叠氮唑类高氮含能化合物的理论研究

基于2-叠氮-1,3-咪唑、3-叠氮-1,2,4-三唑和5-叠氮-1氢-四唑的晶体结构数据, 自行设计了同系列化合物叠氮-五唑的分子结构. 采用B3LYP方法, 选取6-311＋＋G**基组, 对叠氮唑类化合物进行优化并得到了稳定的分子构型, 结构参数与现有的实验数据相符. 故在此水平下对此系列化合物进行红外振动、键级及自然键轨道分析, 计算结果表明, 所有化合物均无虚频, 为势能面上的稳定结构, 分子中存在一个大的共轭体系|根据前线轨道能隙差(ΔE_L-H)得到4种化合物的热稳定顺序为: 5-叠氮-1-氢-四唑＞3-叠氮-1,2,4-三唑＞叠氮-五唑＞2-叠氮-1,3-咪唑|计算得到的生成热、密度、爆速爆压均随着体系中含氮量的增加而增加, 即叠氮-五唑的爆速、爆压最大, 爆速达到了9897 m•s^－1, 爆压达到了46.0 GPa, 在含能材料领域具有潜在的应用前景.     

初应力对压电压磁板中水平剪切振动的影响

针对含有初始应力的压电压磁板中的水平剪切振动问题,从基本的线弹性理论出发,经过适当的变量代换,推导出了精确的解析解,得到了电磁学开路、电学开路磁学短路、电学短路磁学开路、电磁学短路四种情况下的频率控制方程;进一步应用二分法对方程进行求解,并数值模拟了初始应力以及不同的电磁学边界条件对振动频率、位移模态的影响．研究结果表明：初始应力和电磁学边界条件对压电压磁板的水平剪切振动频率都具有显著的影响,且当初始应力变化范围较小时（初始应力与有效刚度系数之比在5%以内）,振动频率与初始应力之间呈线性关系;电磁学边界条件能显著改变压电压磁板内振动位移的分布,但初始应力对其影响不大．     

双燃料发动机缸内分层激光诱导荧光实验及化学动力学模拟研究

双燃料压燃（RCCI）是一种很有前景的发动机新型燃烧方式,能在小负荷到中高负荷范围内实现发动机高效清洁燃烧,为了将RCCI拓展到更高负荷,需要对其缸内燃油分层和燃烧过程开展更深入研究。本文在一台双燃料光学发动机上采用燃油-示踪剂平面激光诱导荧光法（PLIF）,对RCCI着火前缸内燃油分层进行定量测量,选用甲苯作为示踪剂,利用266 nm脉冲激光激发甲苯荧光,发动机转速1200 r·min^-1,平均指示压力6.9×10⁵ Pa,气道喷射异辛烷,缸内在上止点前10°喷射正庚烷。采用燃油-气体绝热混合假设,对PLIF测量结果进行温度不均匀性修正,以上止点后5°曲轴转角下的测量结果为例,不修正相比修正测试区域内的最大当量比高估15%。根据实验结果,利用Chemkin软件分析了活性、浓度和温度分层对燃烧滞燃期的影响,结果显示燃料活性分层和浓度分层共同决定RCCI的着火滞燃期,其中活性分层影响要大于浓度分层,而温度分层对着火滞燃期影响很小。RCCI燃烧过程自发光的高速成像结果表明,着火过程首先出现在燃烧室边缘的高活性区域,随后火焰向燃烧室中心处的低活性区域发展,碳烟辐射光图像显示碳烟主要形成于燃烧室边缘的高活性区域。     

解耦法:一个构建简化或骨架机理的有效方法

高保真的简化或骨架反应机理对多维计算流体力学（CFD）燃烧模拟极其重要。首先,针对不同简化目标,使用包含误差传播和敏感性分析的直接关系图方法（DRGEPSA）通过简化主要参比燃料（PRF）详细机理,获得了一系列简化机理,发现简化机理的结构随简化目标的改变而显著不同;其次,基于不确定性定量化方法评估简化机理的性能,结果表明为避免简化机理的预测结果失真,需要在简化方法中使用较小的相对误差;最后,提出了解耦法的理论依据,并使用该方法构建PRF燃料的骨架机理。结果发现通过耦合详细H₂/CO/C₁子机理和骨架C₄-C_n子机理,最终的骨架机理能够满意地预测滞燃期和火焰传播速度。     

基体中Mg含量对空气气氛下无压浸渗SiCp/Al微观结构的影响

在空气气氛下,采用无压浸渗法制备高体积分数(65;)碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al).探究铝镁合金基体中Mg含量对SiCp/Al复合材料微观结构的影响.XRD和SEM被用作复合材料微观组织及断口形貌分析.结果表明:当基体中Mg含量低于6wt;时,复合材料出现明显的分层现象.Mg含量达到8wt;后,分层消失,材料内部出现不完全浸渗区域.随着基体中Mg含量不断增加,不完全浸渗区域逐渐消失,Mg含量达到14wt;后,SiC预制体可完全被合金基体浸渗,复合材料内部结构均匀.这可能是与Mg相关的界面反应促进了自发浸渗.     

固体火箭冲压发动机补燃室沉积数值模拟

考虑液态颗粒碰撞和聚合过程、液态颗粒和壁面碰撞过程,建立了固体火箭冲压发动机补燃室沉积数值计算模型,对模型发动机补燃室内颗粒之间碰撞、沉积的相互作用过程进行了数值模拟,得到了颗粒沿轴向和沿出口平面径向方向的分布情况,并计算得到了补燃室壁面不同段的沉积层厚度值。将计算结果与试验结果进行对比,最大误差为0.8mm,表明该计算模型具有较高的计算精度。     

多孔发射药等离子体增强燃速

利用密闭爆发器实验系统进行了等离子体增强4/7高固体发射药燃速特性的实验研究。采用等离子体发生器的电能利用效率来表征密闭爆发器内输入的等离子体能量,拟合了考虑压力梯度影响和电功率增强的固体发射药瞬态燃速公式。根据实验数据得到4/7高固体发射药的电功率燃速增强因子为0.005 MW-1。与Woodley燃速公式相比,瞬态燃速公式与实验压力曲线符合程度更高,能够更精确地描述固体发射药在等离子体作用下的燃烧过程。     

含水率和围压对安家岭泥岩峰后力学特性影响的试验研究

为分析含水率和围压对泥岩峰后力学特性的影响,从山西安家岭矿取泥岩,制成不同含水率的5组试样,在YAW2000电液伺服试验机上开展了三轴试验,获得了不同含水率泥岩试样三轴全程应力应变曲线,使用激光共聚焦显微镜观测了泥岩增水过程中微观结构变化。利用试验结果,分析了围压和含水率对泥岩峰值强度、残余强度、弹性模量、破坏应变和脆性模量的影响规律和泥岩增水过程中微观结构的变化规律。引入脆性模量系数和强度退化指数来描述围压对泥岩峰后强度退化过程和残余强度的影响,与FLAC中的SS模型结合,建立了考虑围压影响的泥岩应变软化力学模型,模拟了围压对泥岩应变软化行为的影响。研究结果表明:(1)随着围压增加,泥岩的峰值强度、偏应力峰值、破坏应变和残余强度都增长,峰后强度降低速率趋缓,强度退化指数和脆性模量系数可以较好地描述围压对泥岩残余强度和峰后强度退化过程的影响。(2)泥岩增水过程中,岩样内微裂隙及尺寸增长,泥岩的力学性质劣化。随着含水率增加,泥岩的弹性模量、峰值强度和残余强度降低,破坏应变增长。含水率与泥岩的弹性模量、峰值强度和破坏应变之间近似服从线性关系。(3)本文基于脆性模量系数的岩石应变软化模型能较好地描述三轴压缩泥岩的全程变形行为。     

由润滑油密度求黏度的新黏压关系式探讨

研究了润滑油密度与黏度的关系,并提出了一个由密度求黏度的新黏压关系式.以Dowson-Higginson密度公式为媒介,新公式只改变一个常数可退化为Barus黏压关系,而改变两个常数可退化为Doolittle自由体积黏压关系.用Dowson-Higginson密压关系消去密度,新公式具有与Roelands黏压关系相同的结构,但对应常数各不相同.以squalane油为例,给出了由实验数据确定新公式中两个待定常数的简单方法,而如此确定下来的新公式可以与全部实验数据吻合良好.应用新公式计算黏度并以squalane油品为润滑剂,可顺利求得等温椭圆接触弹性流体动力润滑的数值解,说明新公式具有良好的适应性.     

压力敏感材料中的空洞长大研究及其在页岩及高分子材料中的应用

主要研究压力敏感材料中含内压的空洞长大,如页岩或者高分子材料。采用数值方法研究含内压空洞的对称和非对称球形和柱形胞元的宏观力学行为。结果表明,压力敏感性及其空洞内压将极大影响空洞的形核与长大。在球形胞元情形中未出现柱形胞元的单轴拉伸现象。将胞元有限变形的数值计算结果与基于近期提出的考虑压力敏感材料中空洞长大的塑形力学模型的分析结果进行了对比。