基于紧致差分的Grad-Shafranov方程快速解法

在等离子体平衡重建迭代计算过程中,需要快速求解Grad-Shafranov方程(G-S方程)。构造了具有四阶精度紧致差分格式的离散方程,采用离散正弦变换技术对其进行快速求解并采用CUDATM实现GPU并行加速,将其应用到EAST等离子体平衡重建PEFIT代码中,实现基于紧致差分格式的快速G-S方程求解。结果表明,在65?65的网格下,给定方程右端项电流分布的前提下,使用GPU求解G-S方程所需时间为大约34?s。     

CycloSil-B手性柱分离2-氯丙酸酯光学异构体

采用气相色谱法在七(2,3-二-O-甲基-6-叔-丁基二甲基硅烷)-β-环糊精(CycloSil-B)手性色谱柱上分离2-氯丙酸酯光学异构体.考察了2-氯丙酸酯结构和柱温对分离效果影响;在光学异构体分离过程中对热力学参数的计算,探讨光学异构体分离过程的驱动力和手性识别机理.结果表明,随着2-氯丙酸酯的酯基团的链长增加、体积增大,2-氯丙酸酯光学异构体的分离因子(α)和分离度(RS)随之减小;2-氯丙酸正构醇酯光学异构体的分离因子对数(lnα)与酯基团的立体效应Taft Es常数之间具有较好的相关性.当柱温为86 ℃时其回归方程为: lnα＝0.03044-4.754(Es)6(r=0.9991).随着柱温升高,2-氯丙酸酯光学异构体的容量因子(k′)、分离因子(α)和分离度(RS)也随之减小;当柱温小于82 ℃时,2-氯丙酸甲酯和乙酯光学异构体的分离度(RS)大于1.5.2-氯丙酸正构醇酯光学异构体在CycloSil-B色谱柱上的分离过程是一个焓驱动过程并存在着焓熵补偿关系.β-环糊精衍生物表面与2-氯丙酸酯之间的相互作用在其分离过程中起了重要作用,特别是酯基团的大小对2-氯丙酸酯光学异构体的分离起着决定性作用.     

不同当量比下喷管对旋转爆震特性的影响研究

为研究不同当量比下喷管构型对旋转爆震特性的影响，以煤油预燃裂解气为燃料，氧气体积分数为30%的富氧空气为氧化剂，开展了无喷管、收敛喷管、扩张喷管和收敛扩张喷管等工况下旋转爆震特性实验研究。实验发现，当量比为0.73～1.30时旋转爆震可稳定工作。随着当量比和喷管构型的变化，爆震波出现了单波、不稳定的对撞双波和稳定的对撞双波等3种传播模态。喷管构型对模态转换和旋转爆震波速有重要影响，收敛和收敛扩张喷管会促使新波头的产生，导致爆震波主要以双波对撞模态传播；而扩张喷管工况下，爆震波主要以单波模态传播。收敛喷管和收敛扩张喷管会使得波速最大值偏离化学恰当比，收敛扩张喷管可以提升爆震波速。     

低气压下多通道纳秒脉冲等离子体点火特性研究

高空低温、低压的极端条件导致航空发动机二次启动困难,纳秒脉冲放电过程中产生化学效应、热力学效应和气体动力学效应,逐步应用于点火技术。针对低压环境,研究了纳秒脉冲放电特性以及放电对火核发展的影响。对比分析了三种放电方式在常压、低压环境的点火概率、火核发展以及压力延迟、上升时间。结果表明:高频纳秒脉冲放电上升沿陡、脉宽窄,能够提高放电效率,在静止燃气中引起湍流现象,使火核具有类细胞结构层,加速扩展。在低压、贫油条件下,纳秒脉冲式放电点火效率更高,新型点火激励器增大初始火核,大幅提高点火效率。纳秒脉冲放电能够减少压力延迟时间,新型点火激励器能将压力延迟时间缩短24%(初始压力0.1 MPa,当量比1.0)。     

大气压氩气环境下体积介质阻挡放电光谱特性

通过介质阻挡放电产生的等离子体可与燃料中的烃类分子发生碰撞裂解反应，将燃料分子裂解生成更容易起爆的氢气和小分子烃类，能有效改善液体燃料连续旋转爆震发动机的起爆性能。该研究在真空仓中开展体积介质阻挡放电的丝状放电光谱测试，分析了大气压氩气环境下体积介质阻挡放电的电子激发温度和电子密度随加载电压的变化规律。丝状放电的电子激发温度通过波尔兹曼斜率法计算，电子密度采用斯塔克展宽法计算。发现发射谱线均由氩原子4p-4s能级跃迁产生；各谱线强度随加载电压的提高均呈上升趋势，且与电压基本呈线性关系；对于大气压丝状放电，加载电压对电子激发温度和电子密度没有明显影响作用，加载电压12.5～14.5 kV范围内，电子激发温度稳定在3 400 K附近，电子密度在1025 m-3量级。     

Shockwave–boundary layer interaction control by plasma aerodynamic actuation:An experimental investigation

The potential of controlling shockwave–boundary layer interactions(SWBLIs) in air by plasma aerodynamic actuation is demonstrated. Experiments are conducted in a Mach 3 in-draft air tunnel. The separation-inducing shock is generated with a diamond-shaped shockwave generator located on the wall opposite to the surface electrodes, and the flow properties are studied with schlieren imaging and static wall pressure probes. The measurements show that the separation phenomenon is weakened with the plasma aerodynamic actuation, which is observed to have significant control authority over the interaction. The main effect is the displacement of the reflected shock. Perturbations of incident and reflected oblique shocks interacting with the separation bubble in a rectangular cross section supersonic test section are produced by the plasma actuation. This interaction results in a reduction of the separation bubble size, as detected by phase-lock schlieren images.The measured static wall pressure also shows that the separation-inducing shock is restrained. Our results suggest that the boundary layer separation control through heating is the primary control mechanism.     

光束整形系统异形元件的研制

为了实现非球柱面镜的高精度加工,解决这一领域面临的难题,对非球柱面镜的加工和检测方法进行了深入的研究。采用古典与现代制造技术相结合的方法,研制了用于光束整形的异形元件,该异形元件是由非球柱面镜和柱面镜组成。针对非球柱面镜面型难以控制的问题,给出了独特的抛光模设计。结果表明：经过轮廓仪检测面型精度为0.848 7 μm,达到了图纸精度,满足了光学元件的使用要求。     

基于空间自回归神经网络模型的空间插值研究

基于空间距离计算的空间自相关权重系数是经典空间插值方法的核心，然而由于空间距离与自相关权重之间复杂的非线性关系，反距离权重（IDW）法和克里金（Kriging）法等传统空间插值方法，在求解权重精准解时存在一定的局限性。由此，利用神经网络超强的非线性拟合能力，通过融合神经网络与空间自回归方法，建立了空间自回归神经网络（SARNN）模型，实现了空间自相关权重的精准计算并将其应用于空间插值研究。为验证SARNN模型的有效性和可行性，采用两类模拟数据及海洋环境数据进行交叉验证，并与IDW法和Kriging法进行精度对比。实验结果表明，SARNN法显著提升了R²、RMSE、MAE、MAPE等统计指标，插值结果明显优于IDW法和Kriging法；同时，SARNN法在空间插值中对突变数据和极值数据的预测较为准确，改善了传统插值方法空间平滑过渡差，易出现“牛眼”、锯齿现象等问题，显著提高了空间插值结果的准确性与合理性。SARNN法提供了一种空间插值的新思路，具有较为广泛的应用价值。