超疏水铝导线的制备及其防覆冰性能研究（英文）

本文利用晶体缺陷的优先刻蚀原理在铝导线上制备出具有微-纳复合结构的超疏水表面,并分别使用扫描电镜和接触角测量仪对超疏水铝导线的微观结构和浸润性进行了研究.随后利用自制的覆冰实验平台对不同环境温度下超疏水铝导线表面的结冰过程进行了研究,结果表明低温条件下合并水滴在超疏水铝导线表面的跳跃滚落能有效阻止覆冰的形成,动态覆冰实验结果表明超疏水铝导线只能抑制覆冰的形成但不能抑制覆冰的积累.对进一步研究超疏水铝导线的防覆冰性能提供了新思路.     

旋转叶片结冰风洞试验研究

水平轴风力机叶片结冰研究是当前以及未来风力机可靠性研究的一个重要方向。本研究旨在搭建一套可模拟绕轴旋转状态下的玻璃钢叶片结冰试验系统并对其进行验证,为实际风力机叶片缩比模型结冰风洞试验提供研究基础。试验系统采用自行设计的基于自然低温的结冰风洞试验系统以及旋转叶片试验台,对翼型为NACA0018的玻璃钢叶片进行绕轴旋转结冰风洞试验。结果表明:在不同环境工况下,叶片的结冰形状虽然不规则,但仍有一定的规律性,通过建立冰形评价方法可以获得其典型特征量的变化趋势。利用回归正交实验设计,将无因次结冰面积与无因次结冰驻点厚度这两个典型特征量作为响应值,获得了结冰规律曲线,与试验值相比在一定范围内具有较高的重合度。本试验系统可用于进行风力机叶片结冰研究,本研究结果可为叶片的防除冰提供参考。     

静止水滴真空闪蒸模型及实验研究

本文建立了描述真空制取二元冰过程中静止水滴的传热传质模型,研究冰晶形成过程的结晶成核与生长现象及其影响因素。设计并建立了一种可视化的真空制冰系统,清晰地展示了静态水滴成核结冰时液态蒸发、伴随气泡生长的蒸发、稳态蒸发结冰、伴随气泡生长的结冰、外部结冰内部气泡逸出最终爆裂的五种形态;利用所设计的二元冰真空制备装置进行冰晶的生成实验研究,分析讨论各种因素对二元冰真空制备的影响,并通过实验对照比较来证明模型的可靠性。     

溶胶-凝胶法制备Y系涂层导体隔离层

本文报道了利用溶胶-凝胶法制备Y系涂层导体CeO2、MgO、SrTiO3隔离层的工作.以无机盐为前驱物获得CeO2、MgO、SrTiO3的溶胶,通过浸蘸涂覆和旋转涂覆把胶体涂覆在织构Ni基带上,然后进行热处理,形成涂层,重复以上过程使涂层达到一定厚度,最后进行高温热处理,得到CeO2、MgO、SrTiO3隔离层.利用扫描电镜分别观察了三种涂层的表面形貌,利用X射线对三种涂层的织构进行了研究.     

风力机叶片覆冰的数值模拟

风力机叶片覆冰会使风力发电效率下降并且威胁风力机组的安全运行。本文采用Fluent中的欧拉多相流模型,通过添加质量传递以及对流换热系数计算模型等,实现了对风力机叶片表面覆冰的二维数值模拟,结果表明:覆冰主要出现在叶片的前缘迎风面,且驻点附近覆冰最多;当增大翼型攻角时,驻点向翼型的下部尾部移动,最大覆冰位置也相应地移动;随着时间的推移,叶片表面覆冰增多。     

快冷熔覆法原位合成大厚度铁基非晶复合涂层的研究

通过水冷提高凝固速率及降低基体金属对熔覆层的稀释,采用改进的钨极惰性气体氩弧熔覆的方法,原位制备了大厚度(1—5 mm)Fe基非晶/纳米晶复合涂层.利用X射线衍射,光学显微镜和透射电子显微镜对涂层成分和组织进行分析,并测试了涂层的显微硬度.结果表明,采用快冷熔覆的方法可以制备出含有50%以上非晶含量的非晶/纳米晶复合涂层,涂层内纳米晶颗粒表面被非晶过渡层包覆.较厚涂层的显微硬度达到1600HV_0.3,与基体为冶金连接,有良好的结合强度及耐磨性.非晶/纳米晶复合结构使得涂层与基体之间的过渡区具备较强的弹塑性,提高了涂层的抗冲击性. 最后重点讨论了微观结构和性能之间的内在联系,涂层内非晶相与纳米晶相的协同作用是造成涂层高硬度的主要原因. 关键词： 非晶 涂层 熔覆 显微硬度     

安装角对旋转翼型结冰分布影响实验研究

为开展风力机叶片翼型在旋转状态下不同安装角表面结冰分布规律的研究,基于自行设计建造的一种利用自然低温的结冰风洞试验系统,完成了对称翼型NACA0018在0°、10°及20°三种安装角下的结冰风洞试验,试验中选取了200 r/min、400 r/min及600 r/min三种转速,选取了6 m/s及8 m/s两种风速,并利用高速摄像机获得了叶片表面的结冰分布,拍摄时间分别设定为15 min、30 min、45 min及60 min。利用前期研究提出的一种不规则冰形评价方法,对不同工况下叶片表面的结冰冰形进行了定量分析,利用相对迎风面与绝对迎风面定性分析了不同安装角对叶片表面的结冰区域的影响。研究结果表明,安装角对叶片表面的结冰分布影响较大,同一工况下不同安装角的叶片表面结冰有较大差异,转速也是影响结冰的关键因素,而风速对结冰分布的影响较小。本研究可为风力机叶片防/除冰技术提供参考。     

机翼热气防冰及冰脊形成数值模拟

应用N-S方程求解空气外流场和防冰腔内流场，用Euler法获得过冷水滴撞击特性，将内外流场进行耦合传热稳定后，开始结冰，来实现机翼热气防冰及冰脊形成的数值模拟.计算结果表明，热气防冰开启时，加热区蒙皮最低温度为286 K保证加热区没有结冰，但在加热区后的上下表面由于蒙皮温度降低至273.15 K以下，防冰区的溢流水到此处形成冰脊，这个计算结果表明了热气防冰数值模拟的可行性与合理性.但在将前缘积冰除去的情况下，防冰区外形成冰脊对气动特性影响很大，对带冰脊的机翼绕流流场进行数值模拟，对计算结果进行分析，得出环境温度越低、形成冰脊的位置越靠近防冰区，冰脊的高度越高；结冰时间越长，冰脊后的非定常特性越明显，流动细节的捕捉越困难，对气动特性的影响越大.      

镍基非晶复合涂层激光制备及其纳米压痕测试

采用大功率半导体激光熔覆和重熔的工艺在低碳钢表面制备Ni-Fe-B-Si-Nb合金非晶复合涂层,并对所得涂层进行了纳米压痕性能测试。研究结果表明,当激光熔覆时激光功率为0.8kW,熔覆速度为0.36m/min,送粉速度为12g/min,重熔时激光功率为3.5kW,熔覆速度为8m/min,在低碳钢表面成功制备了Ni40.8Fe27.2B18Si10Nb4非晶复合涂层,涂层主要由非晶相和NbC颗粒相组成。纳米压痕测试结果表明经激光重熔后所得非晶复合涂层的显微硬度和弹性模量远远大于未重熔的熔覆层,并且也大于同成分大块非晶。     

镍基非晶复合涂层激光制备及其纳米压痕测试

采用大功率半导体激光熔覆和重熔的工艺在低碳钢表面制备Ni-Fe-B-Si-Nb合金非晶复合涂层,并对所得涂层进行了纳米压痕性能测试。研究结果表明,当激光熔覆时激光功率为0.8 kW,熔覆速度为0.36 m/min,送粉速度为12 g/min,重熔时激光功率为3.5 kW,熔覆速度为8 m/min,在低碳钢表面成功制备了Ni40.8Fe27.2B18Si10Nb4非晶复合涂层,涂层主要由非晶相和NbC颗粒相组成。纳米压痕测试结果表明经激光重熔后所得非晶复合涂层的显微硬度和弹性模量远远大于未重熔的熔覆层,并且也大于同成分大块非晶。     

稀土CeO_2对镍基纳米Al_2O_3激光熔覆复合涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在45钢基体上制备了不同CeO2含量的镍基纳米Al2O3复合涂层,对熔覆层进行了微观组织分析和显微硬度测试。结果表明,随着CeO2含量的增加,熔覆层组织由亚共晶向共晶组织转变;加入1.0%CeO2对镍基纳米Al2O3熔覆层的组织起到明显的细化和净化作用,枝晶生长的方向性减弱,组织趋向均匀,熔覆涂层的显微硬度值比未加稀土的涂层提高了60-95HV0.2。     

激光熔覆铜锰合金选择性脱合金制备纳米多孔涂层的研究

本文通过激光加工结合电化学腐蚀脱合金法, 成功实现了纳米多孔涂层的制备. 采用激光熔覆首先在45钢表面制备了成形良好、稀释率低的铜锰合金熔覆层, 并通过快速重熔工艺实现了初始材料组织细化. 研究表明, 在不同的电解液下,铜锰合金的临界腐蚀电位出现了明显的偏移; 在不同的腐蚀电流下,铜锰合金腐蚀后的形貌迥异. 最终,通过选择性腐蚀成功实现了纳米多孔铜和纳米多孔锰涂层的制备, 并利用电位-pH图对脱合金的选择性腐蚀进行了详细的理论解释.     

基于μC/OS-III的喷雾结冰控制系统的设计

结冰是影响飞机安全飞行的重要因素,在某一型号飞机投入使用前,需要对该飞机除/防冰系统的性能进行验证。因此,研制了一套基于μC/OS-III的机载喷雾结冰控制系统;给出了系统的整体结构框架及其组成,重点介绍了该控制系统的硬件及软件的设计思路;系统实现了对喷雾设备的水、气路温度及压力的自动调节,在此基础上,还具有参数监测与显示、系统报警、数据分析与保存等功能。试验结果表明,该控制系统具有运行稳定、实时性好、调节速度快、控制精度高等特点,可以使用该系统进行喷雾结冰试验来考察某机型除/防冰系统的工作性能。     

太阳能选择性吸收涂层PbO2的性能研究

本文主要研究制备方法对改变二氧化铅(PbO2)纳米涂层的太阳光谱吸收选择性的影响.通过恒电流沉积法制备PbO2纳米涂层,并通过改变制备条件以得出最佳光谱吸收选择性,并对该吸收涂层进行了紫外-可见光谱(Uv-vis),傅里叶红外光谱(FTIR),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)等对涂层性能和结构进行分析...     

共面波导-微带耦合谐振器测量风力机叶片覆冰厚度研究

风力机叶片覆冰现象严重影响其安全、经济运行,开展覆冰厚度在线测量技术研究具有重要的实际意义.本文提出了共面波导-微带耦合谐振器测量覆冰厚度的方法.通过耦合谐振器等效电路分析,得到了介质厚度测量的理论关系式;建立了耦合谐振器电磁场仿真模型,在谐振器表面覆盖不同介电常数、不同厚度的介质,计算得到了谐振器的谐振频率,进而得到...     

结冰对风力机叶片影响的数值研究

本文利用商用CFD软件Numeca针对NREL Phase VI风轮结冰前后进行数值计算,计算包含风速由5 m/s至17 m/s区间各典型工况,并对计算结果进行了气动参数和载荷等相关分析。由此得出结论:结冰可以带来最高达51%的功率损失,同时会使风力机提前失速以及提高了启动风速等;结冰会导致在较高风速下叶根挥舞弯矩急剧增大从而增大叶片叶根强度要求;另一方面由叶片沿展向载荷分布得出结冰对整机影响主要集中在大于90%叶展的外侧区域,该区域是除冰防冰系统主要作用区域。     

高尖速比下非对称翼型叶片结冰风洞试验

对于安装在湿冷环境下的风力机,极易遇到风力机表面结冰问题。风力机表面结冰严重影响了风力机的正常运行。为了研究垂直轴风力机在较高尖速比下的叶片表面结冰分布,本文采用了一种基于自然低温的结冰风洞试验方法。在低温环境下对采用S809非对称翼型的垂直轴风力机叶片进行试验,测试了在三种尖速比下的叶片表面结冰,并分析了结冰面积的变化。结果发现,当风力机尖速比超过1以后,叶片表面不再完全被结冰覆盖。主要结冰区域为叶片前缘,同时有横向生长的冰溜产生。     

基于VO2@SiO2核壳纳米粒子的热致变色薄膜

为解决VO_2热致变色薄膜可见光透射率低、耐候性差以及热分解法制备VO_2纳米颗粒易团聚等问题,提出了一种基于VO_2@SiO_2核壳纳米粒子的热致变色薄膜。首先利用VO(OH)_2表面负电荷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中氨基正电荷间的静电相互作用,在前驱体VO(OH)_2表面进行SiO_2包覆得到VO(OH)_2@SiO_2核壳纳米粒子,然后在Ar气氛下对其进行高温热处理得到VO_2@SiO_2核壳纳米粒子,将其分散至树脂中并涂覆在玻璃基材上得到热致变色薄膜,并对热致变色薄膜的热致变色性能及核壳粒子的耐候性进行了研究。从透射电镜照片可以看出SiO_2壳层可以阻止前驱体VO(OH)_2在热分解过程中的团聚长大,对光学性能的研究表明低折射率的SiO_2和空气能够提高热致变色薄膜的光学性能,并且当VO(OH)_2@SiO_2纳米粒子的质量分数为10wt%时复合薄膜的光学性能最佳。SiO_2壳层对VO_2的保护作用可以有效提高其抗氧化性,并且可以提升纳米颗粒在酸性环境下的耐腐蚀性,延长热致变色薄膜的使用寿命。     

垂直轴风力机叶片表面结冰的风洞试验

为研究垂直轴风力机叶片表面结冰的规律以及结冰对其性能的影响,对采用NACA0018翼型的风力机叶片进行了风洞结冰试验研究。在风洞试验段内安装了喷水装置,室外的寒冷空气被吸入风洞后与过冷水滴一起吹向叶片并碰撞结冰。测试了不同水滴流量和叶片攻角下的叶表结冰分布及叶片的升阻力系数变化。在一定攻角范围内,叶表结冰量随翼型迎风面积增加而增加;结冰后的阻力系数增大,升力系数减小,叶片的气动特性降低。     

基于硫蒸气处理转移的单层二硫化钼的荧光增强

采用化学气相沉积法在SiO2/Si衬底上制备了单层MoS2,再通过300℃硫蒸气处理用聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)转移下的单层MoS2.使用原子力显微镜、真空荧光检测和拉曼光谱等手段表征了样品的形貌和光致发光性能.结果表明:经过硫蒸气处理转移后的单层MoS2的光致发光强度比由化学气相沉积法制备的未处理的单层MoS2的光致发光强度增强了约5倍.光致发光强度增强是由于在硫蒸气处理过程中,单层MoS2的部分硫空位被硫原子纳米团簇所填补,从而提高了光致发光效率.此外,分别将单层MoS2转移到SiO2/Si衬底、石英、三氧化铝及氟化镁衬底再经过硫处理后,也观察到了类似的荧光增强现象.