高超声速溢流冷却实验研究

高超声速溢流冷却是一种新型的飞行器热防护方法,基本思想为:在高热流区布置溢流孔,控制冷却液以溢流方式流出,之后通过飞行器表面摩阻作用展布为液膜,形成热缓冲层以降低飞行器表面热流.目前,溢流冷却技术还处于探索阶段,实现工程应用前还需开展大量的实验验证和机理研究工作.本文首次开展溢流冷却的实验研究工作,采用热流测量、液膜厚度测量及液膜流动特性观测技术,搭建了完善的溢流冷却风洞实验平台,对溢流冷却热防护性能和高超声速条件下液膜流动规律进行了初步研究.研究表明:(1)高超声速流场中通过溢流能够在飞行器表面形成液膜并有效隔离外部高温气流,可降低飞行器表面热流率;(2)楔面上的液膜前缘流动是一个逐渐减速的过程,增加冷却液流量液膜厚度变化不明显,但液膜前缘运动速度增大;(3)液膜层存在表面波,在时间和空间方向发生演化,导致液膜厚度的微弱扰动;(4)液膜层存在横向展宽现象,即液膜层宽度大于溢流缝宽度.原因是液膜层与流场边界层条件不匹配,存在压力梯度,迫使冷却液向低压区流动,从而展宽液膜层,并且流量越高,横向展宽现象越明显.     

基于离子浓差极化的立体式海水淡化微流控器件研究

海水淡化是解决人类淡水资源匮乏的一个重要途径。现有的海水淡化技术存在设备体积大、海水淡化成本高等问题。本研究采用聚二甲基硅氧烷( PDMS)制备了基于离子浓差极化原理的海水淡化器件,采用盐溶液模拟海水,进行盐离子和水分子分离的研究。研究了不同的外加电压、盐溶液在通道中的流动速度、盐溶液通道深度和Nafion纳米通道的深度等实验条件和结构参数对微流控器件分离盐离子和水分子的影响。对微流控器件的结构参数进行了优化。实验结果表明,采用外加电压为25 V、盐溶液流速为4μL/min、盐溶液通道深宽比为1：20、Nafion纳米通道深度为450~500μm的微流控器件进行盐溶液分离,除盐率可达到99%。研究结果对于开发新型高效、低能耗的海水淡化器件有重要的指导意义。     

光纤探测方式下全积分球与半积分球性能对比研究

为比对全积分球和半积分球在光路传输、输出信号上的差异,根据积分球基本原理分别建立了全积分球和半积分球的光学传输模型,推导了两种积分球在光纤探测方式下的输出信号强度表达式,并从理论和实验上对这两种积分球的探测性能进行了比对。结果表明,全积分球与半积分球的输出信号和探测灵敏度均与积分球涂层反射率、积分球半径、光纤数值孔径角有关;半积分球性能是否优于全积分球取决于漫反射涂层以及平面反射镜反射率的选取。当理想情况下平面反射镜的反射率等于1时,半积分球的信号强度是全积分球的2倍。     

C20富勒烯的Ar+离子辐照合成

Ar+离子辐照聚乙烯靶表面在室温情况下合成的C20,已采用高分辨率透射电子显微镜/电子衍射装置、飞行时间质谱、红外和拉曼谱仪进行了研究.结果认为,辐照诱发的微晶体由笼式C20组成.     

电流变效应的研究及应用前景

本文介绍了电流变效应这种物理现象的原理及其工程应用．     

MSM结构GaAs探测器的抗辐照性能

研究一种双金属接触的GaAs半导体探测器在14MeV中子辐照下的性能.测量了探测器经过10¹²n/cm²中子辐照剂量后的反向漏电流、电荷收集效率和最小电离粒子能谱,并且与⁶⁰Co 1.25MeV光子辐照的测量结果相比较.对中子辐照引起探测器时间性能变化和辐照损伤机制进行了探讨.并根据实验结果提出了这种双金属接触GaAs探测器灵敏层分布的一种假设,理论计算和实验数据相符合.     

铝粉/氢气/空气混合爆轰现象试验研究

混合爆轰现象既包含气相反应又包含两相反应,具有复杂性和多样性.爆轰推进技术在新领域的突破性应用与发展,依赖对爆轰现象的深刻认识.文章采用卧式爆轰管开展铝粉/氢气/空气混合爆轰试验,将μm和nm量级的球形铝粉与当量比的氢气和空气通过扬尘充分混合,在长13 m和直径224 mm的管内直接起爆混合物.试验中观测到不同种类的混合爆轰波,包括双波面和单波面结构.通过对爆轰燃气中铝粉点火燃烧特性的分析,阐明了两相反应对铝粉/氢气/空气混合爆轰波结构的直接影响.粒径100 nm和1μm时,混合爆轰呈现单波面结构,对比气相爆轰爆速和压力峰值都有增加,铝粉点火释热开始于声速面之前.粒径20μm和40μm铝粉点火较慢,混合爆轰呈现出双波面结构,气相反应释热支持第一道波,而铝粉燃烧支持第二道波.粒径10μm时,测得爆轰波压力曲线是单波峰,峰值压力有大幅提高,但是爆速并没有增加.其本质是两波面距离很近的双波面结构,由于传感器空间辨识能力的不足而无法在压力曲线中区分.混合爆轰试验结果充分解释了铝粉/氢气/空气混合爆轰现象,反映了铝粉在复杂条件下的燃烧特性,并且明确了铝粉的点火燃烧特性对混合爆轰现象的影响机理.     

一种便携式快速等离激元增强拉曼光谱检测前处理仪的研制与在食品安全中的应用

便携式拉曼光谱仪在现场快速分析中往往由于现场样品比较复杂,需要处理后才能采用光谱仪进行测定,因此一定程度上限制它的使用。常规实验室前处理虽然行之有效,但是过程繁琐费时,不适合现场使用。本课题组开发了一种便携式快速PERS前处理仪器,具有便携、功耗低、操作简便,提取时间短以及重复性好等特点,能满足现场快速检测的前处理需求。该仪器由超声波提取单元、加热抽气挥发单元、尾气净化与吸收单元以及控制系统四个功能模块组成,并且设有LED控制面板和报警装置。整个工作流程主要包括超声提取、液液萃取和溶剂加热抽气挥发三个环节。以三种实际样品(辣椒粉、辣椒油、豆瓣酱)中的违禁添加剂罗丹明B检测为例,结果表明：与常规实验室前处理方法相比,两种前处理方法对于PERS谱图影响不大,但是检测时间缩短一半。另外,重复性实验检测结果的相对标准偏差(relative standard deviation, RSD)小于±5%。     

聚合物微环谐振器电光开关阵列的优化与模拟

利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论,提出了一个聚合物微环谐振器电光开关阵列的模型.该器件由N-1个微环和N条平行信道构成,在微环上施加不同方式的驱动电压,可以实现N条信道的开关功能.以7微环8信道结构为例,在1550 nm谐振波长下对该器件进行了优化和模拟.结果表明,微环波导芯的截面尺寸为1.7μm×1.7μm,波导芯与电极间的缓冲层厚度为2.5 μm,电极厚度为0.2μm,微环半径为13.76 μm,微环与信道间的耦合间距为0.14μm,输出光谱的3 dB带宽约为0.05 nm,开关电压约为8.1 V左右,插入损耗约为0.23～4.6 dB,串扰小于-20 dB.     

低温气液两相流数值计算

低温工质两相流动在很多场合都存在,研究深冷剂在两相流动时参数的分布有着很重要的作用.文中采用一维均相流模型对液氮循环流动过程进行稳态数值模拟,得到了循环流动过程中液氮含汽率、压力和温度沿管程方向的分布情况,并对由于不同回路条件引起的不同结果进行了分析.