氨燃料吸气式变循环发动机性能分析

针对飞行马赫数0 ~ 10的宽域飞行器对吸气式动力的需求, 提出了一种以氨为燃料和冷却剂的宽域吸气式变循环发动机, 其工作模态可有3种: 涡轮模态、预冷模态和冲压模态. 首先通过对该发动机各模态热力循环过程进行建模, 计算得到发动机比推力、比冲和总效率等性能参数, 初步验证其在马赫数0 ~ 10范围内工作的可行性; 然后, 选取甲烷和正癸烷为低温低密度和煤油类碳氢燃料的典型代表, 对比各模态下氨与碳氢燃料发动机的性能差异. 结果表明, 由于氨突出的当量总热沉和当量热值, 飞行马赫数3 ~ 5的预冷模态发动机性能各指标均优于碳氢燃料. 在涡轮模态和冲压模态下, 氨燃料发动机比冲较低, 但比推力和总效率优于碳氢燃料; 最后, 对比分析各类燃料马赫数0 ~ 10宽域工作特性, 发现氨预冷可以显著提升发动机比推力, 特别在高马赫数范围, 再生冷却通道内氨可发生裂解反应大量吸热并分解为氢气和氮气, 会进一步提升发动机比推力和比冲, 且不会堵塞冷却通道, 因此可胜任飞行马赫数0 ~ 10的宽范围飞行需求. 而煤油类碳氢燃料受限于比推力低和裂解结焦问题, 最高工作马赫数难以超过8. 本文提出的氨燃料吸气式变循环发动机, 当量冷却能力强且比推力高, 适合用于二级入轨飞行器的一级动力、高马赫数宽域吸气式飞行以及未来高超声速民航等场景.      

无规共聚聚丙烯中硬脂酸钙的测定

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对无规共聚聚丙烯(PP-R)中的硬脂酸钙进行快速定性分析,通过考察硬脂酸钙含量变化的系列PP-R的FTIR图,确定了对硬脂酸钙进行定性的特征吸收峰为1561cm-1;对无规共聚聚丙烯样品中的硬脂酸钙进行初步的定量分析.采用电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)间接测定硬脂酸钙含量;钙元素校准曲线在5.0-70.0mg/L浓度范围内的线性相关系数r=0.998;该方法定量分析PP-R中的钙的加标回收率在91.0%-104%之间,相对标准偏差在0.47%-1.21%之间,方法的准确性和精密度满足定量的要求.     

Size-dependent exchange bias in single phase Mn_3O_4 nanoparticles

Glassy magnetic behavior and exchange bias phenomena are observed in single phase Mn_3O_4 nanoparticles.Dynamics scaling analysis of the ac susceptibility and the Henkel plot indicate that the observed glassy behavior at low temperature can be understood by taking into account the intrinsic behavior of the individual particles consisting of a ferrimagnetic(FIM) core and a spin-glass surface layer.Field-cooled magnetization hysteresis loops display both horizontal and vertical shifts.Dependence of the exchange bias field(H_E) on the cooling field shows an almost undamped feature up to 70 kOe,indicating the stable exchange bias state in Mn_3O_4.H_E increases as the particle size decreases due to the higher surface/volume ratio.The occurrence of the exchange bias can be attributed to the pinning effect of the frozen spin-glass surface layer upon the FIM core.     

基于U型波导耦合单微环结构的高灵敏度湿度传感器

首次提出了一种基于U型波导耦合的新型单微环结构湿度传感器,该传感器以聚酰亚胺(polyimide,P1)作为感湿材料,当外界环境相对湿度变化时,引起感湿部位折射率的相应变化,导致传感器的输出光谱发生漂移。根据传输矩阵法推导U型波导耦合单微环结构的传递函数,重点讨论了不同感湿部位对输出光谱的影响,通过Matlab理论仿真,确定以U型波导耦合单微环结构整体作为最佳感湿部位。当U型波导的两个耦合点间的距离为微环周长的整数倍时,相比于传统的单微环结构,自由光谱范围(FSR)实现加倍。外界相对湿度从10%RH变化到100%RH时,传感器的输出光谱漂移量在0.027～0.191 μm之间变化,灵敏度高达0.001 8 μm/%RH,相比于具有高灵敏度的光纤光栅类湿度传感器,灵敏度提高了10~100倍,实现了在高灵敏度感湿的同时兼顾谐振峰两侧大范围的滤波选频。     

低能质子辐照活体细胞的能量沉积特性

为了研究带电粒子与活体细胞的相互作用,利用能量为2,2.5,3 MeV的质子外束,在室温环境下对厚约50 nm的氮化硅支持膜上的毕赤酵母菌进行辐照,并用金硅面垒探测器测量其透射能谱,通过对能量沉积特性的分析,表明质子外束穿过毕赤酵母菌后能损随入射能的增大而减小,但能量歧离随入射能的增大而增大。To study the interaction of charged particles with biological living cells,we delivered 2,2.5 and 3 MeV protons outside vacuum as external beam at room temperature to irradiate yeast Pichia cells which are supported by 50 nm thick silicon nitride film and the transmission energy spectrum were measured by an Au-Si surface barrier detector to analyze energy deposition properties.The results demonstrate that the energy loss decreases with the incident protons energy increase,but the energy straggling increases with incident protons energy increase.     

相对流量技术及其在电子碰撞微分散射截面测量中的应用

为了提高原子分子动力学参数的测量精度,本文把气体相对流量技术应用到快电子碰撞研究中. 并且在此基础上测量了氙原子6s激发的广义振子强度,所得结果在小动量转移区间与前人的结果符合很好,表明气体相对流量技术在电子碰撞方法中的适用性. 大动量转移区间6s的表观广义振子强度对电子碰撞能量的依赖行为,说明500eV的电子碰撞能量还不满足一阶玻恩近似条件. 与Hartree-Fock方法相比,考虑电子关联效应更全面的随机相移近似计算结果与本文的实验结果符合更好,说明对于像Xe这样的重原子,电子关联效应十分重要.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3晶体三方相的压电性能研究

以坐标系二次旋转为理论基础研究了PMN-0.33PT晶体三方相的常用压电模量d15、d24、d31、d33、d36和机电耦合系数k15、k24、k31、k33、k36在三维空间的变化规律.通过MATLAB编程求得以上各系数关于坐标系旋转角度的函数表达式,绘制出了它们的三维空间分布图,并一一求得这些系数的最大值,以及与最大值相对应的旋转角.发现除d33和k33外,d31、d36、k31和k36也在空间变化显著.d31和k31旋转后的最大值比原坐标系下的数值分别扩大了15倍和6倍,对应的旋转角分别为(-4.5°/90°)、(22.5°/270°).d36 和k36在原坐标系下不存在,经旋转后的最大值可分别达到1340 pC/N 和0.73.该研究结果对PMN-0.33PT晶体在压电传感器、换能器中的应用具有重要的理论价值.     

基于腔内色散补偿的保偏飞秒光纤激光器

目前,在被动锁模掺铒光纤激光器中,进行腔内色散补偿的方法主要包括:在激光谐振腔内熔接一段具有正常色散的光子晶体光纤、插入具有正常色散的光栅对,以及利用具有正常色散的啁啾光纤光栅等。针对目前腔内色散补偿方法存在的耦合效率低、环境稳定性差、色散量不易调节等不足,设计了一种由偏振合束器、色散补偿光纤和法拉第旋转镜构成的线形支路进行腔内色散精确补偿,采用透射式可饱和吸收体实现自启动锁模,并结合混合光器件,实验获得了重复频率为82.84 MHz、平均功率为10mW、脉冲宽度为381fs的飞秒脉冲保偏输出,作为种子源,可广泛应用于太赫兹产生、生物医学成像、超快光谱学等领域。     

波长锁定激光二极管共振泵浦Nd:YVO_4晶体连续波自拉曼激光器的设计与研究

对波长锁定878.9 nm的激光二极管共振泵浦Nd:YVO_4晶体的全固态连续波自拉曼激光器进行了理论研究.考虑了激光晶体在共振泵浦时的热透镜效应,采用ABCD传输矩阵法和等效G参数法,计算了当采用不同曲率半径输出镜时腔内振荡激光的腔模参数,通过比较抽运光与振荡激光模式匹配的情况和拉曼晶体中基频光功率密度的大小,分析了不同腔结构对拉曼激光输出功率的影响,给出了实验结果的理论解释,并进一步优化设计了谐振腔结构.最终获得了5.3 W的高功率1175 nm连续拉曼激光输出,光光转换效率达到20%.     

双变形镜双哈特曼-夏克传感器耦合校正系统

双脉冲双向传输放大构型是一种在惯性约束聚变激光驱动器领域具有极大应用价值的新型多程放大技术。针对变形镜代替腔镜对双向传输放大构型两束脉冲波前畸变进行补偿的问题,通过将两束脉冲波前先拼接再补偿的方法,研究出了一种基于双变形镜双哈特曼-夏克传感器耦合控制的新型波前校正技术,并利用神光-Ⅲ主机装置的实测数据进行了模拟验证。结果表明,该技术能够有效控制两束激光传输放大过程中所引入的波前畸变,满足系统对空间滤波器过孔的要求。