未知纬度的捷联惯导系统晃动基座自对准方法

传统捷联惯导系统晃动基座对准方法中,一般要求提供当地准确的地理纬度信息,如果给定的纬度存在误差,会对初始对准精度造成影响.针对纬度未知情况下的晃动基座对准问题,提出了利用三个不同时刻的重力视运动向量的运算进行对准的方法,推导了三矢量定姿对准的基本原理.针对含有随机噪声的加速度计测量值构造的重力视运动向量会导致向量运算时出现共线向量的问题,设计了一种基于平均权重系数的自适应卡尔曼滤波器,能在未知动态环境下有效去除加速度计随机噪声,提高对准精度.仿真和试验结果表明,该方法可在纬度未知条件下完成捷联惯导系统晃动基座下的自对准并估计出纬度值,对准精度可达惯性器件误差所决定的对准极限精度.     

水合物反应液中水活度系数模型研究进展

水合物反应液中水活度系数的计算对水合物相平衡特性的研究及水合物技术的应用具有重要意义。 通过调研大量的国内外资料,概括了Margules、Wilson、NRTL、UNIQUAC及UNIFAC活度系数方程及其关联式等模型及其应用,结果表明,Margules模型常用于二元体系活度系数的计算,但对高温高压体系条件下的溶液适用性较差;Wilson模型参数回归误差稍大且不适于溶质与离子不能完全互溶体系;UNIQUAC模型在含水或咪唑类离子反应液体系中误差较大;多元离子体系相平衡的研究中常选择NRTL模型;UNIFAC模型拟合效果较好,可实现较高浓度体系活度系数的精确计算,应用较广泛。 水活度关联方程参数拟合效果好,且准确度高,但在高温高压水合物反应液体系中的计算仍是一个技术难点,是今后的研究方向。     

正十一烷/空气在宽温度范围下着火延迟的激波管研究

在加热激波管上测量了气相正十一烷/空气混合物的着火延迟时间,着火温度为宽温度范围731-1399 K,着火压力在2.02 × 10⁵和10.10 × 10⁵ Pa附近,化学计量比分别为0.5、1.0和2.0。通过监测管侧壁观测点处的反射激波压力和OH^*发射光测出着火延迟时间。实验结果显示：在910 K以上,着火延迟时间随着火温度的降低而变长,从910到780 K,着火延迟时间随着火温度的降低而变短（显示出了负温度系数效应）,在780 K以下,着火延迟时间随着火温度的降低再次变长。在所研究的压力下,着火压力的增加使着火时间变短。化学计量比对着火延迟的影响在着火压力为2.02 × 10⁵和10.10 × 10⁵ Pa时是不同的,与在高温区相比,着火延迟在低温区对化学计量比非常敏感。在整个温度范围内,当前实验结果和LLNL（LawrenceLivermore National Laboratory）机理的预测值表现出了很好的一致性。现在的正十一烷/空气的着火数据和先前实验测量的正庚烷/空气、正癸烷/空气和正十二烷/空气的着火延迟时间相比较显示了着火延迟时间随着直链烷碳原子数的增加而减小。敏感度分析显示,高、低温条件下影响正十一烷着火延迟过程的反应是显著不同的。在高温条件下起最大促进作用的反应是H + O₂=O+OH,然而在低温条件下,起最大促进作用的反应是过氧十一烷基（C₁₁H₂₃O₂）的异构化反应。本文研究首次提供了正十一烷/空气的激波管着火延迟时间。     

在确定的热力学状态下测量气体导热系数与黏度

气体的导热系数和黏度是重要的热物性参数,其数值大小取决于所处的热力学状态。在目前的导热系数和黏度主要测量方法中,待测工质在测量时需经历非定常的过程或处于具有物性梯度的非平衡态之下,使得待测工质的物性在时间或者空间上不处于一个确定的热力学状态。本文利用圆柱定程干涉法,通过分析气体导热系数和黏度导致的声波能量耗散,结合气体输运理论中对稀疏气体的描述,探索了在确定的热力学状态下同时测量气体导热系数和黏度的方法,并以氩(Ar)为例进行了实验验证。测量结果与已有文献一致性较好,初步证实了方法的可行性。     

超临界CO2在螺旋槽管式换热器中的冷却换热

为了研究超临界CO₂(SCO₂)在螺旋槽管式换热器中的冷却换热特性,采用数值模拟方法对比研究了不同热流密度下,SCO₂在不同通道内流动时冷却换热系数和湍流动能。为了更合理地评价各工况下冷却换热的综合性能,从压降和传热系数角度,提出一个综合评价因子EF。研究结果表明：在SCO₂进行冷却换热时,其换热系数主要受定压比热容和湍流动能的影响。当SCO₂在内管通道内流动时,换热系数低,但压降更小,故综合评价因子EF较大。同时,在所研究工况中,存在最佳热流密度值为-40 000 W/m²,使EF达到最大值2.001 26,此时SCO₂冷却换热综合性能最优。     

鼓泡流化床中流动特性的多尺度数值模拟

鼓泡流化床因其较高的传热特性以及较好的相间接触已经被广泛应用于工业生产中,而对鼓泡流态化气固流动特性的充分认知是鼓泡流化床设计的关键.在鼓泡流化床中,气泡相和乳化相的同时存在使得床中呈现非均匀流动结构,而这种非均匀结构给鼓泡流化床的数值模拟造成了很大的误差.基于此,以气泡作为介尺度结构,建立了多尺度曳力消耗能量最小的稳定性条件,构建了适用于鼓泡流化床的多尺度气固相间曳力模型.结合双流体模型,对A类和B类颗粒的鼓泡流化床中气固流动特性进行了模拟研究,分析了气泡速度、气泡直径等参数的变化规律.研究表明,与传统的曳力模型相比,考虑气泡影响的多尺度气固相间曳力模型给出的曳力系数与颗粒浓度的关系是一条分布带,建立了控制体内曳力系数与局部结构参数之间的关系.通过模拟得到的颗粒浓度和速度与实验的比较可以发现,考虑气泡影响的多尺度曳力模型可以更好地再现实验结果.通过A类和B类颗粒的鼓泡床模拟研究发现,A类颗粒的鼓泡床模拟受多尺度曳力模型的影响更为显著.      

SJ-10返回式卫星上的SCCO项目

SCCO项目是一个已持续了多年的国际合作项目,其英文全称为Soret Coefficients in Crude Oil,即原油中的Soret系数.在SJ-10返回式卫星项目中,中欧双方就SCCO项目展开合作,共同研制相关的载荷设备,搭载SJ-10卫星进行空间实验,本文简单介绍了该项目科学实验的研究目标和意义、空间实验内容,并对后期科学研究进行了展望.     

识别粘弹性材料力学参数的自由阻尼试件设计方法研究

工程上常用悬臂梁弯曲共振法识别粘弹性材料的力学参数,而自由阻尼试件是实验中常见的结构形式,因此试件设计的合理性直接关系到材料参数的测试精度。为了能够更好地指导试件设计,首先通过灵敏度分析法定义了影响系数的含义,并将其应用于分析试件的厚度比、共振频率比、密度比等参数的误差对材料参数测试精度的影响中,进而为试件的设计提出一些有重要工程价值的技术指标。其次,基于悬臂梁弯曲共振法实验,分析得出适合采用单边自由阻尼结构试件识别的粘弹性材料。最后,对弯曲共振法中两种不同的自由阻尼试件(单边自由阻尼试件和双边自由阻尼试件)对测试精度的影响进行了比较分析,为实验中这两种结构形式的选取提供了依据。     

液压环境下流体对管柱单元XYZ方向作用力分析

通过对液压环境(即静流体作用)下的管柱进行离散分析,说明了现有模型在分析静流体对管柱单元作用力时的不足。采用微元法结合高斯公式对静流体下管柱单元的受力进行了分析,运用先补全,再减去所补面积的等效方法,得到了静流体对管柱单元侧面产生的作用力的理论计算方法。建立了液压环境下,静流体对任意管柱单元(直线单元或曲线单元)X、Y、Z方向作用力和浮力系数的理论计算模型。基于相关理论计算模型,结合ANSYS有限元进行模拟计算,得出了在水深300m~3000m处,30°和90°等曲率圆弧管柱的X、Y、Z方向作用力的理论计算结果与ANSYS模拟分析结果。相关结果对比表明:ANSYS有限元计算结果与理论计算结果间最大的绝对误差不足0.4%,验证了本文建立的理论计算模型的正确性。     

第三介质作用下坡道对轮轨黏着特性影响

利用JD-1轮轨模拟试验机,通过设计坡道试验夹具实现了不同坡道接触条件的轮轨模拟试验,研究了第三介质条件下坡度对轮轨界面黏着特性的影响规律.结果表明:在干态、水介质和防冻液介质条件下,上下坡道工况的轮轨黏着系数均低于平直轨道工况;随坡道坡度的增加,黏着系数呈下降趋势且下坡道的黏着系数下降更为明显;与水介质相比较,轮轨界面存在防冻液时更容易引起低黏着现象;上坡道工况下,随速度和轴重的增加轮轨界面黏着系数呈略微下降的趋势.