运输类飞机货舱烟雾扩散数值模拟研究杨建忠,魏益祥,杨士斌,陈希远

本研究参考美国联邦航空管理局(FAA)所做货舱烟雾扩散实验,使用技术成熟且功能强大的计算流体力学(CFD)技术,建立了货舱烟雾扩散模型,对温度场和燃烧生成物包括CO,CO₂,SMOKE(烟灰)进行数值模拟,具体表现为：使用三维软件建立了货舱几何模型并用前处理软件进行了网格划分;完成了数学模型;对火源编写了源项用户自定义函数(UDF)加入FLUENT。确定了仿真与实验的对比指标,对相应云图进行了分析,并将模拟结果与FAA所做货舱烟雾扩散实验结果进行比对。比对通过后,得到了经过实验验证的CFD模型。为下一步对货舱烟雾探测系统进行数值模拟,进而协助烟雾探测系统适航审定做好了准备。     

TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3绝缘结构的真空沿面闪络特性

基于变插入层介电常数的多层绝缘结构能改善电场分布、提高真空沿面闪络特性.通过真空热压烧结制备了TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3(A-B-A)3层绝缘结构,A层w(TiO2)为0.5%到20%.测量了该绝缘结构的真空沿面闪络特性,发现闪络特性随w(TiO2)的增加而提高,当w(TiO2)为20%时,其脉冲初次闪络电压较同等厚度的Al2O3陶瓷提高了63%.研究发现:A层的介电常数可由w(TiO2)调控,介电常数的增大能有效降低真空-绝缘子-阴极三结合点处的电场强度;A层表面存在的TiO2颗粒可以减小二次电子发射系数并改善表面电荷分布;TiO2的电导率虽比Al2O3高,但其仍为绝缘体,即使TiO2含量较高时也不会形成贯穿的导电通道.     

H4SiW12O40/ZrO2-Al2O3催化合成己二酸

以环己酮为原料,w(H2O2)=30%的过氧化氢为氧化剂,在硫酸氢钠作为助剂的条件下,采用H4SiW12O40/ZrO2-Al2O3作催化剂合成己二酸。探讨H4SiW12O40/ZrO2-Al2O3对合成己二酸的催化活性,较系统地研究了催化剂用量、氧化剂用量、酸性助剂硫酸氢钠用量及反应时间四因素对反应的影响。实验表明:H4SiW12O40/ZrO2-Al2O3催化剂是合成己二酸的良好催化剂,在固定环己酮用量为0.1mol的情况下,当催化剂用量为2g,氧化剂用量为50mL,酸性助剂硫酸氢钠的用量为0.05g,反应时间为6h的优化条件下,产品收率可达78.7%。     

Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体制备与性能研究

采用传统的固相反应法合成Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料的晶粒电导率可以达到1.51×10-3 S/cm,是Na0.5Bi0.5TiO3材料电导率的5.5倍。在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E= 0.80 eV和t0= 6.12×10-13 s,氧离子在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na0.5Bi0.5TiO3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。     

CaO-ZrO2-TiO2-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃陶瓷的制备及化学稳定性研究

玻璃陶瓷是固化处理中、高放废物和α废物较为理想的候选材料之一。研究了特定条件下制备的CaO-ZrO2-TiO2-Al2O3-B2O3-SiO2体系玻璃陶瓷在水淬和空气中自然冷却的两种冷却制度对其结晶行为和显微结构的影响,用粉末浸泡实验方法测试了其化学稳定性。结果表明:自然冷却形成的玻璃陶瓷晶相主要是ZrSiO4和ZrTiO4;在25～70℃范围内,温度对玻璃陶瓷浸出率无明显影响,90℃下浸出率比25℃,40℃,70℃的浸出率高一个数量级;7 d元素总的归一化浸出为1.87 g/m2。     

V2O5/ZrO2-Al2O3催化甲醇选择性氧化合成二甲氧基甲烷

采用浸渍法制备了V₂O₅质量分数不同的V₂O₅/Al₂O₃催化剂,采用Zr对Al₂O₃载体进行改性并应用于催化甲醇选择性氧化制备二甲氧基甲烷(DMM)的反应中。经X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)和NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)表征分析,结果表明:与单一Al₂O₃负载的钒基催化剂相比,Zr改性提高了钒氧化物的分散性与稳定性,加强了催化剂中各组分间的相互作用,有效调变了催化剂的酸性和氧化性,进而提高了DMM的选择性。考察了反应条件对甲醇选择性氧化制备DMM的影响,最佳反应温度为175 ℃,经20%V₂O₅/12%ZrO₂-Al₂O₃催化氧化,甲醇转化率为27.9%,DMM选择性为99.9%。     

Ce0.8Sm0.2O1.9中间层对La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ阳极电化学性能的影响

通过固相反应法合成La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)以及Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)粉体。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱法、循环伏安法和热膨胀法分别对试样的晶体结构、化学相容性、微观结构、电化学性能和热膨胀系数进行了研究。结果表明:LSCM阳极与SDC之间具有良好的化学相容性;含有SDC中间层的LSCM阳极显示出更小的比表面电阻和极化过电位;在800℃H2气氛下,含有SDC中间层的LSCM阳极的比表面电阻为0.76Ω.cm2,与单层LSCM阳极相比下降了72.1%,阳极极化过电位(电流密度为0.05A/cm2)下降了70.4%;SDC中间层的加入会导致热膨胀不匹配率的略微增大。     

采用质量三角形模型估算SrTiO3-La0.3Sr0.7TiO3-(La0.3Sr0.7)0.93TiO3体系中固溶体电导率

通过质量三角形模型计算了SrTiO3--La0.3Sr0.7TiO3--(La0.3Sr0.7)0.93TiO3三元体系中固溶体在100～900℃温度范围内的电导率,得到了等电导率图.对典型组分进行了实验验证,实验值和理论计算符合较好,说明质量三角形模型可以用于混合导体材料电导率的预报.     

锰氧化物La0.67Ca0.33Mn0.9A0.1O3的正电子湮没研究

采用固相反应法制备了La0.67Ca0.33Mn0.9A0.1O3(其中A为Cr、Co、Fe、Al、Cu)系列Mn位替代的氧化物样品;利用正电子湮没对该系列样品的结构缺陷进行了分析,结果表明:τ1的变化范围不大,表明样品主要受大尺寸点缺陷的影响,τ2的变化比较明显,说明样品内存在一定数量的空洞及微空洞等缺陷.类比合金中正电子长寿命与缺陷簇之间的关系,估算了元素替代后样品的缺陷半径大小,可能大的空位团簇、位错和晶界在样品中起着重要作用.按Cr、Co、Fe、Al、Cu的掺杂顺序,平均寿命τavg逐渐增加,而电子密度ne则逐渐减小.说明元素掺杂引起锰离子局域环境的改变,样品中的铁磁与反铁磁作用的相互竞争及样品内部电子局域化所形成的极化行为等因素的影响,导致了正电子寿命各参数的变化.     

高温高压下N2和CO2对CH4/C2H6/C3H8混合气抑爆效果研究

油田伴生气经常会发生燃爆事故,为提升采油过程的安全性,需研究N₂与CO₂在井筒高温高压条件下的抑爆效果. 目前对于高温高压条件下固定可燃气体积分数,不同体积分数N₂和CO₂对爆炸特性影响的研究较少. 对40 °C,初始压力0.5、1.0、2.0 MPa,不同N₂和CO₂体积分数下CH₄/C₂H₆/C₃H₈混合气到达最大爆炸超压的时间、最大爆炸超压和爆燃指数K_G进行了相关研究,分析了不同初始压力和2种惰性气体对爆炸特性参数的影响. 试验结果表明:不同初始压力下N₂和CO₂各自的惰化机理相同;CO₂的惰化效果优于N₂且存在最优点,该点之前CO₂的惰化效果与N₂相比优势逐渐增强,由化学作用占主导地位,该点之后化学作用已达到最大效果,因此CO₂的惰化效果虽仍强于N₂,优势却逐渐减小.      

Single-negative properties of Ba2Co1.8Cu0.2Fe12O22 and Ba3Co2Fe23.4Zn0.6O41 hexagonal ferrites

The electromagnetic properties of Ba₂Co_1.8Cu_0.2Fe₁₂O₂₂ (Co₂Y) and Ba₃Co₂Fe_23.4Zn_0.6O₄₁ (Co₂Z) were studied by measuring microwave scattering parameters. In the transmission spectra of Ba₂Co_1.8Cu_0.2Fe₁₂O₂₂, a forbidden band emerges due to ferromagnetic resonance, and the permeability will turn to negative in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequency. In the complex permittivity spectra of Ba₃Co₂Fe_23.4Zn_0.6O₄₁, the negative permittivity can be obtained due to dielectric resonance. Therefore, Co₂Y and Co₂Z can be used to construct left-handed materials possessing negative permeability and negative permittivity simultaneously.     

Lead-bismuth-free piezoceramics （Na0.5K0.44Li0.06）Nb0.95Sb0.05O3-Na5.6Cu1.2Sb10O29

Newly developed sintering aid Na5.6Cu1.2Sb10O29 (NCS) and lead-bismuth-free piezoceramics (Na0.5K0.44Li0.06) Nb0.95Sb0.05O3 (NKLNS) were prepared by the conventional solid state reaction. The effects of sintering aid NCS on the electrical properties of NKLNS were investigated. It was found that the addition of a proper amount of sintering aid NCS to NKLNS is effective not only on improving the density and the piezoelectric activity, but also on reducing the dielectric loss of NKLNS. The NKLNS doped with 0.4 mol% NCS has a piezoelectric constant d33 as high as 261pC/N and an electromechanical coupling factor k33 above 60%. These results show that NCS-doped NKLNS is a promising and practicable candidate for lead-bismuth-free piezoceramics.     

Crystallization Mechanism of Na2O-CaO-Al2O3-SiO2-F- Glass Containing Cr2O3

The effect of Cr₂O₃ on the nucleation and crystallization of Na₂O-CaO-Al₂O₃-SiO₂-F- glass has been investigated by means of ESR(Electron Spin Resonance), SEM(Scanning Electron Microscope), EDS(Energy Dispersive Specrometer) and so on. Computer pattern recognition is applied to optimize the heat-treatment schedules. The experimental results show that the base glass containing more than 1.5 % (mass fraction) Cr₂O₃ can be nucleated internally and converted to spheroidal crystal glass materials. The spheroidal crystal consisted of fibrous wollastonite crystals radiating from a center. The residual glass phase filled in the interstices between the fibers and between the spherulites. During heat treatment process, the valence states ofchromium changed from Cr6- to Cr3-, and the Cr-spinel solidsolution [CaCr₂O₄] precipitated followed this valence change. At the primary stage of crystallization, the Cr-spinel could act as a nucleating center on which the principal or}stalline phase β-CaSiO₃ grew epitaxially.     

二维磁性NbSi2N4-WSi2N4-NbSi2N4异质结的光生电流效应

采用量子输运方法研究了二维(2D)磁性NbSi₂N₄-WSi₂N₄-NbSi₂N₄面内异质结的光生电流效应.该异质结具有C2v非空间反演对称性,在可见光范围内,用线偏光垂直及倾斜照射时,均能激发显著的光生电流效应,产生自旋极化且偏振敏感的光电流.光电流与偏振角(θ)和入射角(α)均为余弦依赖(cos(2θ),cos(2α))关系.两种照射方式下均能产生纯自旋流及完全自旋极化的光电流.在垂直照射时,能取得完美的自旋阀效应.这些结果表明,二维磁性NbSi₂N₄-WSi₂N₄-NbSi₂N₄异质结在低能耗自旋电子学及低维光电探测领域具有应用潜力.     

层状化合物K0.81Li0.27Ti1.73O4的合成

研究以K₂CO₃,Li₂CO₃和TiO₂为反应原料合成层状钛酸盐K_0.81Li_0.27Ti_1.73O₄过程中合成条件对产物的影响. 结果表明: 反应温度在
1 000~1 200 ℃, 反应原料配比为n(K₂CO₃) ∶n(Li₂CO₃) ∶n(TiO₂)=(0.405~0.42) ∶(0.135~0.165) ∶1.73时, 均可以得到产物K_0.81Li_0.27Ti_1.73O₄, 延长反应时间及升高反应温度均有利于产物的生成; 在1 200 ℃高温条件下, 使用刚玉坩埚为反应容
器时, 最佳的反应条件是： 反应温度为1 100 ℃, 反应原料配比为n(K₂CO₃) ∶n(Li₂CO₃) ∶n(TiO₂)=0.405 ∶0.135 ∶1.73, 反应24 h.     

纳米Fe2O3-Al2O3复合材料的制备

采用溶胶-凝胶表面包覆法制备了纳米Fe₂O₃-Al₂ O₃复合材料, 利用X射线衍射和透射电镜对样品的物相、 粒度和形貌进行了研 究. 结果表明, α-Fe₂O₃掺杂降低了Al₂O₃相变温度, 在900 ℃可以得到稳定的α-Al₂O₃相.