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纳米酚醛气凝胶材料高温热物性参数辨识方法

北京航空航天大学学报 2023年第1期49卷 92-99页

作者：张红军李海群康宏琳罗金玲北京空天技术研究所北京100074

临近空间高超声速飞行器大面积区域可能广泛采用纳米酚醛气凝胶(IPC)材料,获取高超声速气动加热作用下IPC材料的高温热物性参数,对于高超声速飞行器热防护系统的精细化设计具有重要的意义。考虑烧蚀效应的材料高温热物性参数辨识方法研... 详细信息

临近空间高超声速飞行器大面积区域可能广泛采用纳米酚醛气凝胶(IPC)材料,获取高超声速气动加热作用下IPC材料的高温热物性参数,对于高超声速飞行器热防护系统的精细化设计具有重要的意义。考虑烧蚀效应的材料高温热物性参数辨识方法研究,基于Ablation Workshop烧蚀热响应标准算例对高温热物性参数辨识方法进行验证,计算结果表明:热物性参数辨识分析方法计算精度较高;通过带分层温度/烧蚀传感器的IPC材料电弧风洞试验,得到典型来流状态下不同厚度IPC材料内部的温度分布及热解厚度分布数据,通过辨识获得高温烧蚀条件下IPC材料热导率随温度的变化关系,IPC材料原始层热导率在温度低于800 K时随温度缓慢上升(热导率维持在0.1 W/(m·K)以下),之后材料热解使得热导率发生突变,碳化层热导率在温度高于800 K时随着温度的上升急剧增大,到1300 K左右时上升到0.17 W/(m·K)。

关键词：纳米酚醛气凝胶高温热物性参数辨识方法分层温度传感器烧蚀传感器

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基于高温瞬态热响应的石英窗口导热系数反演

航空动力学报 2022年第4期37卷 755-764页

作者：石宇夏新林陈学王秦阳康宏琳哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 中国航天科工集团有限公司第三研究院北京空天技术研究所北京100074

提出一种利用高温加热下瞬态热响应信息来同时反演石英窗口在不同温度下导热系数的方法。结合实验测试过程,首先建立石英窗口-石墨板-石英窗口三明治结构高温非灰体辐射-导热耦合传热模型。再通过实际测试温度响应结果和材料光谱辐射特... 详细信息

提出一种利用高温加热下瞬态热响应信息来同时反演石英窗口在不同温度下导热系数的方法。结合实验测试过程,首先建立石英窗口-石墨板-石英窗口三明治结构高温非灰体辐射-导热耦合传热模型。再通过实际测试温度响应结果和材料光谱辐射特性参数,构建石英窗口导热系数的遗传算法反演辨识模型。采用1100 K加热条件下实验数据,反演辨识获得了常温至1100 K石英窗口导热系数介于1.35~2.58 W/(m·K),并拟合出高温导热系数关联式。结果表明:该材料辐射对导热系数影响随温度升高而增大,在1100 K下辐射影响占比16.12%。最终通过变工况的高温传热过程测试,验证了方法的可靠性及导热系数数据的准确性。

关键词：石英窗口瞬态热响应导热系数辐射-导热耦合传热非灰体

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纳米酚醛气凝胶材料高温热物性参数辨识研究

北京航空航天大学学报 2021年

作者：张红军李海群康宏琳罗金玲北京空天技术研究所

临近空间高超声速飞行器大面积区域可能广泛采用纳米酚醛气凝胶(inorganic-organic hybrid phenolic composites，IPC)材料，获取高超声速气动加热作用下IPC材料的高温热物性参数对于高超声速飞行器热防护系统的精细化设计具有重要的意... 详细信息

临近空间高超声速飞行器大面积区域可能广泛采用纳米酚醛气凝胶(inorganic-organic hybrid phenolic composites，IPC)材料，获取高超声速气动加热作用下IPC材料的高温热物性参数对于高超声速飞行器热防护系统的精细化设计具有重要的意义。开展了考虑烧蚀效应的材料高温热物性参数辨识方法研究，基于Ablation Workshop烧蚀热响应标准算例对高温热物性参数辨识方法进行了验证，计算结果表明所发展热物性参数辨识分析方法计算精度较高；通过带分层温度/烧蚀传感器的IPC材料电弧风洞试验，获得了典型来流状态下不同厚度IPC材料内部的温度分布以及热解厚度分布数据，通过辨识掌握了高温烧蚀条件下IPC材料热导率随温度的变化关系，其中IPC材料原始层热导率在800K以前随温度缓慢上升（热导率维持在0.1W/(m·K)以下），之后材料热解使得热导率发生突变，碳化层热导率在800K之上随着温度的上升急剧增大，到1300K左右时上升到0.17W/(m·K)。

关键词：纳米酚醛气凝胶材料高温热物性参数辨识方法分层温度传感器烧蚀传感器

壁面催化效应对气动热影响的高焓激波管测热试验研究

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空天技术 2023年第3期2023卷 30-39页

作者：张红军李海群康宏琳罗金玲方芳北京空天技术研究所空天飞行技术全国重点实验室中国航天科工飞航技术研究院创新研究院

随着高超声速飞行器的快速发展，高焓来流条件下壁面催化效应对气动加热的影响是热防护系统设计中不可忽视的一个重要问题。针对高温/壁面催化效应对高超声速飞行器前缘气动热的影响开展了激波管测热试验研究，通过在试验模型表面溅射Cu... 详细信息

随着高超声速飞行器的快速发展，高焓来流条件下壁面催化效应对气动加热的影响是热防护系统设计中不可忽视的一个重要问题。针对高温/壁面催化效应对高超声速飞行器前缘气动热的影响开展了激波管测热试验研究，通过在试验模型表面溅射Cu和Al2O3涂层来模拟催化和非催化边界条件，获得了典型飞行空域、速域条件下壁面材料催化特性对前缘驻点区域气动热环境的影响规律，其中壁面催化效应对气动加热有显著的影响，溅射Cu涂层的全催化热流比非催化热流要高25%以上。数值模拟分析表明，试验来流条件下波后氧分子存在着较为显著的离解现象，使得不同催化特性的涂层对前缘区域气动热有较为显著的影响。

关键词：壁面催化效应激波管测热试验高焓非平衡高超声速飞行器

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涂层材料瞬态传热实验与导热系数辨识

航空动力学报 2023年第4期38卷 777-786页

作者：陈学卢国鹏孙创夏新林王秦阳康宏琳哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 中国航天科工集团有限公司第三研究院北京空天技术研究所北京100074

针对涂层-基体一体化的双层结构,为测试评估其中涂层材料的导热性能,提出基于瞬态平面热源法(transient plane source,TPS)的涂层材料导热系数反演辨识方法。根据Hot-Disk实验测试原理,建立基体-涂层-探头整体的二维非稳态传热模型;结... 详细信息

针对涂层-基体一体化的双层结构,为测试评估其中涂层材料的导热性能,提出基于瞬态平面热源法(transient plane source,TPS)的涂层材料导热系数反演辨识方法。根据Hot-Disk实验测试原理,建立基体-涂层-探头整体的二维非稳态传热模型;结合测量过程中的瞬时温升数据信息,采用粒子群优化算法反演辨识获得涂层材料的导热系数;并通过实验和数值模拟论证了上述方法的可靠性。结果表明:该测量方法能够有效获得涂层导热系数,测试反演的数值偏差小于4.0%。最后,实际测量和反演辨识获得了一种涂层材料常温至773 K的导热系数,随温度提高呈现增大趋势,数值范围为0.18~0.29 W/(m·K)。

关键词：涂层导热系数瞬态平面热源法(TPS) 二维非稳态传热模型粒子群算法反演辨识

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高超声速流动湍流模式评估

北京航空航天大学学报 2011年第8期37卷 907-911页

作者：耿云飞阎超徐晶磊康宏琳北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

选取了超声速二维膨胀-压缩拐角和高超声速双椭球绕流作为基准流动,考察了几种当前CFD(Computational Fluid Dynamics)工程应用较流行的湍流模式:BL(Baldwin-Lomax)模式、SA(Spalart-Allmaras)模式、k-ω模式以及SST(Shear-Stress Transport)模式,通过数值计算结果和实验结果的对比及分析,对有关的湍流模式进行了评估,得到一些有意义的结论,并指出受流动可压缩效应的影响,计算高超声速湍流壁面热流时要对现有的湍流模式进行相应的可压缩修正。

关键词：高超声速湍流模式可压缩修正计算流体力学

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典型气动问题试验方法研究的综述

空气动力学学报 2014年第5期32卷 600-609页

作者：罗金玲周丹康宏琳王济康北京空天技术研究所北京100074

吸气式高超声速飞行器机体与推进系统高度一体化,飞行器内外流场复杂及相互影响,地面试验模拟技术难度大,有必要开展风洞试验方法研究。本文简要分析了吸气式高超声速飞行器的主要气动问题和试验需求。针对机体/推进一体化性能试验、边... 详细信息

吸气式高超声速飞行器机体与推进系统高度一体化,飞行器内外流场复杂及相互影响,地面试验模拟技术难度大,有必要开展风洞试验方法研究。本文简要分析了吸气式高超声速飞行器的主要气动问题和试验需求。针对机体/推进一体化性能试验、边界层强制转捩试验与尖锐前缘电弧风洞等三类典型试验,梳理了国内外相关风洞试验的研究思路,提出了上述三类典型风洞试验应模拟的参数,对地面试验难以模拟的重要参数进行了影响分析。根据现有试验设施的模拟能力,总结了三类典型风洞试验方法,并提出了机体/推进一体化性能数据准确获取的有效方法。

关键词：高超声速飞行器气动性能尖锐前缘边界层强制转捩风洞试验方法

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脉冲液体射流泵性能的理论分析及数值计算

水泵技术 2005年第4期 16-19页

作者：康宏琳姚凯文陆宏圻北京航空航天大学航空科学工程学院 100083 武汉大学动力与工程学院 430072

推导了以往复泵为脉冲发生装置的脉冲液体射流泵准二维性能方程及其时均性能方程,导出无因次惯性水头及惯性力项便于计算的表达式,并对脉冲液体射流泵时均性能进行了数值计算,计算结果与试验数据基本吻合,将数值计算的模拟曲线与恒定液... 详细信息

推导了以往复泵为脉冲发生装置的脉冲液体射流泵准二维性能方程及其时均性能方程,导出无因次惯性水头及惯性力项便于计算的表达式,并对脉冲液体射流泵时均性能进行了数值计算,计算结果与试验数据基本吻合,将数值计算的模拟曲线与恒定液体射流泵性能曲线进行对照,证明采用脉冲射流作为工作动力能够大幅提高射流泵的效率。

关键词：脉冲液体射流泵数值计算时均性能方程惯性力项惯性水头工作动力流动机理

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两种手形对游泳推进效率影响的数值模拟

北京航空航天大学学报 2006年第4期32卷 481-483,498页

作者：康宏琳袁武高瑞泽阎超北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

针对采用何种手形游泳能产生较高的推进效率,运用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)方法,建立了国内某女运动员手掌和前臂在五指并拢和五指分开两种手形的三维非结构网格模型;计算了90°攻角划水时两种不同手形的手掌和... 详细信息

针对采用何种手形游泳能产生较高的推进效率,运用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)方法,建立了国内某女运动员手掌和前臂在五指并拢和五指分开两种手形的三维非结构网格模型;计算了90°攻角划水时两种不同手形的手掌和前臂在不同来流速度下的推进阻力、推进升力及其系数值,依据计算结果对手周围的流场进行了分析,研究了不同手形对游泳推进效率的影响.结果表明压差阻力是推进阻力的主要组成部分,在90°攻角划水时五指并拢具有更高推进效率.

关键词：计算流体力学游泳手形推进力