摘要：为实现对复合材料表面及浅表面损伤的快速检测,采用振动热成像技术,对复合材料在疲劳、冲击等不同作用下产生的损伤进行了检测研究。分析了瞬时性和周期性两种内生热源形式下平板构件的表面温度场分布。基于有限元法计算了表面裂纹、浅表面分层及内部脱粘等不同类型损伤在振动激励条件下的生热情况。在设计制作复合材料疲劳裂纹试件和冲击损伤试件的基础上,利用超声波发生器和红外热像仪开展了试验研究。结果表明:振动热成像技术能够快速准确地检测到复合材料表面及浅表面的紧贴型损伤;通过红外序列图中热斑形状可判断损伤的类型。

摘要：在碳纤维增强型复合材料(CFRP)结构设计和使用过程中,损伤检测与演化规律研究已成为关注的焦点,而热成像作为一种高效的无损检测技术,具有响应速度快、检测结果直观、可实时监测等特点,蕴含巨大的发展潜力。本文总结了CFRP常用的无损检测方法,综述了主/被动热成像技术在CFRP损伤检测与演化规律中的研究现状,探讨了主/被动热成像在CFRP检测中的适用性,并针对该技术在CFRP中的应用发展提出了几点思考。

摘要：绝热结构设计是建造大型低温风洞的关键环节之一。结合数值计算与试验,开展了绝热结构设计和性能分析研究。基于风洞运行条件,对绝热结构进行了设计和选材;建立了绝热结构有限元模型,基于风洞运行的最恶劣工况对绝热结构性能进行了数值计算分析,分析其绝热特性和应力分布规律。设计构建了可模拟低温风洞服役环境的试验舱平台,开展了低温交变压力冲击下的应力/应变和温度测量试验。研究结果表明:设计的绝热结构满足低温风洞运行要求,设计的试验舱平台适用于绝热结构性能考核,也为研究其他材料在低温环境下的热力学性能提供了一套可靠的试验平台。

摘要：为了探究氮液滴撞击不同浸润性壁面的行为特性,揭示其与常温工质液滴碰撞特性的差异,采用流体体积法研究了氮液滴以一定速度碰撞壁面接触角分别为30°、90°、120°和150°的壁面的过程,并将其与水滴碰撞特性进行对比。模拟计算结果表明:在接触角为30°和90°的壁面上,氮液滴和水滴均出现振荡行为,并且氮液滴在铺展阶段达到的铺展系数更大,在回缩阶段初始回缩速度不均匀,整体的振荡次数更少,达到稳定状态更缓慢;在接触角为120°的壁面上,水滴出现振荡,氮液滴则完全反弹;在接触角为150°的壁面上,相比水滴而言,氮液滴出现反弹行为所需的时间更长。

摘要：低温风洞在航空航天领域具有重要的战略地位,而低温观察窗作为低温风洞的可视化观测设备,其作用是为风洞内部流场的可视化观测装置提供清晰、可靠的光路通道。以某型连续式跨声速低温风洞的观察窗为研究对象,基于风洞设计输入条件,对观察窗结构进行了理论设计,确定了观察窗座板、石英玻璃、有机玻璃、防护板等关键部件的结构尺寸参数。在此基础上,采用有限元数值计算方法对观察窗进行了静力学分析,结果表明:设计的观察窗结构具有足够的安全系数,满足低温风洞运行的强度要求,对中国大型低温风洞的观察窗设计建设具有重要的借鉴意义。

摘要：在考虑液氮总质量变化、储罐罐体热容的前提下,基于化学势温差,传热系数和传质系数等参数,详细建立了液氮降压制备过冷液氮的数学模型。理论计算的液氮温度及质量变化和制取过冷液氮试验值吻合较好,结果表明:该数学模型能准确描述液氮相变过程,且获得了液氮抽真空制冷中相变传热的化学势温差为1.21K、传热系数为2 942.37W/(m2·K)及传质系数为0.004 4m/s。

摘要：为保持低温风洞的内部环境温度,提高试验效率,基于低温风洞运行的特殊工况,讨论多种低温绝热方式在低温风洞中应用的可行性,总结了目前小尺寸研究型低温风洞绝热系统的研究现状,对比分析外绝热、冷箱、内绝热以及内外绝热组合等4种绝热结构的优缺点.对低温风洞内绝热系统的关键技术点——设计技术、低温流-固-热多场耦合分析技术及试验技术进行了阐述分析,并对大型低温风洞内绝热系统设计和建设过程中需要重点开展的工作进行了展望.

摘要：为探究含冲击损伤CFRP层合板在循环交变载荷下的损伤演化规律,基于热力耦合效应研究了含损伤CFRP层合板疲劳过程中的表面红外辐射特征。以压-压疲劳试验模拟交变载荷,采用红外热成像方法分析了疲劳过程中含损伤CFRP层合板的热图序列和温度数据,结果表明:随着疲劳次数的增加,损伤沿垂直疲劳载荷方向演化,热斑颜色逐渐加深,初始冲击损伤形状逐渐演化为椭圆状,最后热斑横向端部出现"尖点";试件最大表面温差演化整体呈"快速上升-缓慢上升-快速上升"规律,最后出现跳升,其中热斑尖点、最大表面温差跳升可被视为结构疲劳破坏的前兆;含损伤CFRP层合板疲劳破坏时,其最大表面温差主要与纤维和基体种类有关,而试件铺层方式相较于纤维基体类别对最大表面温差无明显影响。研究揭示了冲击后CFRP层合板在疲劳载荷作用下的损伤演化规律,为飞行器复合材料结构的剩余疲劳寿命评估与损伤容限设计奠定了基础。

摘要：防护结构作为低温风洞内绝热系统的一个重要的子系统,具有隔绝绝热单元与低温介质、降低冷量损耗、形成气流通道的作用。然而,其在风洞运行过程中不断承受着风洞运行的低温载荷和交变压力载荷,为此,重点开展防护结构设计和强度校核研究。首先,对防护结构进行总体设计,明确各部件尺寸和材料;然后,建立防护结构三维有限元模型,根据低温风洞运行的最恶劣工况对防护结构进行强度分析;最后,对防护结构进行低温环境下的交变压力冲击试验。结果表明,设计的防护结构满足风洞运行工况下的强度要求,但在支撑件附近存在冷量损耗。这对中国自主开展大型低温风洞的设计建设具有重要的借鉴意义。

摘要：基于系统级的一维热流体模拟分析,建立了适用于研究分析0.3 m低温风洞液氮供给系统的数学模型,并开展了系统漏热、两相流及缓冲罐中液氮容积等流体动力学分析;在系统现有控制策略及试验数据的基础上,基于该数学模型开展了系统压力动态响应分析,获得了在阀门动态调节过程中管网压力的瞬态响应,计算结果与试验值的总体误差控制在10%以内。喷射压力一致化改造避免了阀间干扰,添加的回流管道消除了供给末端的两相流现象,使喷射压力控制精度达到1.1%,调节时间减少到23 s,实现了风洞总温快速安全调节和精确控制。