高超声速飞行器气动热关联换算方法研究

气动热风洞实验是地面研究和预测飞行器气动热环境的重要手段之一, 但由于风洞实验模拟能力的限制, 风洞实验的流场参数和模型的几何尺度都会与实际飞行情况存在一定的差别, 导致地面风洞实验中得到的模型表面气动加热率数据无法直接用于飞行条件下的热环境预测和热防护设计. 以往通过针对具体飞行器的试验结果进行数据拟合后外插的气动热关联换算方法指向性较强, 没有考虑到气动热的具体影响参数, 存在一定局限性, 难以外推应用于其他外形的飞行器. 为解决通过气动热风洞实验数据外推预测飞行条件下气动热的技术难题, 基于无量纲NS方程和边界层理论分析研究了影响气动热的主要参数, 并通过推导化简边界层近似解热流公式, 针对层流流态建立了气动热关联换算方法, 可以考虑当地边界层外缘参数的影响, 具有一定通用性. 在此基础上, 利用建立的方法将Reentry-F飞行器缩比模型的风洞实验数据换算到该飞行器飞行条件下的典型工况, 并与飞行测量结果进行了比较, 外推预测结果与飞行测量结果符合较好, 表明建立的关联方法可以用于气动热风洞实验数据的外推换算.      

滚滑工况弹流反常温度场的研究

研究了弹流反常温度场的形成机理及影响因素，指出入口温升是压缩功发热和逆流剪切热所致，而出口局部低温是负压缩功吸热的结果，出口温度的再次微幅上升则是压缩功消失后剪切热作用的结果．研究结果表明，入口温升随载荷的增加而增大，随卷吸速度的增加显著升高而几乎与滑滚比无关；在高速小滑滚比工况下，接触区的最高温度有可能出现在入口位置；入口温升增加了材料在工作中经受高温的次数，对其接触疲劳寿命有不利影响；在保证润滑性能的前提下，适当减少供油量可以减小逆流，从而降低入口温升。     

磁头/磁盘滑动接触下磁盘温度及热退磁临界条件的研究

采用二维轴对称有限元模型计算磁头/磁盘滑动接触下,铝质磁盘的稳态温度和热应力场以及热退磁临界条件.结果表明:磁盘温度在极短时间内升至摩擦稳态值,然后缓慢线性升高到最终稳态值;经过充分热传导和热交换后磁盘的温度梯度较小,此时磁层内的热应力集中分布于磁盘固定端边缘附近;磁盘的稳态温度和热应力均随速度增大而增大,且载荷越大其值增大越快;热应力小于1.2 GPa时所对应的速度和载荷为安全工况;温升大于373 K时所对应的工况将导致磁盘退磁.     

考虑热应变的柔性并联空间机械臂动力学

研究考虑热应变的柔性并联空间机械臂动力学性态。用Jourdain速度变分原理建立各机械臂的动力学变分方程,在此基础上根据各物体之间的运动学约束关系,建立柔性多体系统的微分代数混合动力学方程。数值仿真结果表明,当温度升高时,机械臂的轴向约束力和中心刚体的质心运动速度均出现显著振荡,而适当减小温度变化率,可以有效地控制振幅。     

变温下橡胶材料力学性能的实验分析

利用Zwick020材料试验机研究了天然橡胶材料在不同温度条件下单向拉伸的大变形力学行为。得到了不同温度和不同加载速率条件下材料的应力-应变关系曲线和材料的破坏条件,由此分析了高温和低温的温度变化条件及加载速率对材料力学性能的影响,得出天然橡胶材料在大变形条件下的温度和加载速率敏感特性。同时利用实验结果拟合出材料的应变能函数,并应用热超弹性模型对材料进行了理论分析。结果表明,理论分析结果与实验结果仅在一定温度范围内吻合得较好,因为材料软化或硬化,在很高或很低的温度情况下二者有一定差别。     

热壁条件下油气的热着火现象

设计了高温热壁油气热着火实验系统,对受限空间油气混合气体在热壁条件下的热着火现象进行了实验研究。根据实验结果,详细讨论了油气混合物的着火方式、临界着火温度、着火压力范围以及体积分数、温度的变化规律。实验发现:热壁条件下油气混合物引燃分为油蒸气的热裂解-油气快速氧化反应-油气急速氧化反应3个阶段;油气混合物着火模式为燃烧、热爆燃和热爆炸;油气在汽油自燃点附近开始快速化学反应,热着火临界温度高于汽油自燃点近80 K;温度特征曲线在着火时具有突变性质;热壁温度达到783～873 K时,存在压力范围为2.2～17.6 kPa的三角形油气热着火压力半岛。     

环形浅池内硅熔体中的热流体波

为了了解工业Czochralski炉内硅熔体表面轮型的基本特征,对环形浅池内硅熔体的热毛细-浮力对流进行了三维数值模拟,硅熔池内径为15 mm,外径为50 mm,深度为3 mm,熔池外壁被加热,内壁被冷却,底部固壁和顶部自由表面均绝热或者允许一个垂直方向的传热。模拟结果表明,当径向温差较小时,熔池内会产生稳定的单胞热毛细-浮力流动,随着温差的增大,流动将转变为三维振荡流动,在熔体自由表面会出现沿周向运动的轮型,小的垂直方向的热流密度(3W/cm2)对这种振荡流动没有大的影响。同时,讨论了流动和温度波动的特征,并确定了振荡流动的临界条件。     

新型聚多巴胺/聚丙烯酸-氢氧化铜双面神纳米粒子的制备及在体外光声影像和化疗-热疗协同癌症治疗中的应用

制备了双面神(Janus)结构的聚多巴胺/聚丙烯酸-氢氧化铜纳米粒子(PDA/PAA-Cu(OH)₂ JNPs)。PDA在近红外(NIR)区有较强的吸收,并且具有优异的生物相容性和可降解性;PAA纳米球与铜离子(Cu²⁺)配位后形成的PAA-Cu(OH)₂纳米粒子具有介孔结构,可用于装载抗癌药物;Cu(OH)₂在NIR区有较强的吸收,可用于光热治疗,实现不同功能有机融合,展现协同增效。选用亲水的阿霉素(DOX)作为药物模型,研究了此药物递送系统对肿瘤细胞(HepG-2)的抑制效果。合成的双面神纳米粒子具有高的药物(阿霉素)装载能力(药物负载容量=0.87 mg/mg)、良好的光热转换效率(45.9%)、 pH/近红外(NIR)双重响应药物释放性质和光声(PA)成像能力,可用于体外PA影像和化疗-热疗协同癌症治疗。体外毒性实验结果表明,DOX负载的PDA/PAA-Cu(OH)₂ JNPs加激光组呈现明显的癌细胞死亡,细胞存活率极低(7.9%)。     

侧基可脱除共轭聚合物的合成及其在光电探测器中的应用

通过在吡咯并吡咯二酮(DPP)中引入热可脱去的叔丁氧羰基(Boc)基团,合成了一种新型的给-受体共轭聚合物P1.聚合物P1的溶解性研究表明,其在常见的有机溶剂(如四氢呋喃、甲苯、氯仿等)中均具有良好的溶解性,可进行溶液加工.热失重及红外光谱研究表明,P1可在适当的温度下退火实现Boc基团的脱除,形成不可溶聚合物P2.聚合物P1薄膜的最大吸收波长为829 nm,最高占据分子轨道(HOMO)能级与最低未占分子轨道(LUMO)能级分别为-5.25和-3.62 e V,将其作为活性层制备的光电探测器最大归一化探测率为8.20×10¹¹Jones.聚合物P2薄膜的最大吸收波长为771 nm,HOMO能级与LUMO能级分别为-5.30和-3.54 e V,将其作为空穴传输层制备的光电探测器暗电流密度为3.84×10^-9A/cm²,最大归一化探测率为3.96×10¹²Jones.研究结果为共轭聚合物分子的结构设计与光电探测器性能的改善提供了新的思路.     

黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷的制备与性能研究（英文）

以NH₄HCO₃为沉淀剂,通过共沉淀法合成了分散性良好的Dy,Tb∶LuAG纳米粉体,并研究了前驱体的热分解行为、粉体的物相及显微形貌。在不添加任何烧结助剂的情况下,采用真空预烧结合热等静压烧结技术首次制备出高透明的Dy,Tb∶LuAG陶瓷,并研究了预烧温度对陶瓷显微形貌及光学质量的影响。当预烧温度为1 600℃时,退火后的Dy,Tb∶LuAG陶瓷(厚度为1.5 mm)在578 nm处的直线透过率达到83.6%,平均晶粒尺寸为0.9μm。此外,退火后的3%Dy,1%Tb∶LuAG透明陶瓷在447 nm的吸收截面积为1.3×10^-21cm²,半高宽为3.0 nm,与商用GaN蓝色激光二极管具有良好的匹配性。研究表明,Dy,Tb∶LuAG透明陶瓷在黄光激光领域具有潜在的应用价值。