利用光热电效应收集近红外光能的二硫化钼和热释电高分子纳米复合物

设计合成了一种基于二硫化钼（MoS₂）/热释电聚合物的柔性薄膜光热电纳米发电机（PTENG）。过渡金属硫族化合物作为薄层纳米薄片,可以捕获近红外（NIR）光,并将其转化为热能。同时,热释电聚合物将无机纳米片所收集的热能转化为电能。在近红外辐照下,PTENG可以瞬间产生电压和光电流,且输出长期保持在较高水平。通过光热效应与热释电效应的有效耦合,该体系具有较高的热电转换系数。我们还通过理论模拟分析了MoS₂在聚合物纳米复合材料中的作用。MoS₂的存在显著提高了热释电聚合物薄膜的温度变化率,提高了器件的光电响应。     

权重函数对关联方程估计超声速混合层波前方差精度的影响

气动光学的研究中,关联方程(linking equation)是关联湍流力学量与光学量的一个重要的方程.但是,基于模型简化的关联方程在亚声速低速流场的应用中通常忽略权重函数对波前方差估计精度的影响.本文在纳米粒子示踪平面激光散射技术获得超声速混合层流场密度数据的基础上,应用关联方程计算超声速混合层的流向波前方差,并进行误差分析.结果表明:基于关联方程估计的流向波前方差与直接对密度场的积分计算结果具有较好的一致性;在适当地定义相干长度、密度脉动协方差高斯模型近似的基础上,分析了权重函数对关联方程计算精度的影响,指出了权重函数对关联方程在超声速流场密度高度相关区域中应用的必要性.研究的开展对于拓展关联方程在高速流场中的应用具有一定指导意义.     

一种混合优化差分格式

优化差分格式一般用于计算气动声学和小尺度的湍流数值模拟,这类格式为了获取更好的短波分辨率通常牺牲了部分收敛精度.文章尝试结合最高阶精度格式与优化格式的特点,构造混合优化格式,提高优化格式的收敛精度以及谱分辨率.混合优化格式由模板上的最高阶精度格式与优化格式加权组合得到,权系数由当前模板上的值确定,这使得该格式为非线性格式.对于单色波问题,通过优化权的设计可大幅度减小相位误差.但是加权混合过程使得计算时间有所增加.数值计算证明了该格式的特点.      

基于节段模型试验的宽幅箱梁涡振性能气动措施优化

为了研究宽幅流线型箱梁断面的涡振性能,以某跨越长江的大跨悬索桥为背景,进行1∶50节段模型风洞试验。分析了检修轨道、人行道栏杆等涡振敏感构件的影响,研究了改变人行道栏杆形式、附加斜腹板导流板以及风嘴分流板等气动措施的制振效果。研究结果表明,宽幅箱梁涡振性能随来流攻角增大而逐渐变差,且由于漩涡Strouhal数的变化易诱发多区间涡振,扭转涡振幅值随阻尼增加线性衰减显著。人行道栏杆是此类断面的涡振敏感构件,去掉栏杆踢脚石能明显改善涡振性能;斜腹板导流板对改善其涡振性能效果微弱;风嘴分流板具有显著的制振效果,不仅能有效地抑制主梁涡振的发生,且能提高颤振临界风速。     

基于SNGR方法的后缘噪声数值模拟

采用随机噪声产生和传播(SNGR)方法对后缘噪声进行数值模拟.SNGR方法结合随机方法和计算流体力学,耗费较少的计算资源就可以预测噪声水平.数值模拟时采用有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程;采用有限差分法求解声学扰动方程,数值格式采用色散关系保持(DRP)格式,远场边界条件采用无反射边界条件.以二维平板和NACA0012翼型为例,编制程序,与参考结果对比表明,程序可以预测后缘噪声.     

无伞末敏弹气动特性风洞实验研究

为实现末敏弹的无伞稳态扫描运动,设计了一种短圆柱轴向非对称尾翼子弹气动外形。设计了模型和实验装置,进行了大迎角低速风洞实验。获得了模型在有/无减旋翼、固定和自由旋转条件下的气动力数据,测量了模型在气动力作用下的转速。实验结果表明:设计的尾翼能够为模型提供较大的阻力,旋转时模型的阻力系数有所减小;在有减旋翼的情况下,模型能够保持较低的稳定转速;模型的静稳定性较差;模型旋转时稳定性有较大的改善。需要进一步改进尾翼,提高静稳定性,为扫描角的稳定提供保证。实验结果可为无伞末敏弹的设计和改进提供参考。     

可压缩混合层中细光束畸变效应的实验研究

利用双曝光CCD相机成像技术,对小直径光束穿越可压缩混合层流场存在的大尺度结构特性及其引起的气动光学效应进行了实验研究。实验研究结果表明:在不同对流马赫数(Mc=0.17,0.45)下,可压缩混合层中的大尺度结构形状不同,因而具有不同的折射率分布场,从而导致光束投影发生了不同程度的变形和偏移。利用光束质心的概念定量分析了不同对流马赫数下光束偏移和抖动的统计特性。统计结果表明在高对流马赫数下光束投影的偏移量减小,光束沿流场展向的平均偏移角度减小,但摆动幅度加大。     

大跨度悬索桥颤振控制的研究状况与进展

当悬索桥主跨跨径超过2 000 m后, 气动稳定性已经成为悬索桥面临的最重要的安全问题,选择合适的装置避免桥梁在施工及运营阶段发生颤振势在必行.综述了国内外大跨度悬索桥颤振控制方法、措施及发展现状,系统介绍了大跨度悬索桥颤振控制的结构措施、耗能措施及气动措施的装置与应用,并讨论了各种措施的优缺点及其适用性.      

弹射救生高速气流吹袭防护气动特性数值模拟

对弹射救生中高速气流吹袭防护装置对人椅系统气动特性影响进行了数值模拟.采用基于面的有限体积方法求解N-S方程,空间离散采用中心格式,时间离散采用五步显式Runge-Kutta方法.基于Spalart-Allmaras(S-A)紊流模型的DES方法,数值模拟了人椅系统在马赫数0.6、迎角-90°～90°的气动特性,获得了与风洞试验结果较为吻合的计算结果.对有无导流挡板和抬腿机构人椅系统的气动特性及飞行员胸腹部表面压力分布进行比较,结果显示两种防护装置均可有效改善人椅系统的气动特性,不同程度降低飞行员胸腹部所承受的气动力,充分说明高速气流防护装置的有效性.为进一步研究高速气流防护装置提供参考.     

多级轴流压气机多叶排调节扩稳优化分析

整理和归纳出合适的流动损失和落后角模型,并将其与逐排基元叶片算法相结合,给出了计算多级轴流压气机特性工程方法;进一步将其与复合形优化方法相结合,对多级轴流压气机多叶排调节扩稳进行了优化模拟,并应用于某8级轴流压气机算例计算.结果表明,在部分转速工况下,采用带性能约束的优化调节在不明显降低性能的同时能够显著减小多级压气机不稳定点流量;在设计工况下,采用适当的变几何优化调节不仅能明显扩大压气机稳定工作范围,还能明显提高压气机绝热效率.