系中的化学序较弱.将Cu70Ni30合金熔体的FZ结构因子与Waseda的实验结果进行对比,发现二者吻合得较好,表明EAM势可以很好地描绘Cu-Ni合金的结构特性.在快速冷却过程中,除了Cu20Ni80合金外,其他合金成份的双体分布函数的第二峰都发生了劈裂,标志着体系最终形成了非晶结构,而Cu20Ni80合金的双体分布函数却表现出晶体峰的特征.通过对键取向序参数、键型指数以及铜镍原子的有效扩散系数的分析表明,在快速冷却过程中,Cu20Ni80合金最终形成了hcp晶体结构.     

强激光场下化学反应的控制

简要阐述了强激光场下的ac-Stark效应,回顾、评论了近年来利用ac-Stark效应控制化学反应的几个典型实验和理论模型.利用一维量子波包模型,揭示了NO分子Rydberg态在不同光强下获得不同布居是由于强光场下产生的ac-Stark能移引起的.并展望了利用ac-Stark效应进行激发态布居控制的可能性.     

共轭/非共轭嵌段聚苯撑乙烯(PPV)类共聚物的合成与性能

用活性中间体直接引发共轭/非共轭单体聚合的新方法合成了3种PPV嵌段共聚物;用核磁共振谱和FTIR光谱确定了共聚物的结构.引入非共轭片段PS缩短了PPV共轭链的长度,改善了聚合物的溶解性和可加工性.荧光光谱结果表明,嵌段聚合物可使发射峰蓝移,发光的量子效率明显提高,进而调节了发光颜色.     

二[氧合-二(3-二茂铁基丙烯酸二正丁基锡(Ⅳ))]配合物的合成及谱学表征

由FcCH=CHCO2H和(n Bu)2SnO反应合成了{[(FcCH=CHCO2)Sn(n Bu)2]2O}2(A)新配合物[其中Fc=(η5 C5H5)Fe(η5 C5H4)].经红外光谱和核磁共振(1H、13C、119Sn)谱学研究, 确定其组成和结构.提出 [(RCOOSnR′2)2O]2类化合物中一一指认与内环锡、外环锡键连的两类烷基R′中各个碳峰的原则.     

Mo1-xWxC碳化物稳定性及力学性质的第一性原理计算

金属碳化物作为基体的增强相,对钢铁的力学性能起到至关重要的作用.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过虚拟晶体近似构建Mo_1-xW_xC(0≤X≤1)碳化物模型,计算Mo_1-xW_xC的晶格常数、形成能、结合能、弹性常数、弹性模量、泊松比u、维氏硬度、电子态密度等性质参数,分析W元素对MoC碳化物稳定性及力学性能的影响.本次计算值与其他理论计算值及试验值吻合度较高;随着W含量的增加,晶格常数增加,Mo_1-xW_xC的形成能、结合能皆为负值,结合能、形成能的绝对值均随着W含量的增加而增加.不同掺杂含量下的Mo_1-xW_xC均满足Born判据,在力学上是稳定的,随着W含量的增加,Mo_1-xW_xC的弹性常数、体模量、杨氏模量、剪切模量呈线性增加,B/G、泊松比降低. Mo_1-xW_xC在费米能级处的态密度值均不为0,态密度值随着W含量的增...     

采用分区法生成稀疏谱湍流相位屏

为了更好地研究光束在大气湍流中的传播特性，提出了基于稀疏谱模型的湍流相位屏模拟方法，对生成相位屏的灰度图、结构函数和光束漂移量进行了研究分析。首先采用数学方法分析光波的方向、大小和振幅，并由此得到稀疏谱相位屏；然后分别在不同相干半径下，与功率谱反演法生成的相位屏灰度图进行对比，并分析稀疏谱模型下的结构函数和光斑位置拟合度。仿真和实验测试结果表明，实验结构函数的平均误差为6.1%，该模拟方法下的相位屏细节信息更为丰富，大气湍流光斑质心的均方根误差为1.013×10?7 m，具有精度高、运行速度快、模拟周期长等优点，能够较好地模拟真实大气湍流。     

高速双锥绕流中热化学与输运模型影响研究

激波与边界层之间相互作用是高超声速飞行中的常见现象,对飞行器气动性能与飞行安全至关重要.对于高焓来流,流场中通常存在复杂的物理化学现象,此时准确模拟流场中激波边界层相互作用的难度大,相关物理化学建模仍有待进一步考察和研究.本文针对最近文献中纯净空气高超声速双锥绕流实验开展数值研究,分别研究了不同热化学模型与输运模型对壁面压力与热流的影响.热力学模型包括完全气体、热力学平衡和非平衡模型,化学模型包括冻结和非平衡化学模型,输运模型包括经典的Wilke/Blottner/Eucken模型与更加复杂的Gupta/SCEBD模型,以及考虑壁面催化/非催化影响的模型.计算了6个不同算例,涵盖了低焓至高焓来流等不同工况.壁面压力与热流的数值计算结果与实验结果符合较好;对于低焓来流,计算结果主要受到分子内能分布的影响,输运模型对计算结果的影响不大;对于高焓来流,一方面计算结果受到化学反应与壁面催化的影响较大,另一方面不同输运模型对计算结果的影响也更加明显.      

In situ analysis of magnesium alloy using a standoff and double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy system

To monitor the components of molten magnesium alloy during the smelting process in real time and online, we designed a standoff double-pulse laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) analysis system that can perform focusing, collecting and imaging of long-range samples. First, we tested the system on solid standard magnesium alloy samples in the laboratory to establish a basis for the online monitoring of the components of molten magnesium alloy in the future. The experimental results show that the diameters of the focus spots are approximately 1 mm at a range of 3 m, the ablation depth of the double-pulse mode is much deeper than that of the single-pulse mode, the optimum interpulse delay of the double pulse is inconsistent at different ranges, and the spectral intensity decays rapidly as the range increases. In addition, the enhancement effect of the double pulse at 1.89 m is greater than that at 2.97 m, the maximum enhancement is 7.1-fold for the Y(I)550.35-nm line at 1.89 m, and the calibration results at 1.89 m are better than those at 2.97 m. At 1.89 m, the determination coefficients (R²) of the calibration curves are approximately 99% for Y, Pr, and Zr; the relative standard deviations (RSDs) are less than 10% for Y, Pr, and Zr; the root mean square errors (RMSEs) are less than 0.037% for Pr and Zr; the limits of detection (LODs) are less than 1000 ppm for Y, Pr, and Zr; and the LODs of Y, Pr, and Zr at 2.97 m are higher than those at 1.89 m. Additionally, we tested the system on molten magnesium alloy in a magnesium alloy plant. The calibration results of the liquid magnesium alloy are not as favorable as those of the sampling solid magnesium alloys. In particular, the RSDs of the liquid magnesium alloy are approximately 20% for Pr and La. However, with future improvements in the experimental conditions, the developed system is promising for the in situ analysis of molten magnesium alloy.