固体火箭发动机喷管烧蚀控制机制判别新方法

合理的固体火箭发动机喷管烧蚀控制机制判别方法能提高烧蚀率计算的精度.基于H2O和CO2与C反应具有不同的化学反应常数,综合考虑了壁面温度和燃气氧化组分浓度对烧蚀率的影响,提出了一种判别烧蚀控制机制的新方法.应用该判别方法对喷管喉忖烧蚀问题进行了数值模拟.计算结果表明,本文采用的计算方法得到的烧蚀率小于按扩散速率控制和双控制计算得到的烧蚀率,且与试验结果更接近.同时指出燃气中由H2O引起的烧蚀率是导致喷管喉忖烧蚀的主要原因.     

蓄压式燃气发生器内弹道分析与预计

针对我国姿态控制和轨道控制液体火箭发动机推进荆输送系统，围绕蓄压式燃气发生器内弹道预计开展研究。探讨了喷管在超临界状态和亚临界状态下其内部燃气流动的变化规律；分析了燃气发生器工作结束后在对流换热和稳态导热条件下燃气发生器和储气瓶内高温燃气与外界环境的换热过程；编写了内弹道计算程序，在试验论证的基础上，表明该程序可初步预计蓄压式燃气发生器内弹道性能。     

固体火箭发动机点火瞬间流固耦合综述

流固耦合是流体力学与固体力学交叉而产生的一门新兴力学分支,它主要研究固体在流场作用下的各种力学行为以及固体变形或运动与流场的相互作用规律．20世纪90年代,美国“大力神4”助推发动机首发试验失败后,固体火箭发动机点火过程中的流固耦合现象逐渐被研究人员所认识,并在实际应用中迅速发展．本文针对流固耦合在固体火箭发动机上的应用进行了归纳和总结,分别从点火燃气流动、药柱变形和实验研究三个方面综述了国内外的发展现状与趋势．以此为基础,初步探讨了我国开展固体发动机点火瞬间流固耦合研究的方法,为固体发动机装药设计提供了一定参考．     

摩擦阻力对水蒸气超音速流动自发凝结的影响

建立了一维有摩擦损失条件下的喷管内水蒸气超音速流动自发凝结数学模型,对水蒸气在喷管内的超音速流动自发凝结过程进行了数值计算,结果表明,模拟结果与相关文献实验结果基本一致．利用上述数值模型系统研究了摩擦阻力对水蒸气超音速流动自发凝结的影响,结果发现摩擦阻力的大小对喷管内水蒸气超音速流动自发凝结参数有着直接影响,在喷管设计过程中,准确考虑流动阻力的影响对于保证喷管的工作性能是重要的．     

孔隙介质中应力波传播机制的实验研究

采用活性粉末混凝土和聚苯乙烯材料研制了具有与天然砂岩相似孔隙分布特征和物理力学性质的孔隙体模型,通过不同孔隙率模型的SHPB冲击实验和CT扫描实验观察和分析了孔隙体中应力波的传播特性以及传播过程中内部孔隙和固体介质的变化．研究表明：1）孔隙率显著影响应力波的传播特征．相同应变率时,孔隙率越大,反射波幅越大、波峰越多、透射波幅越小;孔隙率降至5％时反射波接近于单峰;应变率越高上述现象越明显;2）孔隙体的能量耗散率WJ／W1随孔隙率增加而线性增加,WJ／W1对应变率较敏感;3）应力波传播性质和能量耗散行为的差异与孔隙的演化机制有关．孔隙率低于10％时内部机制表现为固体介质破裂或形成新孔隙,应力波能量主要被消耗形成新开裂面或新孔隙,原有孔隙变形不大．此过程中应变率对改变孔隙形状的作用不明显;孔隙率高于15％时孔隙演化机制与应变率有关,低应变率时仍以固体介质开裂或形成新孔隙为主,但新增开裂面或新孔隙的数量相对较少;高应变率时内部结构变化同时存在固体介质开裂和孔隙变形两种机制,其中孔隙变形占较大比例,应力波能量大部分被消耗于孔隙变形,表明只有在高孔隙率和高应变率条件下内部孔隙才会发生明显的变形．孔隙离心率e可以较好地刻画应力波作用下孔隙的变形．     

天问一号火星探测器气动热防护系统设计与实现

本文采用基于热解层模型的烧蚀热响应计算方法,对轻质防热材料的烧蚀机理进行分析,预测了防热材料在火星气动热环境下的烧蚀、热解及传热特性.开展地面风洞试验设计,获取了多状态下的防热材料烧蚀数据.通过与地面试验数据的比对分析,对烧蚀传热计算模型中的不确定性参数进行了修正,最终确定了气动热防护系统的设计状态.飞行任务表明,天问...     

飞秒激光辐射材料的Coulomb爆炸烧蚀理论模型研究

摒弃了离子静止假设和飞秒时间尺度内电子、离子的温度概念,以及基于电子、离子温度概念的双温模型,采用动力论的Vlasov方程描述电子、离子在飞秒时间尺度下非平衡态输运过程,建立了飞秒激光辐射材料的Coulomb爆炸微观烧蚀理论模型,并对其进行了数值模拟分析,在此基础上,定量分析了自洽电场导致的材料表面层Coulomb爆炸的机理及飞秒激光参数对材料表面烧蚀的影响,理论模型计算的烧蚀深度与实验吻合的较好,结果表明在绝缘体材料表面层产生的静电自洽电场强度远大于金属材料与半导体材料,绝缘体材料表层更易发生Coulomb爆炸烧蚀现象．     

内源性硫化氢与皮质发育障碍模型大鼠认知功能损害的相关性研究。

目的探讨皮质发育障碍DCDs（disorders of cortical development）模型鼠的认知功能与H2s的变化关系。方法用1射线照射孕15d Wistar大鼠,制作DCDs模型。采用Morris水迷宫法测试P30（出生后30天）、P60、P90F1代DCDs模型鼠和对照组大鼠的学习能力和空间记忆能力。用敏感硫电极法检测大鼠血液及海马组织中H2s浓度。用亚甲基蓝法测定大鼠海马神经元细胞胱硫醚,B-合酶CBS（cystathionine。beta-synthase）酶活性。结果水迷宫实验：P60、P90模型组大鼠较正常对照组潜伏期明显延长（P〈0．05）,且随月龄增加潜伏期越长。P60、P90模型纽大鼠较对照组血液也s浓度分别降低6．5、11．5μmol,／L、海马组织H2s含量分别减少3．2、5．6μLmol／L．mg,海马组织神经元细胞CBS酶活性降低24．94、34．46μmol／L．g．min。P30模型组与对照组的各项变化不明显。结论DCDs模型鼠脑内H,S含量及海马组织神经元细胞CBS酶活性降低,内源性H2s降低与DCDs认知功能损害可能具有相关性,并为治疗皮质发育障碍的认知功能损害可能提供治疗途径。     

EDA介质中地震波速度、衰减与品质因子方位异性研究

通过考察EDA介质中应力应变关系 ,建立了EDA介质中考虑非弹性效应的地震波动方程组 .其中 ,裂隙引起的非弹性效应体现在波动方程组中位移分量关于时间t的三次导数项上 .通过平面波位移函数解 ,研究了EDA介质中地震波速度、衰减与品质因子Q值的方位各向异性 ,并分别对干裂隙与饱含水裂隙两种情形下EDA介质中地震波速度、衰减与Q值随波频率与传播方向的变化关系进行了探讨 .研究结果说明 ,裂隙的存在以及裂隙内所含物质内容对地震波速度、衰减与Q值及其各向异性特别是两类qS波衰减或品质因子比值具有重要的影响 ;低频时 ,EDA弹性效应占主导地位 ;高频时非弹性效应愈加不可忽略 .     

表面催化特性对火星进入气固耦合热效应的影响研究

高超声速进入火星大气层过程特殊且复杂的高温真实气体效应及气固界面热化学作用给火星进入器耦合气动热环境的精准预测带来巨大挑战.针对火星进入气固耦合问题,建立非平衡气动热环境和结构热响应的耦合计算方法,开展进入器防热大底高超声速非平衡气动加热和结构传热的耦合计算分析,获得了典型弹道点上气固界面非平衡热化学作用对耦合加热的影响规律.耦合分析表明,壁温梯度所致的对流热流和组分扩散热流均对高超声速非平衡气动加热有较大影响;当前耦合计算状态下组分扩散热流占总热流的主要部分,尤其CO2部分影响最大;所计算的热防护系统能够有效阻止气动热向舱内传递,防隔热性能良好,表面热流与辐射散热可快速趋于局部热辐射平衡,可采用辐射平衡壁面条件解耦模拟气动热环境;完全非催化/完全催化壁面热流随耦合时间逐渐降低,但有限速率催化热流因界面非平衡热化学效应而先增后降;壁面热流与壁温的线性度因界面非平衡热化学所致扩散热流的引入而减弱.