换热器预冷的空气涡轮火箭性能分析研究

为了准确地分析以不同燃料为冷质的换热器预冷空气涡轮火箭发动机的性能,本文建立了可考虑工质组分化学平衡与工质热物性随温度和压力变化的热力循环模型。利用该模型分析了以LH2、LCH4和煤油为燃料的发动机循环性能,研究了预热温度、燃气发生器和主燃室出口温度对循环性能的影响。结果表明,换热器预冷能够降低压气机进口温度,减小相同增压比下的压缩功,提高燃料温度,减小推进剂流量,从而减小燃空比,增加比冲;燃料预热温度的提高可减小燃气发生器氧燃比,进而减小燃空比、增大比冲;较低的燃气发生器和主燃烧室出口温度可降低燃空比,提高比冲,但会造成单位推力的下降。同时,研究结果还表明,与LCH4和煤油相比,LH2的比热容与热值的比值最大,采用LH2预冷的发动机的飞行速度和比冲的增幅也最大,说明比热容与热值的比值越大,相应的预冷效果越好,即可依据燃料比热容与热值的比值定性衡量发动机的预冷效果。     

Circuit-field coupled finite element analysis method for an electromagnetic acoustic transducer under pulsed voltage excitation

This paper presents an analytical method for electromagnetic acoustic transducers (EMATs) under voltage excitation and considers the non-uniform distribution of the biased magnetic field. A complete model of EMATs including the non-uniform biased magnetic field, a pulsed eddy current field and the acoustic field is built up. The pulsed voltage excitation is transformed to the frequency domain by fast Fourier transformation (FFT). In terms of the time harmonic field equations of the EMAT system, the impedances of the coils under different frequencies are calculated according to the circuit-field coupling method and Poynting’s theorem. Then the currents under different frequencies are calculated according to Ohm’s law and the pulsed current excitation is obtained by inverse fast Fourier transformation (IFFT). Lastly, the sequentially coupled finite element method (FEM) is used to calculate the Lorentz force in the EMATs under the current excitation. An actual EMAT with a two-layer two-bundle printed circuit board (PCB) coil, a rectangular permanent magnet and an aluminium specimen is analysed. The coil impedances and the pulsed current are calculated and compared with the experimental results. Their agreement verified the validity of the proposed method. Further- more, the influences of lift-off distances and the non-uniform static magnetic field on the Lorentz force under pulsed voltage excitation are studied.     

新型含薁类结构吖啶衍生物的合成

以醋酸为催化剂,通过三组分[1-甲酰基薁-3-甲酸甲酯,1,3-环己二酮或5,5-二甲基-1,3-环己二酮和芳香胺]一锅法缩合,合成了12个新型的含薁类结构的吖啶类衍生物,收率56%~84%,其结构经1H NMR,IR及元素分析表征。     

树脂吸附法分离去除阿斯巴甜缩合母液中L-苯丙氨酸的特性与机制

研究了两种吸附树脂XAD-300和LS-106对阿斯巴甜缩合母液中L-苯丙氨酸(L-Phe)的分离去除规律,吸附等温线均可采用Langmuir和Freundlich方程拟合,吸附热力学参数表明,吸附过程均是自发的放热过程。XAD-300对L-Phe的焓变值和吸附自由能变值更大,表明该树脂对目标有机污染物具有更强的吸附亲和力。两种树脂对L-Phe的吸附动力学曲线均符合拟二级动力学方程,且XAD-300的初始吸附速率更大,这与XAD-300更强的吸附亲和力有关。动态吸附穿透曲线显示,XAD-300和LS-106的动态穿透点分别为44BV和6BV,且前者的穿透吸附量高达1.70mmol/g,约为后者的3倍。采用0.1mmol/L的稀Na OH溶液即可实现XAD-300的彻底再生,L-Phe的脱附率高达99.6%。阿斯巴甜缩合母液中共存的L-天冬氨酸对L-Phe的去除几乎无影响,而共存氯盐对L-Phe的去除略有抑制。XAD-300对L-Phe的强吸附亲和力主要源于其丰富的微孔结构,在吸附中微孔填充机制发挥了主导作用。     

长试验时间爆轰驱动激波风洞技术研究

地面试验是先进高超声速飞行器研制的主要手段之一,获得满足高超声速气动实验研究的长时间高焓气流是发展激波风洞技术的关键难题之一.依据反向爆轰驱动方法,针对满足超燃试验有效时间的要求,讨论了爆轰驱动激波风洞运行缝合条件匹配、喷管起动激波干扰控制和激波管末端激波边界层相互作用等因素对激波风洞试验时间的制约及其相应的解决方法.应用这些延长试验时间的激波风洞创新技术,成功研制了基于反向爆轰驱动方法的超大型激波风洞,试验时间长达100ms,并有复现高超声速飞行条件的流动模拟能力.      

硫化铜精矿物相分析及氧化机理研究

在海轮运输及样品的制备过程中,进口硫化铜精矿氧化的现象普遍存在,使得货物的重量和铜品位发生变化,但该种现象的机理研究不多。针对硫化铜精矿的物相进行分析,并对硫化铜精矿的氧化机理进行研究。首先,利用显微镜、扫描电子显微镜、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)等方法对两个硫化铜精矿进行物相分析,并对其中的主要元素和含铜主要物相进行定量化学分析。再次,利用热重分析(TGA)研究这两个硫化铜精矿发生氧化反应的温度,结果表明在400℃时铜精矿样品重量开始增加,在约650℃重量达到顶峰,随后重量开始下降。最后,分别在400、650和900℃对两个铜精矿样品进行灼烧,并利用XRF和XRD方法进行测定,从而研究铜精矿的氧化机理,结果表明在400℃时,出现了铁的氧化物和铜的硫氧化物,说明黄铜矿和黄铁矿开始氧化,但还没有完全氧化,在650℃时,化合物中的氧含量继续增加,硫含量逐步减少,在900℃时,铜和铁的化合物只剩氧化物,硫已全部被氧化。结果表明,硫化铜精矿中的铜、铁等元素在温度和时间的作用下逐步氧化,硫氧化物的产生为中间态,氧化物的产生为最终态。实验解释了进口硫化铜精矿氧化的原理,有助于贸易双方减少分歧,有助于海关技术中心更规范地制备样品,降低数据误差。     

一种用保角变换求解带电Kelvin电容器边缘效应所产生静电力的解析模型

提出了一种用于弱力测量的带电Kelvin电容器产生静电力的新型工作方式. 该工作方式的优点是在机械上可明显简化静电力的实现, 避免了带电Kelvin电容器在传统工作方式下需要同步移动中心电极和保护电极的困难; 缺点是因Kelvin 电容器的边缘效应, 会不可避免地随之产生一个小的静电力分量, 需要准确建立它的数学模型, 方可清晰地评估它对测量结果的影响. 为解决此问题, 本文采用部分电容模拟和保角变换, 将二维电场的计算转换为一维电场计算问题, 并基于此, 得到了一种合理表征Kelvin电容器边缘效应所产生静电力分量的解析模型. 通过与一个具体计算实例的有限元计算求解结果相比较, 分析了所建立的解析模型的准确性.     

高速弹丸诱导斜爆轰激波结构实验研究

斜爆轰推进系统在高超声速推进领域具有广阔的应用前景,其释热迅速、比冲高、燃烧室结构简单的优点吸引研究人员的持续关注.然而,斜爆轰的地面试验同时涉及到高速试验环境模拟、燃料与氧化剂混合、高温燃烧流场结构测量等技术难点,当前国内外系统的试验研究仍然十分有限,难以支撑斜爆轰发动机的研制.为了研究自持传播的斜爆轰激波结构与波面流动特性,基于爆轰驱动二级轻气炮开展了高速弹丸诱导斜爆轰实验研究,使用直径30 mm球头圆柱形弹丸发射进入充满氢/氧可燃混合气体的实验舱中以起爆斜爆轰波,并采用两种阴影技术对实验流动结构进行测量.实验中在不同速度、不同充气压力下观察到三种弹丸诱导激波结构,即激波诱导燃烧、弹丸起爆爆轰波和相对弹丸驻定的斜爆轰波,实验舱充气压力下降则会造成爆轰横波尺度增加与波面流动失稳.实验中,斜爆轰激波角与理论分析结果吻合较好,弹丸气动不稳定带来较大的弹丸攻角会对激波角测量带来一定偏差.通过对斜爆轰波波面法向传播速度的测量发现,随着远离弹丸,斜爆轰传播速度由弹丸飞行速度衰减至接近实验气体CJ速度,弹丸速度的降低会加速斜爆轰波传播速度的衰减.     

爆轰驱动高焓激波风洞及其瞬态测试技术的研究与进展

１前言 随着航天、航空技术的发展,气体动力学的研究领域不断地由亚声速流动到超声速流动再向高超声速流动推进．在航天领域,人们早在１９６１年就已经实现了载人和不载人的高超声速飞行．目前正在以太空探测和开发为目的,研究能水平起飞可重复使用的航天飞机．在航空领域,从１９０３年Ｗｒｉｇｈｔ兄弟实现了速度为 ５６ ｋｍ／ｈ的人类首次飞行后,现在已经成功地设计出飞行马赫数为２～３的超声速飞机．目前正在探索研究飞行马赫数为５～１０的高超声速飞机．航天、航空技术的发展是当前国际上高科技发展的重点领域之一．该领域的研…     

小角裂纹应力强度因子的权函数解

本文把作者近年来发展的三维权函数法推广应用于平板角裂纹问题,计算了含小角裂纹的平板受远方拉伸及弯曲载荷下的应力强度因子,所提供的解答覆盖了疲劳断裂的研究及工程应用中所关心的小角裂纹的范围。本文的解与文献中的有限元结果进行了广泛的比较,两者之间有极好的一致性。