摘要：针对高马赫数超燃冲压发动机面临的高效燃烧组织挑战,本文提出了一种凹腔后缘激波强化的高马赫数超声速燃烧组织技术,并设计了一套燃烧室采用双侧对称布置凹腔结构的三维发动机试验模型。采用OH*基化学发光光谱诊断与壁面测压相结合的试验手段,在自由活塞驱动激波风洞的名义Ma=10流场中,对凹腔上游横向氢气射流的燃烧特性进行了研究,并讨论了模拟流场的重复性,给出了氢气燃烧演化特征、火焰稳定结构及释热特性。不同车次的总压等流场参数表明试验流场具有较高的重复性,可保障氢气燃烧特性的可复现性。通过观察试验过程中OH*基动态发光特征发现,在高焓激波风洞发动机试验中采用燃料提前喷注的方法使发动机流道在空气主流到来之前充盈大量的氢气,进而在主流到达发动机内的瞬间形成所谓“激波管流动-燃烧”效应,使来流空气与氢气接触面发生自点火与剧烈燃烧,产生显著不同于发动机正常工作情况下的点火与燃烧机制,但随着主流趋于平稳,“激波管流动-燃烧”效应消失,在高总温气流的自点火效应与凹腔后缘的X型激波耦合作用下,火焰稳定在凹腔上游近壁面区的氢气射流尾迹区和凹腔后缘附近的全流场中。通过分析壁面压力分布特征发现,凹腔后缘的X型激波实现了燃烧的强化与火焰的稳定,并获得了最显著的释热压升。这些结果表明高马赫数冲压发动机可利用凹腔后缘X型激波强化燃烧和稳定火焰。

摘要：为了利用扫描电镜实时观测材料的力学性能测试,并对材料进行原位电子背散射(EBSD)实验,设计了一套可用于扫描电镜中的新型原位拉伸装置及上位机控制系统,该装置集成了力传感器与位移传感器,使用两个步进电机驱动两个滚珠丝杠转动,可在扫描电镜中对试样进行拉伸或者压缩。在基于LabVIEW的上位机控制系统中,通过NI数据采集卡采集原位拉伸装置中的各种传感器数据,并使用数据采集卡给步进电机驱动器发送驱动信号来驱动步进电机。利用原位拉伸装置在扫描电镜中进行Inconel 625镍基高温合金的原位拉伸EBSD观测实验。实验结果表明,本装置操控平稳精确,能够在保持拉力的同时提供稳定保载的实验环境,能够进行镍基高温合金的原位拉伸EBSD实验。本装置运行平稳精确,具有较高可靠性,满足在扫描电镜中试件原位拉伸的需求。

摘要：发展非侵入、多维和多参数测量技术对于获取激波风洞的真实运行状态至关重要,本文基于TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,可调谐二极管激光吸收光谱)对激波风洞驻室开展时空分辨测量研究,提出了一种可在有限射线下实现轴对称流场空间分辨测量的虚拟旋转射线重建方法;对该方法进行重建仿真,验证了其可行性;设计了一套适用于激波风洞强振动环境的光学系统,基于该光学系统开展了吸收光谱实验。实验结果显示:激波风洞的驻室区内发生了激波的入射和反射,风洞有效运行时间约为10ms,与数值模拟结果基本吻合;管壁附着的液态水蒸发使得壁面附近流场温度降低95K;驻室横截面内温度的分布呈现中心高、边缘低的特征。

摘要：为了实现应变测量系统的智能化、低成本、非接触实时检测,针对橡胶材料大应变测量的特点,研制了基于改进自动网格法的嵌入式非接触应变测量设备。以高性能达芬奇DSP芯片TMS320DM6437和CMOS图像传感器为核心构建了一套集图像采集和图像处理于一体的处理模块,并使用控制芯片S3C2440实现整体控制功能。针对传统自动网格法在嵌入式应用中的缺点进行改进,在其基础上设计了适用于嵌入式系统的新的算法,并针对DSP硬件结构特点进行了优化设计。在完整系统上对橡胶材料进行了非接触纵向拉伸试验,实验结果表明本系统能够实时准确地计算出应变结果,验证了技术方案及算法的可靠性,图像处理速度达到20帧/秒,应变的测量范围超过了100%。

摘要：随着武器科技的发展,冲击波对掩体内部人员的伤害已经不能忽略。利用自行设计的爆炸实验研究了泡沫铝作为底板材料对爆炸冲击波在结构后产生的次生冲击波超压的衰减,并利用LS-DYNA模拟实验结果。通过数值模拟还研究了泡沫铝的排序结构对其防爆震效果产生的影响。

摘要：碳纳米管(carbon nanotube,CNT)薄膜具有优异的比强度和比韧性,同时具有优良的导电性和储能特性,在人工肌肉、电子屏蔽及冲击防护等领域都具有广泛的应用前景。然而,目前相关研究主要集中在CNT薄膜的准静态力学性能,其抗冲击力学性能方面的研究尚欠缺。通过实验研究CNT薄膜在中、低速压入穿透下的力学行为,结合数值模拟分析发现:直径为1 mm的钢珠穿透单层CNT薄膜的临界穿透速度约为25 m/s,最大吸能对应的速度约为30 m/s;双层CNT薄膜的临界穿透速度约为40 m/s,最大吸能对应的速度约为60 m/s。与冲击破坏孔洞相比,准静态下CNT薄膜的破坏孔洞边缘更薄,拉伸变形更明显。通过水、润滑油、高真空润滑脂等中间界面改性,可以提升双层CNT薄膜的抗冲击力学性能和吸能效果。研究结果有助于更好地理解CNT薄膜的吸能机理,为防护结构设计提供参考。

摘要：目前国内开展的高超声速飞行器地面模拟试验,尤其是较大尺度的高焓试验,大部分在燃烧加热风洞中进行。气流在喷管的膨胀加速过程中温度快速降低,可能导致其中的水蒸气发生急剧凝结,这一过程会带来试验流场参数的改变。为了考察水蒸气的凝结过程,提出＂空间转化为时间＂思想,即将喷管中气流参数沿喷管流向的变化转换为膨胀过程中固定位置气流参数随时间的变化,设计搭建了一套模拟喷管凝结过程的试验装置,通过调节连接段最小截面积实现不同的时间尺度,采用片光技术实现凝结现象的观测,同时根据水蒸气和甲烷吸收光谱获得凝结过程中的温度变化以及水蒸气含量变化。结果表明：在试验段内通过片光可以观测到水蒸气的凝结现象;不同时间尺度下凝结过程中的温度变化趋势相近,均为先下降后上升,在温度趋势发生变化的时间点附近,水蒸气摩尔分数迅速下降,这一变化趋势与燃烧加热风洞喷管流动中参数变化的数值模拟结果具有较好的一致性;这种＂空间转化为时间＂的试验方案可以在一定程度上模拟喷管中水蒸气的凝结过程。

摘要：基于阿基米德螺旋线理论,通过逐渐增大曲率半径的方法,设计了一种新型的流动控制襟翼——螺旋襟翼。研究了螺旋襟翼的起始半径、对齐半径等关键控制参数对上表面喷流偏转的影响规律,并与传统基本襟翼的控制效果进行了对比,对二者的控制机理进行了分析。结果表明:所设计的螺旋襟翼最大平均推力偏转角约为19.6°;与基本襟翼相比,螺旋襟翼在大落压比下的平均推力偏转角更大,推力效率更高,这说明改变曲率型面可以促进喷流的流动附着,提高上表面吹气系统性能。

摘要：宏观褶皱现象在自然界普遍存在,但是在生物微观世界却鲜有报道。本文对不同生长阶段的拟南芥花萼进行观测,在其外表皮尖端细胞层面发现了微观褶皱现象;利用原子力显微镜和扫描电镜对该区域褶皱的几何形貌和力学性能进行测量,得到花萼尖端区域细胞的杨氏模量为131.1kPa,原生质体细胞的弹性模量为37.53kPa,褶皱的特征长度为572.4nm,细胞壁壁厚为85.03nm。上述实验结果与硬膜-软基底的褶皱方程相吻合。我们猜测是由于花萼外表皮细胞生长较快,造成面内细胞彼此挤压,所以产生了压应力。当压应力达到一定阈值时,细胞为释放应力而产生面外位移,形成了褶皱。通过理论计算得出花萼尖端细胞发生褶皱的临界应力为32.54~39.48kPa,而其下方未发生褶皱区域的临界应力为43.27~52.51kPa,因此,我们推测花萼面内应力为40kPa。

摘要：冷轧带肋钢筋已在一般民用建筑工程中得到广泛应用,但由于对其动态性能掌握不多,在抗震动、抗爆及抗冲击结构中很少应用。为了掌握冷轧带肋钢筋的动态力学性能,以促进高延性冷轧带肋钢筋在更多领域的应用,文章利用MTS液压伺服材料动态试验系统、Zwick高速拉伸试验机以及霍普金森拉杆设备对直径12 mm的高延性冷轧带肋钢筋CRB600H进行了动态力学性能试验,得到了0.001/s、0.1/s、1/s、10/s、100/s和1000/s共6个应变率下的材料应力应变曲线,以及规定塑性延伸强度R_(p0.2)、抗拉强度R_(m)、断后延伸率A、最大力总延伸率A_(gt)。结果表明,相较普通冷轧带肋钢筋,CRB600H钢筋具有更好的静力延伸率与动态延伸性能。