飞行器上层大气层空气动力特性探讨

针对近地轨道飞行器所面临的上层大气层（100~300 km）空气动力学问题,对几类典型航天器构型的上层大气层气动力特性进行了分析,给出了典型气动布局在该空域的气动力基本规律,取得了对上层大气层气动力关键影响因素的初步认识.在上层大气层,飞行器的绕流属于自由分子流状态.研究发现,气体分子与不同材质物面的相互作用反映出截然不同的升力和阻力特性.对于1 m2气动受力面的飞行器,在100~200 km轨道高度存在大于1 mN的气动力,在接近300 km轨道高度时受到的气动力则远小于1 mN.在一般条件下,飞行器的升阻比小于1.但是,当物面适应系数约为0.2时,在100~200 km轨道高度存在升阻比大于1的状态,这一特点体现了上层大气层气动力学的基本特性.据此认为,100~200 km是气动力可利用的飞行空域,在此空域开展上层大气层空气动力学研究,对于未来发展上层大气层飞行器意义重大.      

高超声速可压缩流中粗糙壁热流研究

用计算流体力学（CFD）数值模拟和理论方法对高超声速可压缩湍流中粗糙壁面热增量进行研究. 着重考虑粗糙单元密度和粗糙单元形状对粗糙表面热流的影响. 结果表明： ①粗糙单元密度变化时, CFD数值方法计算所得的粗糙单元等效热流随着粗糙单元密度的降低而增加, 理论方法预测结果的规律随方法不同而不同;②在相同粗糙单元密度和高度时,如果粗糙单元形状改变,CFD计算结果也随之发生改变. 理论预测方法所得结果不发生变化.     

运载火箭剩余推进剂羽流污染量计算

应用真空技术,分析了CZ-4B运载火箭的第三级火箭在星箭分离后,贮箱内剩余推进剂排放的物理过程及推进剂排放对FY-1卫星及SJ-5搭载卫星的可能污染量,给出了问题的基本假设、物理模型和数值解法.对卫星及其副星在排放过程中所遭遇到的最大污染量,给出了计算和分析结果.     

菜花状纳米氧化锌的溶剂热合成及气敏性能研究

以Zn(NO₃)₂·6H₂O和NaOH为原料,采用溶剂热合成技术制备了菜花状氧化锌纳米粉体,采用X射线衍射仪、扫描电镜和X-射线光电子能谱仪等对产物的物相、微观形貌和表面元素状态进行了表征,结果表明产物属于六方晶系的ZnO,呈规则的菜花状,分散性好,粒径90～100 nm,粉体表面存在大量的吸附氧。用该粉体制成厚膜型旁热式气敏元件,测试结果发现：在加热电压为6 V时气敏元件对甲醇、乙醇、正丙醇、丙酮、苯和甲苯等还原性气体具有较高的灵敏度,特别是对正丙醇、丙酮有较好的选择性,可以检测浓度低至1 μL·L^-1的乙醇、正丙醇和丙酮。     

具有不同形貌和择优取向的MxWO3·xH2O粉晶的制备与表征

采用沉淀结合渗析的方法，以钨酸钠、钨酸铵为原料，制备了不同形貌、具有择优取向的M_xWO₃·xH₂O(M=Na⁺，NH₄⁺，x<1)粉晶，利用SEM、XRD、TG、IR、XPS等手段对粉体进行表征，考察了不同渗析时间和焙烧温度对粉晶形貌、晶化程度及结构转变的影响。结果表明，长时间渗析后粉体的晶化程度明显提高，并沿(010)晶面方向择优生长，形貌由不规则形变为梭形和蝴蝶形。经空气气氛400 ℃焙烧后，Na_xWO₃·xH₂O和(NH₄)_xWO₃·xH₂O粉晶均转变为沿(200)晶面方向择优生长的立方青铜相，且形貌也发生改变。     

大尺度网格下DSMC仿真碰撞概率的修正方法

从DSMC碰撞概率的实现途径出发,通过引入最小二乘法及亚松弛的思想给出一种大尺度网格下分子仿真碰撞概率的修正方法,将该方法应用于非结构四面体网格下的DSMC模拟中,计算分析了文献中钝锥模型的绕流结果,数值结果初步验证了本文方法的合理性和有效性。     

火星进入热环境预测的热力学模型数值分析

采用数值模拟目的 研究不同热力学模型中火星飞行器表面的热环境.研究发现,驻点区域流动近似为热力学平衡,随着飞行高度增加,流动逐渐偏向热力学非平衡.当壁面为非催化壁时,不同热力学模型所得热流基本一致,当壁面为完全催化壁时,热力学非平衡模型所得热流更高,这种差异由化学反应特征温度差异引起,并随着流动的热力学非平衡特性增加而增加.     

标模外形化学非平衡流场数值模拟

利用三维并行计算代码求解Navier-Stokes方程,数值模拟标模(ELECTRE)化学非平衡绕流,研究真实气体效应对标模气动热特性的影响,反应模型为Dunn和Kang的7组元7反应化学动力学模型.利用典型弹道点的飞行试验数据验证化学非平衡流计算程序的可靠性.在此基础上,研究不同壁面催化条件下攻角和高度变化对热流的影响.计算表明:真实气体效应主要发生在物面附近很薄的激波层内,并使激波脱体距离减小;完全催化壁驻点热流值高于非催化壁热流值;随着攻角增大,热流分布差异明显,而且攻角越大时,物面电子数密度越小;飞行高度越高,O₂和N₂离解程度越低,驻点热流越低.     

火星科学实验室气动特性数值分析

针对火星着陆探测器进入-下降-着陆过程的高超声速进入阶段,求解三维流体动力学Navier-Stokes 方程与化学反应动力学模型,分析火星科学实验室进入火星大气时的化学非平衡效应、探测器周围的流场结构和气动特性在化学非平衡效应影响下的变化. 结果表明,CO₂ 在激波后大量分解,消耗大量能量;在化学非平衡效应影响下,探测器头部激波脱体距离大幅减小,尾迹旋涡运动减弱;化学非平衡效应影响下探测器升力系数变化不大,阻力系数高于完全气体,升阻比略低,配平攻角小于完全气体.     

椭球形α-Fe2O3纳米薄膜的制备与气敏性能

椭球形α-Fe2O3纳米薄膜的制备与气敏性能