基于显微组织图片的涂层热导率有限元计算研究

综合数字图像处理技术与有限元网格模型生成原理,提出了基于涂层显微组织图片的有限元网格模型生成方法。利用有限元程序,通过热障涂层特定区域的热导率计算,研究分析了涂层的隔热性能。以等离子喷涂ZrO2涂层为例,先将得到的ZrO2涂层物理图像由图形格式转换成数字格式;然后,通过阈值分割处理和有限元网格生成方法,生成包含涂层材料组元属性的有限元网格模型;在生成的有限元网格模型基础上,再进行ZrO2涂层热作用下的温度场模拟;最后,利用傅立叶热传导方程,计算了ZrO2涂层显微组织图片所代表区域的有效热导率。进一步分析了横向热导率和纵向热导率之间的差异。分析表明:等离子喷涂ZrO2涂层的横向热导率比纵向热导率要高,涂层有效热导率受孔隙率和孔隙形状共同影响。     

基于等离子喷涂的反射型激光防护涂层研究

本文首先介绍了激光武器在未来战争中的突出地位和发展现状,阐明了高能激光束与目标材料相互作用时的热效应毁伤机理;总结了基于等离子喷涂的反射型激光防护涂层的研究进展,包括等离子喷涂金属涂层和陶瓷涂层的研究进展、以及各自的技术特点和防护效果,为高能激光防护领域的研究提供了借鉴。研究结果表明,控制金属涂层在激光辐照过程中的氧化现象能有效地提高涂层的激光防护性能,同时具有优异反射性能的新型陶瓷涂层在高能激光防护领域中有较好的发展前景。     

基于相位调制本振的相干检测系统

提出了一种简化的相干检测系统,通过在时域上交替探测信号的同向(Ⅰ)及正交(Q)信息分量,实现了基于单个平衡光电探测器(BPD)的相位分集接收.仿真结果表明,25 Gbit/s的非归零信号经过25 km标准单模光纤传输时,在10-3误码率门限下,其接收灵敏度为 39.97 dBm.用Gram-Schmidt正交化过程算法对信号光与本振(LO)光之间频率偏移引起的I、Q分量失配角进行补偿,当频率偏移小于符号速率的1/5(±5 GHz)时,灵敏度代价约为3.2 dB.此外,当LO光功率较高时,用单PD取代BPD的灵敏度损失约为3 dB.本方案为实现低成本的相干检测提供了一种解决方法.     

NiO-Cr2O3系红外高发射涂层的制备与研究

以NiO、Cr2O3、TiO2、MnO2粉末为主要原料并按固定比例混合,采用高温固相焙烧与喷雾干燥方法制备成团聚粉末,经大气等离子喷涂方法制备成红外高发射率涂层.采用XRD、SEM、XPS和红外辐射测试仪分析了焙烧粉体的相结构和元素化学状态,以及涂层的表面微观形貌和红外全波段辐射性能.结果表明,在NiCr2O4尖晶石结构中掺入Ti和Mn元素会造成晶格畸变并形成混合尖晶石结构,从而提高材料的红外发射率.在常温下发射率可达0.88,具有较好的红外辐射性能.     

近距离LED光通信直视信道模型研究

利用高斯拟合函数确定了小发散角LED的类高斯发光模式,并根据光辐射特性和发光模式建立了LED直视信道模型.实际测量了服从朗伯、类高斯发光模式的多种多波段LED的接收光功率与信道参数的关系.实验结果表明,接收光功率的实测值与信道直流增益计算的理论值的平均相对误差小于±6%,该结果验证了本文提出的直视信道模型的正确性.     

HfC系超高温陶瓷抗氧化烧蚀性能研究

以热压烧结制备不同配比的HfC-SiC超高温陶瓷试样,采用超音速火焰分别在2300K和2500K下进行600s烧蚀试验,利用SEM和EDS对烧蚀后材料的微观结构和成分进行分析.结果表明:HfC-SiC体系超高温陶瓷具有优异的抗氧化烧蚀性能,30vol; SiC-HfC材料的抗烧蚀性能优于50vol;SiC-HfC材料与纯HfC材料,其抗氧化烧蚀主要依赖于HfCxOy与SiO2所生成的氧化层.纯HfC陶瓷的烧蚀氧化层与基体粘附性弱,出现了明显的分层,而SiC的加入使得氧化层与基体之间粘附性加强.烧蚀温度升高,烧蚀层厚度增加,抗烧蚀性能下降.与此同时,烧蚀温度提高会使Si元素有较多的损失,导致氧化层不致密;当SiC含量增加到50vol;后,内层HfCxOy骨架松散,不利于材料的抗氧化烧蚀.     

运输机蒙皮红外辐射特性建模与分析

为了研究了C-17运输机的红外辐射特性,依据红外辐射的基本原理以及运输机的结构、材料等数据,对飞机机体进行几何建模和网格划分,通过流场仿真计算得到机体蒙皮的温度分布,并结合表面的多重遮挡算法计算出不同马赫数、不同视线方向的飞机蒙皮在红外(8 μm~12 μm)波段的总辐射强度。结果表明,方位角为0°时,相对于0.5马赫,1马赫飞行状态时,红外辐射强度增加32%,马赫数对红外辐射强度影响非常大,气动加热为其辐射强度的主要贡献源。从正前方或正后方探测时,红外辐射强度峰值随天顶角接近对称分布,从侧方探测时,红外辐射强度分布较为平均,因此天顶角对红外辐射强度影响较小。     

双枝节加载的L波段宽带高隔离度定向耦合器

提出了一种小型化双枝节加载的L波段微带线定向耦合器。使用功率相消技术提高定向耦合器的隔离度,并且采用两根长度不同的加载枝节分别在两个相近的频点上反射信号,从而实现耦合器的带宽扩展;同时采用缺陷地结构的慢波特性减小该定向耦合器的物理尺寸,并利用缺陷地结构产生的陷波,合并上述两根枝节反射抵消产生的的两个陷波,进一步提高定向耦合器的带宽和隔离度。该耦合器工作在L波段,耦合度约为10 dB,在整个L波段内的隔离度均优于?20 dB,最大约为?52.81 dB,相对带宽为60%。最后对设计的定向耦合器进行加工和测试,测试与仿真结果一致性较好,证明了该电路的可行性。     

一种新型无粘结剂电极的制备及电吸附脱盐性能研究

以椴木为前驱体、二氧化碳为活化剂,制备出具有一定强度、无需粘结剂的电极材料,同时可用作集流体。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱和孔径分析等对材料的形貌和孔结构进行了分析,并使用电吸附脱盐装置测试了其电吸附脱盐性能。结果表明,该材料有大量的微孔结构,比表面积为1440m2/g,其电吸附脱盐能力随着溶液浓度的提高而升高,在溶液浓度为200、500、1000和2000 mg/L时,吸附量分别为2. 02、3. 76、6. 21和12. 42 mg/g。     

散射光信号与石墨-二氧化硅激光辐照烧蚀阈值的关系

石墨-二氧化硅作为无机添加材料,广泛应用于各类航空航天器烧蚀涂层领域,其在高温下具有较高的反应吸热焓,在高能激光烧蚀领域具有良好的应用前景。目前,关于石墨-二氧化硅的高能激光烧蚀研究较少,尤其在高能激光烧蚀中的反应时间和烧蚀阈值难以确定。针对此问题,利用近红外探测器对激光辐照样品表面的散射光进行实时探测,并对其散射光曲线进行微分拟合处理。基于此散射光信号,结合样品烧蚀后的形态结构分析,研究了石墨-二氧化硅在不同激光功率密度下的反应时间阈值。研究结果表明:在激光输出功率密度为500 W/cm~2持续辐照10 s时,散射光拟合曲线持续升高无突变,表明未发生明显的烧蚀;当激光功率密度升高至1 000~1 500 W/cm~2时,散射光微分拟合曲线出现明显转折点,对应的反应时间阈值分别为1.5 s和0.8 s。