不同重力环境下辐射加热材料表面着火特性分析

研究外界辐射加热下,不同重力环境中热薄燃料的着火特性．探讨了重力、环境氧浓度、环境压力及外界辐射强度对着火的影响．结果表明,随着重力的变化,存在不同的着火机制．在微重力和在高的环境氧浓度中,材料的着火延迟时间变短．压力减小,着火延迟时间增大．随着辐射强度的增大,着火延迟时间变小．     

微重力和常重力环境中柱状固体材料表面火焰传播实验研究

在微重力和常重力环境中,对不同氧气浓度下柱状聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面火焰传播现象进行了实验研究。微重力实验观测了低速强迫对流中的火焰传播,地面实验研究了浮力对流影响下火焰向下传播的规律,分析了氧气浓度与流动对火焰传播的影响。微重力和常重力下的火焰在形态和传播速度上具有显著区别。结合微重力和常重力的实验结果,将火焰传播速度随气流速度的变化关系分为三个区:辐射控制区,传热控制区和化学反应控制区。     

微重力实验环境

微重力环境是特定的物理场环境，欲利用它进行各种科学实验，离不开航天技术．文章首先介绍了微重力、微重力环境及其价值等方面的物理概念；继之介绍产生和利用这种环境的技术方法．力图为关心物理学和航天事业发展的读者，提供微重力实验环境的初步知识．     

微重力环境利用

文章阐述了微重力条件下的流体物理基本现象的研究,包括流体和体积输运,扩散与质量输运,毛细与润湿、固化、成核与过冷、临界现象以及学科的相关性。继之,简要介绍了微重力实际应用,包括：太空材料加工,各咱晶体生长,金属与合金、复合材料、玻璃等加工工艺;燃烧与微重力问题;生命科学中微重力利用问题（另文发表）。其间,顺便讨论了航天技术发展对微重力科学的推进与限制,针对我国卫星应用这个课题,以理论联系实际的方法进行分析评价。该文是对《微重力实验环境》一文（见１９９８年第７期《物理》）的补充。     

同质材料反射系统热特性研究

为从原理上阐述同质材料反射系统的温度特性,并为光学系统设计提供依据。以热变形特征及其计算方法为基础,以光学系统焦点为研究对象,依次介绍单反射镜、共轴多反、离轴反射系统的温度特性,并建立了相应热差模型。仿真结果表明,离轴三反系统后焦距随温度的变化情况与对应镜筒的热变形量完全一致,其在较大温差范围内具有良好的成像质量。由温度变化引起的热离焦可被镜筒补偿,验证了理论模型的正确性,得出在均匀温度场条件下同质材料反射系统无热差的结论。因此,当光学系统尤其是热差效应明显的红外系统采用同质材料反射系统时具有良好的温度适应性。     

微重力环境及应用

从微重力概念出发,阐述了微重力环境的特点和物理原理,以及材料制备利用的物理效应,介绍了在不同地面上空间微重力环境下材料加工,药物制备,种子培育等方面的应用。     

微重力环境中的蜡烛火焰

对蜡烛火焰动态特征的分析表明,从正常重力状态过渡到微重力状态,火焰的空气动力学特征比质量和能量的传输特征的变化快。通过一台差分干涉仪首次测量得到了微重力环境中蜡烛火焰的温度。结果表明,微重力蜡烛火焰的温度小于正常重力蜡烛火焰的温度。微重力蜡烛火焰之所以呈蓝色是因为其温度小于烟黑生成的阈值温度1300K。但当环境氧浓度足够高时,火焰温度大于烟黑生成的阈值温度,火焰中明显有烟黑生成,颜色为亮黄色。     

充气保温果蔬冷库热环境特性研究

为果蔬产地开发一种新型便携式、可拆卸充气保温冷库,收获季节可在采集现场对果蔬进行低温保鲜(温度≤10℃)。库体采用高压气柱作为冷库支撑骨架结构,以海绵做主要保温材料,以聚苯乙烯泡沫为冷库地板。对搭建好的充气保温果蔬冷库进行热环境实验研究,结果表明,冷库墙体的保温性能较好,满足室内贮存果蔬的温度要求。通过数值模拟和实验验证相结合,经对比,模拟值与实验值≤1.5℃,实验结果与模拟结果吻合较好。     

相变材料模拟金属构件热特性的数值研究

通过理论分析和数值计算论证了用相变材料模拟多种常用金属构件热特性的可行性.利用相变材料模拟了厚度分别为20 mm,30 mm,50 mm和100 mm的金属板材,发现在模拟较厚的金属板材时,相变材料的低导热系数对模拟效果产生了不利影响.在此基础上,利用导热系数增强的相变材料对厚度大于100 mm金属板材进行模拟,取得了较好的模拟效果.并利用相变材料模拟了金属构件轮和管的热特性.     

热致变色材料辐射和光学特性研究

采用固相反应法制备了相变温度接近室温的热致变色材料,研究了不同掺杂元素和掺杂浓度对热致变色材料辐射和光学特性的影响,并利用K-K分析模型导出了热致变色材料的光学常数。结果表明:热致变色材料LCSMO和LSMO(x=0.175)的发射率在相变温度附近出现剧烈变化,并且光常数在很大的频域范围内可自主调制。     

微重力环境下磁力实验观察与研究

根据自由落体原理,建立了一个短时微重力实验系统,并在其模拟的微重力环境下,观测了磁铁速度与磁力变化,通过对采集图像的处理技术,定性分析了其变化的原因。     

不同煤种下单颗粒煤粉着火特性研究

煤粉颗粒的着火特性研究对于工业锅炉中煤的高效清洁利用和燃烧器稳定安全的运行具有十分重要的作用.本文基于平面火焰燃烧器,搭建了连续激光辅助高速摄像的光学测量系统,并结合自行开发的颗粒识别与追踪算法、着火时间判定方法、双色测温法等方法,开展了对不同煤种着火方式、着火延迟、着火温度等特性的研究.结果 表明:烟煤和褐煤的着火方...     

丙酸甲酯的自着火特性与模型研究

本文通过利用激波管实验装置,测量了丙酸甲酯(MP)在温度1020~1720 K、压力0.12~1.0 MPa、燃料浓度0.5%~2.0%以及当量比0.5~2.0范围内的着火延迟,并将实验结果与两个化学反应动力学机理(Princeton机理和Westbrook机理)的模拟结果进行了对比。由于两个机理都不能够很好地预测MP的着火延迟,通过对现有机理的优化,得到了一个改进的模型,该模型能够很好地预测本实验中MP的着火。     

热防护材料表面催化特性研究进展

目前,CFD方法预测表面热流时,一般假设壁面条件为完全催化壁或完全非催化壁。不同壁面催化条件会极大影响热流预测结果,采用有限催化模型能够得到较为合理的数值解。然而,高焓化学反应流在材料表面发生催化复合的过程具有非线性、非平衡、多尺度等特征,使得准确描述有限催化模型极其困难。基于微观尺度的理论和模拟计算,采用反应分子动力学方法构建了一种描述O和N原子与SiO₂表面相互作用的有限催化模型,计算对比了不同催化条件下航天飞机轨道器的再入飞行流场。结果表明有限催化模型的热流预测值与STS-3海拔70.1~57.8 km范围内的飞行试验数据吻合良好,模型具有一定程度的准确性。

     

辐射传热对微重力环境下预混火焰传播特性的影响

1引言在火焰中，辐射过程是一种重要的传热方式。对该过程尽可能精确的计算，对于改进燃烧设备的设计、改善设备的运行性能十分有益。在正常重力环境下，与其它的释热现象相比，预混火焰中的辐射热损失十分微弱，因而，过去对预混火焰的分析中，往往忽略了辐射热损失的影响。近年来，对微重力（ug）环境下的预混火焰的研究结果表明，可燃极限与＃s最小点火能无关，自媳灭火焰（SEFs）发生时；其释放的能量比通常观察到的点火极限时的能量大几个数量级山，因此火焰伸张并不能解释“g环境下观察到的实验结果，辐射热损失可能是影响＃g火焰可…     

微重力条件下材料气相生长研究进展

本文概述了近二十多年来国外空间气相生长晶体材料及薄膜材料研究工作的进展状况．着重介绍了国外空间气相生长研究的历史过程、研究的主要内容及所采取的研究手段,详细地总结了关于空间气相生长的主要飞行结果,并对国外如何进行数值模拟和实验室模拟等地面准备工作做了较充分的描述．     

相变材料介质阻断电池热失控传播特性研究

针对锂离子电池热失控传播问题,以石蜡/膨胀石墨复合相变材料为电池模组热管理介质,建立电池热失控传播二维数值计算模型。通过改变膨胀石墨与石蜡的质量分数得到不同导热系数与相变焓的复合材料,探究关键设计参数对电池热失控传播的阻断特性。研究结果表明相变材料能够有效延缓甚至阻断热失控的传播,当导热系数较低或较高(如0.3和21.01 W·m^-1·K^-1)时皆能阻断热失控传播,对于中间导热系数材料的模组,首次热失控传播时间间隔随导热系数升高而增加,而后续传播间隔随着导热系数升高而减小。     

多孔型热致变色材料表面辐射特性研究

分别采用固相反应法和胶晶模板法制备出了块状和多孔型的钙钛矿锰热致变色材料。研究了不同制备工艺对材料居里温度的影响,探讨了不同掺杂比例、表面粗糙度和表面微结构对材料表面辐射特性的影响。结果表明,由于制备工艺不同,两种不同结构钙钛矿锰材料的居里温度相差较大,但其发射率均随温度升高而增大;而在室温以上,多孔材料的发射率明显比块状材料要大。同时,表面粗糙度对材料表面辐射特性的影响较大。     

微重力条件下材料气相生长研究进展

本文概述了近二十多年来国外空间气相生长晶体材料及薄膜材料研究工作的进展状况．着重介绍了国外空间气相生长研究的历史过程、研究的主要内容及所采取的研究手段，详细地总结了关于空间气相生长的主要飞行结果，并对国外如何进行数值模拟和实验室模拟等地面准备工作做了较充分的描述．