摘要：针对高压架空线路状态监测传感器的电源瓶颈问题,利用温差发电技术收集线路接续金具热能是一种极具前景的供电方案。明确线路运行条件对温差发电性能的影响是保证传感器可靠供电的重要前提。设计了一种模拟接续金具不同操作条件的温差发电实验平台,在实验室环境下,分析不同因素对温差发电输出特性的影响,包括负荷电流、环境温度、日照强度、风速和风向等,并进行温差发电功率的回归分析。研究结果表明,温差发电功率与负荷电流呈正相关关系,与日照强度呈负相关关系,随风速和环境温度的增加呈现先增大后减小的趋势,而与风向之间无明显变化规律。该研究为基于温差发电技术的高压架空线路状态监测传感器电源设计提供了重要参考。

摘要：为探究基于激光吸收光谱技术的燃烧场二维测量光路布置方式,实现有限投影下更精确的燃烧场二维重建,根据分数阶微积分理论,提出一种基于分数阶Tikhonov正则化的光路优化方法.将经典的整数阶Tikhonov正则化推广到分数阶模式,建立了基于分数阶Tikhonov正则化的光路设计目标函数.利用遗传算法分析(0,1)范围内不同阶数的计算结果,得到最佳光路布置方式.采用近红外波段7185.6 cm^(-1)的H_(2)O特征吸收谱线结合20条测试光路对10×10离散化网格区域进行计算,对比分析五种光路布置方式对多种分布模型的重建结果,结果表明,基于分数阶Tikhonov正则化的光路布置方式具有最佳重建效果.研究结果对有限投影条件下激光吸收光谱二维测量光路的优化设计理论研究具有重要意义,可以促进激光吸收光谱技术在复杂发动机燃烧场二维重建及燃烧效率提升方面的应用.

摘要：为监测高功率脉冲电源的工作状况,设计、制作了13 MJ大功率脉冲电源的诊断系统。该系统由Rogowski电流互感器、高压探针、光电隔离仪和PXI总线数据采集系统及运行软件组成,能够检测到每个电源模块的工作状况,可以迅速判断出发生故障的功率组件。放电电流信号的采用Rogowski电流互感器测量,充、放电电压信号使用高压探针测量;数据采集系统由1台测试主机和11台测试子机组成主从网络结构,以满足分布式测量需求;并使用LabVIEW语言编写了采集和处理软件。通过测量220个电源模块放电电流、11个电源组汇流器放电电流和11个电源组充、放电电压等参数,该系统可实时监控13 MJ脉冲电源的运行状况,及时发现发生故障的电源模块和功率组件。大量运行实验表明该系统可靠性高,操作简便和工作效率高,其设计可供未来的类似系统参考。

摘要：基于某大口径电热化学炮工程化研究的需求,开展了紧凑型脉冲电源模块的研究。根据之前发射试验所得结论,以及发射系统对重频连发能力和约束空间的要求,确定了脉冲电源模块的技术参数、电路拓扑和功率器件方案。针对功率器件的特点,提出了共用电极式一体化结构方案和主、被动相结合的内嵌式散热管理方案。通过结构和制造工艺的改进,使功率器件适应了火炮射击的强振动环境,并借助缩比样品验证了其抗振动冲击能力。运用多物理场仿真分析手段,在内嵌式散热结构设计、抗振动冲击试验、模块一体化结构设计等研究的基础上,设计和试制了储能密度高、适应强振动环境、具备重频连发能力的紧凑型脉冲电源模块,并通过模拟负载放电测试和电热化学炮发射试验验证了研究方案的可行性。紧凑型脉冲电源模块的储能密度为1.4 MJ/m3,在短路负载工况和自然冷却方式下能以6次/min的频率连续工作3次。研究结果有助于推进电热化学发射技术的工程化发展,同时也为今后发展大储能量、小型化脉冲电源提供了技术储备。

摘要：针对电热化学发射实验所观察到的过电压现象,基于系统的电路结构、主要元件特性和电热化学炮负载特性,通过对比实验、等离子体发生器电阻测量、等效参数测量和理论分析等研究得出过电压的产生机理。研究表明:过电压现象仅在电热化学炮发射过程中出现,与电热化学炮膛内环境下发生器的特性直接相关;机理上过电压由发生器表面断弧引起。在脉冲放电临近结束时刻,膛内环境使发生器表面电弧被强制熄灭,负载发生了突变,导致系统内部出现过电压。负载突变后调波电感的剩余磁能急剧转换为系统各处杂散电容的电能,电路满足过电压谐振条件,发生电磁振荡。根据主要元件的特性简要分析过电压对绝缘配合的影响,总结过电压带来的危害,设计了过电压缓冲电路。缓冲电路包括阻容电路、缓冲电阻和缓冲电感三部分。实验表明,缓冲电路能有效抑制发射过程中由发生器表面断弧所引起的过电压。当前电热化学发射技术正向工程应用发展,研究结果可指导发射系统的绝缘小型化设计,有助于提高系统的可靠性。

摘要：为研究文氏管对脉冲爆轰发动机内雾化混合和爆轰过程的影响,建立了气液两相爆轰的欧拉-拉格朗日模型,其中气相采用时空守恒元与求解元方法求解,液相采用四阶龙格库塔法求解。计算结果表明:文氏管能加快液滴雾化、两相混合,缩短点火起爆距离和时间;并且喷嘴安装在文氏管喉部时点火起爆距离和时间最短。研究结果可为脉冲爆轰发动机的优化设计提供参考。

摘要：采用CE/SE方法对耦合的流体力学方程与麦克斯韦方程求解,对等离子体点火和气液两相爆轰过程进行数值模拟.讨论了3种不同点火位置对燃烧转爆轰(DDT)的影响.结果表明,等离子体点火可以在短时间内点燃爆轰管内汽油/空气混合物,经过一系列复杂的波系与波系、波系与管壁之间的相互作用最终形成稳定的爆轰波.壁面点火比中心点火具有优势,可以缩短DDT时间约8.5%,缩短DDT距离约10.6%,部分计算结果与试验结果符合良好.研究工作能够为PDE的优化设计提供理论指导.

摘要：为了研究电磁轨道炮的热生成机理及其温度分布特点,本文建立了三维瞬态电磁场和温度场的耦合计算模型,用有限元方法模拟了发射时身管和一体化发射单元温度分布的时空演化过程,以及发射后的身管散热过程,讨论了温度对射速的影响。数值模拟结果表明,发射过程中电枢产生熔化波效应,临近炮尾的轨道温升较大,在发射后的散热过程初期,轨道热传导起主要作用。通过该模型建立了身管结构、材料参数、电流激励条件与温度变化的关系,指明了炮尾轨道为热管理的关键部位,为电磁轨道炮的热设计提供了理论依据。

摘要：将薄带爆炸焊接温度场简化为一维物体非稳态热传导情形,给出温度随时间变化的分布解,并引入温升热软化模型,根据拉伸波到达界面时的温度值确定焊接界面上的结合强度,再综合考虑非晶材料的晶化限及涂层与基体界面的结合强度,给出控制非晶薄带涂层爆炸焊接上限的三个重要因素。最后分析了铁基非晶涂铜薄带的爆炸焊接上限,将损伤力学的理念引入试验装置的设计中,通过LS-DYNA模拟得到拉伸波强度与层间碰撞速度的关系,再由以上三个因素分别计算得到焊接上限,并取最小值以确保共同满足。

摘要：利用可调谐半导体激光吸收光谱技术实现气体浓度温度二维分布重建.设计了气体浓度温度二维分布重建测量系统,采用四路波分复用技术以减少投影光路布置数量和增加气体吸收测量信息.针对于图像重建过程中建立的非线性投影方程组,将遗传算法与模拟退火算法相结合进行求解,在实现全局最优搜索基础上提高算法搜索效率.建立燃烧环境下H2O浓度温度二维分布模型,借助于近红外波段1.3—1.5μm范围内4条H2O气体吸收谱线,利用数值模拟计算方法进行了气体分布重建,重建结果与模型符合得很好.通过在投影数据中添加不同比例的随机误差,考察其对气体分布重建结果的影响.研究表明,气体浓度分布重建结果对于投影误差不敏感,而增加投影误差幅值将导致温度分布重建均方误差增大。