摘要：氨不仅是氮肥生产的主要原料,也是可再生能源储存与转化过程中的能源载体之一。因此,开发温和条件下的合成氨技术是近年来重要的研究课题。化学链合成氨技术通过载氮体的传递作用,将合成氨反应解耦为固氮与释氨等多步反应,具有操作简便、反应温和、能耗低等优点。载氮体作为化学链合成氨的关键,起到传递能量及氮物种的作用,目前,载氮体固氮效率低,极大地限制了化学链合成氨技术的发展。基于此,本工作对化学链合成氨中载氮体的设计与应用研究进行综述。首先,对载氮体的设计理论进行了归纳与总结;其次,介绍了载氮体的研究现状,重点对如何提高载氮体的产氨速率以及如何提升晶格氮利用率等问题进行了综述;最后,对化学链合成氨技术所面临的机遇与挑战进行了研究,为今后载氮体的设计与开发提供了参考依据。

摘要：氨是重要的化学品以及理想的能源载体,人工合成氨主要来源于高能耗的Haber-Bosch(H-B)工艺。相比而言,电催化合成氨以N_2和H_2O为原料,实现了温和条件下产氨。Ru基催化剂在氮还原(NRR)过程中表现出优异的催化活性,但由于较为稀缺限制了其发展。基于此,首先概述了NRR的反应机制并对现有的Ru基合成氨电催化剂进行了系统的介绍;详细分析了性能提升策略(结构调控、表/界面工程、缺陷工程),如何调控活性组分或电子结构,进而提升催化剂的性能;最后分析了Ru基催化剂所面临的挑战。旨在通过Ru基催化剂性能提升策略,实现贵金属Ru的高效利用,并为其他NRR催化剂的开发设计提供指导。

摘要：为解决传统金属与复合材料混合成形方法中存在的分层失效、纤维破坏等问题,设计一种结合金属增材制造、复合材料机织与缝合等工艺的新型混合结构,将金属骨架与机织复合材料法向缝合后共固化成形,增加异质材料之间的结合强度,实现宏观尺度上金属与复合材料的灵活成形与稳定连接。通过三点弯曲实验研究新型混合结构的面内弯曲性能,采用非接触式图像测量手段分析混合结构样件的损伤形貌及失效机理。结果表明:混合结构失效是多种失效模式的组合,包括纤维层上侧压缩/下侧拉伸断裂、异质材料层间失效及金属塑性损伤等;层间分层是由界面旁侧存在基体裂纹和层间剪应力、相邻层间刚度不相容等多因素造成的;随着样件结构厚度增加,其结构弯曲强度和弯曲弹性模量均增大;开孔处引入缝合纤维可以在一定程度上抑制分层裂纹的扩展,提高结构抗分层断裂性能。

摘要：采用连续介质方法和直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法数值模拟研究了喉部宽度为34μm的二维Laval型微喷管内流场的流动状况.设计了三种不同喉部形状的微喷管:尖角型、圆角型和平角型.计算分析了喉部形状、扩张比等方面对流场结构及推进性能的影响.研究发现,圆角型微喷管的综合性能最优,平角型微喷管具有较大的比冲效率;适当增大扩张比能提高微喷管的性能.

摘要：Mohr-Coulomb准则在Mohr应力空间中具有最简形式,同时也因其非常可靠而在经典的极限分析或极限平衡法中得到了最广泛的应用。然而,应力空间中的Mohr-Coulomb屈服面是非光滑的,这给基于变形分析的弹塑性有限元法中的本构积分带来了巨大的麻烦。此外,在求解强度问题时,基于载荷控制法(LCM)的求解器很难将有限元模型带入极限平衡状态。针对这些问题,本研究给出了以下解决方案。首先,设计了适用于带非光滑屈服面的塑性本构积分算法GSPC。GSPC对任意大小的应变增量都收敛,数值特性远优于现有的返回-映射算法。还为弹塑性有限元分析定制了一个位移控制法(DCM)求解器,该DCM能将有限元模型带入极限平衡状态而不存在收敛性方面的问题,计算效率和鲁棒性都远优于现有的基于LCM的求解器。最后,结合强度折减法,建议了求解边坡安全系数的割线法,并给出了极限平衡状态下坡顶拉裂缝位置和深度的确定技术。

摘要：本工作设计了一种新型混合结构,即结合金属增材制造、复合材料机织与缝合等工艺,将金属骨架与机织复合材料完成法向缝合后共固化成形,规避了传统混合方法中分层失效等问题,实现了宏观尺度上金属与复合材料的灵活成形与稳定连接。采用非接触式图像测量分析技术研究了此类新型混合结构在准静态拉伸载荷下的力学性能与失效模式。结果表明:分层裂纹源于异质材料层间的应变差异及剪切应力,而缝合纤维抑制分层界面的裂纹扩展,提高断裂韧性;混合结构的抗拉强度随着结构厚度增加而降低,仅改变金属开孔形状对混合结构的整体力学性能无明显影响;混合结构受多种失效模式影响,主要包括经纱断裂、基体失效、缝合纤维断裂拔出及金属塑性失效等。

摘要：斜盘式轴向柱塞泵内柱塞偶件间油膜为相对运动的偶件提供润滑及密封作用。油膜流动将直接影响柱塞偶件的工作性能。深入分析偶件间油膜的流动规律对设计与优化柱塞偶件有重要意义。基于Navier-Stokes(N-S)方程,引入Navier边界滑移推导偶件间油膜流动方程,根据柱塞运动的周期性规律,分析单个周期内滑移长度和柱塞泵转速对油膜流动剪应力及流量的影响。研究发现:吸油阶段时近柱塞壁面处油膜剪应力随滑移长度增大而减小,流量随着滑移长度增大而增大,柱塞运动速度最大且滑移长度由1μm增大到3μm后,剪应力减小18%,流量增大13.59%;排油阶段柱塞运动速度越大,近柱塞壁面处剪应力和油膜流量与无滑移条件下的差距越小。在滑移长度为1μm的条件下柱塞泵转速由1 500 r/min增大到4 000 r/min时,近柱塞壁面处的油膜剪应力与无滑移条件下相比降低明显,一个周期内油膜总流量与无滑移条件下相比差距减小。

摘要：旋流内芯是压力旋流式喷嘴最主要的旋流发生构件,其几何特征直接影响压力旋流式喷嘴的喷雾特性.目前采用平滑型加速段的旋流内芯导流效率较低.为减小高流量条件下的能量损失,使喷嘴旋流内芯加速段对喷雾介质产生预旋效应,增强旋流强度,本文设计喷嘴旋流内芯加速段为阶梯型,其下段阶梯相对上段阶梯旋转15°,旋向与喷嘴旋流槽方向相同.利用粒子动态分析仪(particle dynamics analysis system,PDA)和高速摄影(charge coupled device,CCD)系统实验研究了加速段结构改进前后喷嘴的喷雾流量、雾场索特尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)、雾滴速度以及喷雾锥角,并分析了SMD、雾滴速度的轴向和径向分布特性.结果表明,背压差0.08~0.46 MPa范围内,阶梯型加速段对喷雾介质具有较好的预旋效果.喷嘴的流量提高了48.0%~51.8%;喷雾的轴向速度提升了31.4%~32.8%,径向速度提升了1.6%~16.8%;喷雾锥角减小了4.21°~6.57°;较高背压差下喷雾下游的SMD减小了9.8%.与平滑型加速段相比,阶梯型加速段的设计有效地提高了喷嘴的雾化质量.

摘要：针对航空发动机喷油杆的几种方案进行了流量特性试验研究,分析了并论证微小孔孔径对流量特性的影响,为发动机的喷油杆的方案设计及技术改进提供了重要依据。

摘要：酸洗工艺能消除锆合金管材内外表面划伤、点坑、色差等缺陷,但是锆合金和酸液反应后会生成氟残留。SGHWR核反应堆中发现锆合金包壳出现由内向外穿透性的腐蚀裂纹,实验认为可能与包壳管表面的氟残留有关。文章通过高温分光广度法、有限元、能谱分析的方法研究了酸液(HF与HNO3酸的混合液)浓度、酸洗次数及管材裂纹对Zr-4合金管材氟残留或氟元素的影响。结果表明:随着HF浓度的增加,Zr-4合金表面的氟残留数值略有增加。酸洗次数对Zr-4合金表面的氟残留数值结果无影响。管材缺陷断口面的氟元素基本保持在一个水平基准面。