当量比对汽油燃料两相旋转爆轰发动机工作特性影响实验研究

为了研究当量比对汽油燃料两相旋转爆轰发动机工作特性的影响,开展了以高总温空气为氧化剂的气液两相旋转爆轰实验研究。旋转爆轰发动机环形燃烧室外径、内径和长度分别为202、166和155 mm。汽油和高温空气采用高压雾化喷嘴与环缝对撞喷注的方式混合,以此提高推进剂的掺混效果与活性,采用预爆轰管作为点火装置。实验通过改变汽油质量流量改变推进剂当量比,并基于燃烧室内测得的高频动态压力和平均静压,对气液两相旋转爆轰波的传播模态和传播特性以及发动机的工作特性进行了详细分析。实验结果表明:在当量比为0.79～1.25时,燃烧室内均实现了旋转爆轰波的连续自持传播,且随着当量比的增加,爆轰波传播模态从双波对撞/单波的混合模态转变为单波模态;降低当量比至0.61～0.66,爆轰波传播稳定性变差,传播模态表现为间断爆轰以及零星爆轰;进一步降低当量比至0.53,爆轰波起爆失败。此外,燃烧室平均绝对压力与爆轰波平均传播频率均随着当量比的增加呈先增大后减小的趋势,极大值出现在当量比1.19附近。在此工况下获得了最佳实验结果,旋转爆轰波的平均传播频率为1 900.9 Hz,平均传播速度为1 110.8 m/s,与高频压力信号经快速傅里叶变换得到的主频基本一致,爆轰波传播速度存在严重亏损。     

刚性源项处理方法在爆震模拟中的应用对比

为解决爆震燃烧模拟中出现的刚性问题,对处理刚性源项问题常见的一步法、逼近法、拟稳态逼近法(α qusai steady state, αQSS)和点隐方法进行对比,从稳定性等方面分析源项处理方法应满足的时间步长要求,并探索各方法之间的联系以及适应化学反应特征变化的能力,进一步通过球头激波诱导燃烧算例比较每种方法的计算效率。理论分析和数值计算表明:一步法在积分刚性源项时,积分步长需小于或等于2倍最短反应特征时间,而逼近法、αQSS法和点隐方法对时间步长取值没有影响;αQSS法可根据化学反应特征的变化自动调整α值和时间步长,适用范围较广,而一步法和逼近法则是αQSS方法的特例。点隐等隐式方法在求解数学意义上的刚性问题时稳定性很好,但计算效率较低。相比而言,αQSS法在计算稳定性和适应化学反应变化方面都具有良好的性能,且针对激波诱导燃烧算例,αQSS法消耗的CPU时间仅为点隐方法的一半,是处理刚性源项较好的选择。     

利用渡越辐射研究超热电子束的传输特性

 为了探索超热电子束的传输特性，利用光学CCD相机在靶背法线方向测量了光学渡越辐射积分成像图案。实验在100 TW掺钛蓝宝石激光器上进行，飞秒激光与固体靶作用后，靶表面发光信号由空间分辨装置聚焦成像并引到CCD狭缝上。在厚度为20 μm的Ta靶背表面观测到渡越辐射光斑呈现较平滑的圆形结构，而且中心亮度高于周围，这包含了非相干与相干渡越辐射的成分，与理论模拟结果接近；在厚度为100 μm的Ta靶背表面观测到渡越辐射光斑呈现出星状结构，光斑较小，与高能质子发射出现的星状结构极其相似；在复合靶背表面观测到渡越辐射光斑虽然也呈现大致的圆形结构，但光斑较大，而且极不均匀，中间有很明显的光斑分裂。     

利用谐波光谱的伴线结构测量自生磁场

在飞秒激光与固体靶相互作用中,利用OMA光学多道分析谱仪,在靶前表面激光镜反方向测量了激光的二次谐波(2ω₀)光谱和三次谐波(3ω₀)光谱,观测到了红移的2ω₀光谱和3ω₀光谱的伴线结构。在激光功率密度为～1018 W·cm-2的条件下,通过2ω₀和3ω₀谐波光谱的伴线结构,回推出激光与等离子体相互作用中产生的自生磁场均小于1 MGs。随着激光功率密度的增大,谐波谱红移峰向长波方向移动,光谱同时发生展宽。分析认为,等离子体临界面的迅速膨胀是导致二次谐波和三次谐波红移的主要原因。随着预脉冲功率密度的增大,临界面膨胀速度增大,导致了谐波光谱峰更大的红移。自生磁场的测量为诊断临界面的运动方向和速度提供了新的依据。     

亚铁锌双金属氰化络合物固体催化剂催化合成生物柴油

Fe(Ⅱ)-Zn双金属氰化络合物固体催化剂用于一步催化酯交换和酯化反应制备生物柴油,具有易分离、流程简单,不受水毒性影响的优点。将水溶性金属氰化络合物亚铁氰化钾和金属化合物氯化锌反应,并结合有机配体叔丁醇制备了基于亚铁氰化锌的双金属氰化物络合物(DMC)。并研究了DMC固体催化剂催化菜籽油合成生物柴油过程中,助络合剂种类、催化剂用量、反应温度、醇油摩尔比、反应时间、体系中水和脂肪酸含量等因素对反应过程的影响。研究结果表明,在最佳实验条件下,甲酯产率最高可达98%。催化剂可循环使用,6次循环使用后回收率仍达93.45%,适宜工业化生产。     

一种廉价紫外光源对维生素D2合成的研究

开发了一种新型廉价紫外荧光光源,采用中波透紫玻璃作为灯管,灯管玻璃本身可以吸收254nm以下的紫外光,因此反应器不需要滤光液。得到了光照时间与麦角固醇转化率及前维生素D₂选择性得率之间的关系。初步研究了该光源紫外光强度随时间的衰减变化,并对光强衰减与光化学反应结果的影响进行了研究。结果表明,该廉价光源在65min可以使反应达到65.5%的转化率,选择性得率为60.4%,且光源强度在300h内仅衰减13%。该光源成本较低,寿命较长,且反应器不需要滤光液,设备投资较少,是一种理想的可用于工业化生产的廉价光源。     

魔芋葡甘聚糖DEAE阴离子交换介质的制备及表征

以交联的魔芋葡甘聚糖微球(KGM)为基质,制备了DEAE型的阴离子交换层析介质,考察了反应物浓度、温度、时间等反应因素对魔芋葡甘聚糖层析介质离子交换容量的影响,确定最优反应参数.结果表明,层析介质的离子交换容量达到3.42mmol/g,蛋白吸附容量高达126.84mg/mL,蛋白洗脱率为90.42%.     

环缝宽度对旋转爆震发动机工作特性的影响

为研究环缝宽度对旋转爆震发动机（rotating detonation engine, RDE）工作特性的影响，在非预混RDE中进行实验，同时采用高频压力传感器、离子探针和高速摄影等测量设备，在同一入口质量流率的条件下，改变空气进气环缝宽度和燃烧室环缝宽度。获得了单波、双波、四波对撞及混合传播模态；当燃烧室环缝宽6 mm时，增加空气进气环缝宽度，爆震波由四波对撞转变为同向双波，最终以单波形式传播；而燃烧室环缝宽10或15 mm时，空气进气环缝宽度对爆震波传播模态的影响较小；此外，四波对撞模态下，爆震波压力峰值和离子信号峰值低于单波和双波模态时的值。