高超声速高焓边界层稳定性与转捩研究进展

边界层由层流向湍流的转捩是高超声速飞行器设计面临的重大空气动力学问题. 随着飞行速域与空域的不断拓展, 高超声速高焓边界层中的高温气体效应会使得量热完全气体假设失效, 从而深刻影响流动转捩过程. 相关研究涉及多个学科, 是典型的多物理场耦合问题. 近年来, 随着相关飞行器技术的快速发展, 高超声速高焓边界层转捩问题的重要性越来越得到体现, 相关研究已成为国际上的热点领域. 本文综述相关研究进展, 首先介绍目前常用的高温气体物理模型, 尤其关注热化学非平衡模型, 并介绍激波捕捉、激波装配和边界层方程解等常用的高焓流动求解方法, 以及相关风洞和飞行试验技术的进展. 然后综述高温气体效应对转捩过程中的感受性、模态增长、瞬态增长和非线性作用等的影响的相关研究, 其中流向不稳定性中出现较大增长率的第三模态和超声速模态引起了广泛的研究兴趣. 最后进行总结, 并对未来发展略作展望.      

100 GPa以上冲击压力区蓝宝石的近红外发光

采用三层夹心靶结构,利用铜箔与抛光蓝宝石之间良好的接触条件,使用辐射式高温计观测到c取向蓝宝石在130～172 GPa冲击高压下的红外辐射。实验信号显示,位于近红外波段的蓝宝石冲击辐射随着压力的增加而变强;强度对比显示,蓝宝石的近红外发射强于界面发射。基于冲击作用下滑移带的温度高于冲击平衡温度的概念,将蓝宝石体内滑移带温度作为蓝宝石发射温度代入线性吸收公式,从而将蓝宝石发光强度的增加和界面冷却引起的发光强度下降相结合;将得到的界面一蓝宝石发射强度数值模拟结果与实验结果相比较,发现二者能够重合。由实验信号的上升趋势得到三个压力下0.85μm近红外波长处蓝宝石的冲击吸收系数数值。     

声速测量及声波的波动学规律研究

声速除了可利用共振干涉法和相位比较法测量外,还可以用干涉、衍射及“洛埃镜”反射等方法测量．声速实验的改进,不仅可扩展声速测量的方法,而且也可加深学生对波动学规律和本质的理解．     

偶氮四唑叠氮基甲脒AFZT高压物性的第一性原理计算

偶氮四唑叠氮基甲脒AFZT的爆轰性能表现优异,在高能炸药领域中具有广阔的应用前景.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了AFZT在0～50 GPa压力下的晶体结构、电子性质以及氢键相互作用,并分析了这些性质在压力下的变化规律.在压力的作用下,AFZT晶体在5 GPa下发生了结构转变并伴随着电子结构中带隙值的突变,其带隙先减小后增大再减小,总态密度的峰值随着压力的增加而减小.结构中叠氮甲脒阳离子上的N8-N9与N9-N10键在压力下表现得最稳定,N-H^…N类型的氢键在所有相互作用中占据主导地位.此外,AFZT结构沿不同晶轴压缩的难易程度与此方向上氢键相互作用分布的疏密有关,并且其氢键主要沿xz平面分布而在y轴上分布极少,这导致了它沿y轴方向最易被压缩.     

酶预处理协同高压射流对微纤化纤维素特性的影响

纤维素酶预处理方法因其环境友好等特点在微纤化纤维素制备中受到关注。本研究采用不同浓度纤维素酶协同高压射流处理,开展微纤化纤维素的制备研究。实验结果表明,经过酶解协同高压射流处理后,纤维素原纤束直径由几至几十微米下降到几十至几百纳米之间,而纤维素的晶体结构基本未变。粒径分析说明,酶浓度1%(w/w)的纤维素酶协同高压射流处理的纤维素微细化效果较好。酶浓度从0.1%增加至0.5%时,高压射流处理后的纤维素水分散液的黏度增加,热稳定性和纤维素薄膜的拉伸性能增强,0.5%酶协同高压射流处理的微纤化纤维素薄膜平均抗拉强度达到为18.74MPa, 1%酶协同高压射流处理的薄膜样品拉伸特性无明显变化,其平均抗拉强度为18.99MPa,平均断裂伸长率为8.74%,平均弹性模量为293.8MPa。     

胶体二硫化钼的高压拉曼散射研究

 测量了平均直径为4 μm的胶体二硫化钼粉剂的高压拉曼光谱。实验结果表明,高压下胶体二硫化钼拉曼峰位随压力增大向高波数方向移动,而峰强随压力增大而减小且峰宽展宽。通过对拉曼峰位移随压力变化的曲线分析,得到了胶体二硫化钼的两个振动模式E¹_2g和A_1g的模式格林爱森常数值。     

不同粒径纳米晶硫化锌的高压结构相变研究

 应用原位能量色散X射线散射和金刚石对顶砧技术,对纳米晶ZnS进行了高压结构相变研究。初始相为纤锌矿结构的10 nm和3 nm硫化锌分别在16.0 GPa和16.7 GPa时转变为岩盐矿结构,相变压力均高于纤锌矿结构的体材料硫化锌。该相变为一可逆的结构相变。应用大型科学计算软件Materials Studio（MS）计算了纳米晶ZnS的状态方程,根据Birch-Murnaghan方程拟合了纳米晶ZnS的零压体模量,得到的零压体模量高于相应体材料的零压体模量,表明纳米晶ZnS较难压缩。     

高压下碱卤晶体的三参量等温状态方程

 由等温体积弹性模量的定义及其与压强关系的假设出发,导出了一个新的适用于高压下碱卤晶体的三参量等温状态方程。计算了室温下NaCl晶体在0～30 GPa压强范围内、CsCl晶体在0～40 GPa压强范围内的相对体积以及NaCl晶体在0～30 GPa压强范围内的等温体积弹性模量,计算结果与实验值一致。对等温体积弹性模量及其对压强的一阶、二阶导数与压强的关系进行了讨论,指出压强趋于无穷大时的等温体积弹性模量是常数。     

高压处理种子对提高长春花中长春碱含量的作用

 在室温下对干燥的一年生矮种长春花种子进行了静高压氮气处理,压力分别为10、20、30 MPa,保压4 h。将各处理组与未经高压处理的对照组种子同时在相同的自然条件下进行播种培育。详细观察对比了各组植株的花形等性状,用高效液相色谱检测了生长旺盛期植株中长春碱和长春新碱的含量,另外还观察了剪枝后再生植株的生长性状。结果表明：种子经高压处理的各组长春花植株中的长春碱含量都有显著增加;长春新碱含量也有提高趋势。这种变化与花形改变和再生植株患病率的分布有一定程度的对应关系。初步认为植株体内长春碱含量的提高可能与高压导致的愈伤组织有关。     

4种等温物态方程适用性的比较研究

 通过分析现有文献,认为4种两参数的物态方程在高压物理研究中较为流行,它们是Vinet、Baonza、Morse和Born-Meyer（BM）方程。将这4种方程用于拟合50种材料的实验压缩数据,得出了零压下压缩模量及其一阶压力导数的优化取值,并计算了4种方程的平均压力误差。结果表明,Morse方程的精度最高,对50种材料的平均拟合误差为0.557 6%;BM方程次之,平均误差为0.615 1%;Vinet和Baonza方程的误差大一些,分别为0.788 9%和0.833 3%。对8种典型材料计算了压力误差随压强变化的曲线,所得结果与平均误差的趋势一致,也是Morse方程的精度最高。在宽广压力范围的高压物态方程研究中,推荐使用Morse方程。