用电子散斑干涉法测量材料热膨胀系数

 利用双光束电子散斑干涉法（ESPI）对试件受热变形进行了实时观测，针对一次实验过程中得到的图片较多（300～500幅）的特点，在图像处理时摒弃了以往的手动识别等位移线的办法，用MATLAB语言编写了批处理程序，能够在采集的大量散斑图片中自动快速准确地标定等位移线，得到相应的位移和应变，并结合实时测量的温度值，获得了45钢和LY12铝合金在不同温升率下的热膨胀系数及其随温度的变化。实验结果表明，在涉及的温升率范围内，温升率的改变对材料热膨胀系数的影响不明显，材料的热膨胀系数随温度的升高略有上升。     

爆炸焊界面附近熔化层厚度估算

 爆炸焊接界面附近温升是由爆炸绝热压缩和畸形变形能沉积两者造成的。通过计算绝热压缩温升和畸形变形能沉积产生的温升，给出熔化判据，估计出了爆炸焊接界面熔化层的厚度。     

电磁轨道炮滑动电接触的热效应

为了更准确地反映滑动电接触面的温升过程,建立了电磁轨道炮高速滑动条件下非理想电接触的计算模型,采用有限差分法,对接触电阻热效应进行了计算。计算结果表明:非理想电接触的表面温升明显高于理想接触,接触电阻层的厚度越大,电接触面的温升越快;由于速度趋肤效应的影响,接触电阻热的作用范围主要集中在接触面尾部区域;材料的热导率及输入电流的波形均对接触面温度峰值有重要的影响。研究结果为预测接触表面的材料状态,进而预测接触转捩的发生提供了理论依据。     

钢轨表面瞬态传热系数的实验研究

随着列车高速化、重载化,轮轨间的接触疲劳越来越严重。列车运行时产生的摩擦热也大大增加。巨大的摩擦热使钢轨表面产生很大的温升,如果钢轨表面温度过高,会使钢轨表面的磨损加速,甚至发生裂纹、剥离等破坏。而车轮通过瞬间钢轨表面瞬态传热系数的大小直接影响钢轨表面的散热程度。因此,本文通过实验方法获得了钢轨表面的瞬态传热特性,从而为准确分析钢轨表面的瞬态传热提供依据。     

CFD在高速飞行器热气弹问题中的应用

采用气动力/热/结构耦合的方法对高速细长体飞行器结构热静气动弹性问题进行了研究.为保证耦合计算精度，达到准确预测热气动弹性特性的能力，气动力和气动热计算采用CFD数值模拟方法，热应力和热变形计算采用有限元方法并通过热考核试验验证.以该简单细长体飞行器模型为研究对象，对其热静气动弹性特性进行了计算与分析，计算结果表明:CFD/CSD耦合可准确模拟热气弹问题，且气动加热造成结构温升不均衡是结构变形的主导因素，力热耦合静气弹变形与单纯受力分析变形形式不同，对飞行器气动特性影响规律不同.准确预测飞行器热气动弹性特性对飞行器结构设计十分必要.      

重复脉冲泵浦管状固体激光器的介质温升

 对重复脉冲泵浦的管状YAG激光器的3维温度分布进行了深入研究,计算模拟了管状介质在不同时刻的3维动态温升分布。计算结果表明,泵浦初始阶段,介质中各点的瞬态温升均随泵浦脉冲个数呈锯齿形增长,最大温升点的位置由介质内壁随时间逐渐向介质内部移动;经过大约490个脉冲泵浦后,介质内的瞬态温升最终随时间呈重复周期性变化,最大温升点将不再移动。当温升分布呈重复周期性变化后,激光管中心部分的温升较大,内外壁的温升较小,且外壁温升低于内壁温升。     

激光辐照引起的材料温度场和热应力场的瞬态分布

 光电探测器吸收激光后的温升以及因温升造成的各种现象,致使探测器遭受到不同程度的损伤。利用热弹性理论对CO2激光器辐照K9玻璃材料进行研究,建立激光辐照材料温升及热应力分布二维平面模型,通过解析计算得到由激光辐照半导体材料引起的温度场和应力场的瞬态分布。研究表明, K9玻璃材料的激光辐照损伤阀值与辐照时间和光斑半径相关。在同一条件下,造成的热应力损伤阀值较熔融损伤的低,故K9玻璃材料的破坏形态为热应力破坏。      

切向气流对激光加热材料的影响

 在重复频率YAG激光加载下，研究了30CrMnSiA钢片分别处于空气自然对流和切向强迫气流环境中不同的温度响应。实验用红外热像仪对靶前表面的温度进行了实时诊断，结果表明，在激光作用下，靶材的温升与靶前表面的对流换热状况有较大的关系，当靶面存在马赫数为0.1左右的切向气流时，材料的温升曲线明显低于靶处于空气自然对流环境下的温升曲线，气流与靶面的对流换热使得材料的激光加工所需能量或功率增加。这与应用热边界层换热动力学理论得到的结论一致。     

关于碳/炭粒表面氧化反应生成物CO/CO_2比值的研究

本文通过严格的求解一组包括空间反应在内的微分方程,并辅以准确的碳粒燃烧速率及其温度的实验测定,得到了计算碳/炭粒表面氧化反应生成物C0/CO_2比值的通用表达式,它较之前人的经验公式更准确、通用。从而为碳/炭粒的温升历程及其着火温度的预报提供了可靠的理论基础。     

考虑通孔横向热传输效应的三维集成电路热分析

考虑横向热传输效应,构造一种包含通孔结构的叠层芯片三维热传输模型.在具体的工艺参数下验证叠层芯片层数、通孔密度、通孔直径和后端线互连层厚度对三维集成电路热传输的影响.结果显示,采用该模型仿真得到的各层芯片温升要低于不考虑横向热传输时所得到的温升,差异最大可达10%以上,并且集成度要求越高,其横向热传输效应的影响越明显.该模型更符合实际情况,能够更准确地分析三维集成电路的各层芯片温度.     

激光时空分布对钢靶温度场及热软化的影响

 用有限元模型数值模拟了能量和作用时间相同而时空分布不同的连续波激光辐照下，带涂层钢靶的温度场和热软化分布。结果表明，光强空间分布不同时，靶后表面温度分布虽有不同程度的差别，但材料中部的热软化差别很小，仅热软化的范围略有改变；光强时间分布不同时，靶面温升的历史不同，但最终温度和温度分布都趋于一致。模拟分析结果与实验结果一致。     

非制冷热像仪内部温升对测温精度的影响修正

随着非制冷型热像仪工作时间的增长,其内部器件、机械结构所积累的热量越来越多,其温升所导致的热辐射势必会对热像仪的测温精度产生严重影响。因此,要实现热像仪的准确测温,必须对其内部的各温升影响因素进行相应的修正。本文通过对影响测温精度的镜筒辐射温度、探测器靶面温度以及热像仪工作累积时间三个因素进行评估和建模,并对其相互关系进行评价,根据数据模型对热像仪辐射测温值进行修正。结果表明,在实验室条件下,经过修正,非制冷型红外热像仪测温精度可控制在±1℃以内,其稳定性可控制在±0.5℃以内。修正后的温度结果基本不受内部温升的影响,有效的提高了非制冷测温型热像仪的稳定性、可重复性以及测温精度。     

基于电流丝法的多级同步感应线圈炮电枢温升计算

针对同步感应线圈炮常用的导体圆筒式电枢,结合电流丝法,建立了电枢温升计算模型;通过搭建三级同步感应线圈炮试验平台,验证了计算模型的正确性,并分析了电枢材料和剖分设置对电枢温升计算的影响。结果表明:发射过程中电枢的最高温升位于其底部外侧,电枢前端也有较高温升;当调节载荷使铜、铝电枢等质量时,前者的温升虽然更高,但温升对其发射效率的影响却小于后者,这是因为铜的电阻率温度系数小于铝;电枢的剖分设置对电枢温升的计算的影响比较明显。因此从电枢温升对发射过程的影响来看,铜电枢比铝电枢更适合用于高速发射。     

LED板状肋片散热器性能的方向效应

为考察装配板状肋片散热器的多角度照射型LED灯的自然对流散热性能的方向效应，以一款LED投光灯的关键散热结构为研究对象，采用实验测量法验证数值模拟的计算精度，并将数值模拟的温度和流体数据用于分析3种驱动电流和7个出光倾角下最大温升和温度均匀性的散热机制。结果表明：不同倾角下的散热器肋间风道内的流速分布的较大差异，是导致最大温升和温度均匀性变化的根本原因；最高温度点的上、下游流速的差值可用于定量解释温度均匀性的变化规律。不同倾角下肋片间距对最大温升的影响趋势表明：最佳间距附近的散热器性能对倾角的敏感度最高，散热能力的方向效应不容忽视。     

超短脉冲激光辐照下金属薄膜的热行为

对双温模型的重要热学参量电子热容、电子弛豫时间、电子热导率进行量子化处理，使双温模型能适用于自由电子温度比较高的情况.利用前向差分算法，数值求解了电子-晶格双温双曲两步热传导模型，所得的结果更接近实验值.经过分析得出： 1）薄膜前表面自由电子温度达到最大值的时间约为0.27 ps,得到的损伤阈值与实验值符合较好.2）电子热容对电子温升规律影响非常大.电子热导率对自由电子温升规律也有较大的影响.3）在趋肤层内自由电子温升非常快，不同厚度自由电子温度达到最大值所需的时间延迟不明显.趋肤层以下自由电子温度升高较慢，不同厚度自由电子达到最大值所需的时间延迟明显.     

绝热剪切变形中温升现象的研究进展

材料温度升高是绝热剪切现象的重要特征,研究绝热剪切中的温升对于深入了解绝热剪切失效的形成机制和演化历程具有重要意义,同时对预测材料和结构的动态失效具有重要的实用价值。一般而言,绝热剪切过程中的温升可以分为3个阶段:均匀变形阶段的温升、剪切局部化引起的温升、剪切带形成后热传导引起绝热剪切带附近的温升。本文从理论计算、数值模拟、实验测量和微观组织演化4个方面对绝热剪切中的温升相关研究进行了综述。通过对已有文献的系统整理和总结,以期为开展后续绝热剪切失效相关研究工作给出一定的启发和参考。     

LED短时温升速率随实验条件变化的研究

在忽略LED器件向周围环境散热的情况下,推导出LED短时温升速率的理论表达式,在实验上提出了一种测量短时间内LED温升速率的新思路和方法,并研究了温升速率随通电时间、电流和结温变化的关系,定性探讨了LED器件散热的重要性。研究结果表明,当LED的端电压和电流一定时,短时间内LED的温升速率与时间无关;当LED结温一定时,温升速率随电流线性变化;当通过LED的电流一定时,温升速率随结温的增大先增大再减小,在60℃时达到极值,为保证LED良好的散热,建议使用温度最好低于60℃。     

单级电磁感应线圈发射器温升研究

同步感应式线圈型电磁发射器主要采用脉冲电流对线圈直接供电,其实际工作过程中电枢和线圈会产生温升,这是当前制约线圈发射器向小型化、高速发展的一个主要因素。本文通过建立电磁线圈的温升模型,对于单次触发的情况,分别利用Comsol和自编程序Coilgun进行计算,并搭建相应的试验平台进行验证。采用直接耦合方式的Comsol计算结果最为准确,也能考虑材料参数随温度的变化。仿真得到电枢的温升大约为4.2℃,线圈最大温升为7.7℃。由于热电偶温度传感器的测量延迟性与采样频率的限制,电枢温度试验曲线未能测量到仿真曲线中出现的温度最大值点,可记录到整个试验过程中温度变化曲线,其变化形势以及最终稳定的温度与仿真的基本一致,误差最大为6.1%,说明了仿真的准确性。为后续进行多级线圈连续发射奠定基础。     

解析计算半导体激光器列阵的热沉温升

 通过解热传导方程得到了半导体激光器列阵的热沉温升分布的解析表达式,并利用该解析式得到了热沉的温升分布图。分析了对流换热传热系数对上下表面温升的影响,当对流换热传热系数增大到某个值后,上下表面的温差变化很小,而温升随该系数的增大而降低,所得的结果与用有限元法算得的并经过实验验证的结果基本上是一致的。     

ITER极向场变流器温升试验方法

ITER极向场变流器是一种高功率大电流的六脉波桥变流器,其额定容量41 MV·A、额定电流27.5 kA。为了承载如此大的额定电流,ITER极向场变流器被设计成每个桥臂由12个晶闸管支路并联组成。在温升试验中,晶闸管支路中的晶闸管壳、快熔、软连接以及RC回路电阻等多个关键部位的温度需要检测,如果每个晶闸管支路都布置测温点,则测温点多达几百个,大大增加其温升试验的难度。为简化测温点、便于温升试验,本文采用先均流再温升的试验方法,通过均流试验得出各桥臂均流系数,在均流系数最小的三个桥臂中选出承担最大电流的晶闸管支路,然后在温升试验中只需验证这三个承担最大电流晶闸管支路的温升。由焦耳定律可知,只要承载最大电流的三个晶闸管支路关键位置的温升满足要求,则其他晶闸管支路的温升一定满足要求。该试验方法将测温点由几百个简化成十几个,为测温点的布置以及温度数据的采集带来便利。