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表面改性对铁基非晶合金微波吸收性能的影响

表面技术 2024年第12期53卷 230-239页

作者：钟宇峰殷陶曾国勋吴起白张海舒畅广东工业大学材料与能源学院广州510000

目的旨在调节铁基非晶合金(IAA)粉体复合材料的微波吸收性能。方法先在铁基非晶合金粉体表面采用磁控溅射局部覆盖铝膜,再使用KH560硅烷偶联剂对粉体进行绝缘包覆。通过XRD、SEM和FT-IR分别对粉体进行材料表征,采用VSM和传输反射法分别... 详细信息

目的旨在调节铁基非晶合金(IAA)粉体复合材料的微波吸收性能。方法先在铁基非晶合金粉体表面采用磁控溅射局部覆盖铝膜,再使用KH560硅烷偶联剂对粉体进行绝缘包覆。通过XRD、SEM和FT-IR分别对粉体进行材料表征,采用VSM和传输反射法分别测试样品的电磁性能。结果镀铝后铁基非晶合金粉体的复介电常数实部εʹ提高了56.1%,复介电常数虚部εʺ提高了132.4%。绝缘包覆后铁基非晶合金粉体的εʹ降低变为铁基非晶合金的32.6%,εʺ变为铁基非晶合金的25.1%。镀铝再包覆KH560的铁基非晶合金粉体的εʹ和εʺ则分别变为铁基非晶合金的43.5%和36.6%,其复介电常数实部和虚部比镀铝后的样品低,比单纯用KH560包覆后的样品高,显示出镀铝可补偿因KH560绝缘包覆而带来的介电损耗能力下降,有利于调节KH560绝缘包覆的粉体材料的电磁性能。结论对铁基非晶合金粉体的绝缘包覆,改善了相应材料的高频吸收性能,但牺牲了其低频吸收性能,为了弥补这个不足,提出在铁基非晶合金粉体表面局部覆盖铝膜,再进行绝缘包覆,期望在绝缘包覆后,粉体仍有较高的介电损耗能力,达到调节材料中低频电磁波吸收能力的目的。样品模拟反射率曲线显示,样品厚度在2~3 mm时,铁基非晶合金/Al/KH560样品最低峰对应频率低于铁基非晶合金/KH560的相应峰位,铁基非晶合金粉体表面镀铝可明显改善其复合材料的低频微波吸收特性。

关键词：铁基非晶合金磁控溅射镀铝硅烷偶联剂微波吸收

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不同粒径石蜡微胶囊悬浮液的传热性能研究

功能材料 2024年第9期55卷 9149-9156,9177页

作者：邓卓夫贾莉斯陈颖莫松平王智彬黄志豪广东工业大学材料与能源学院广州510006

石蜡微胶囊悬浮液(MEPCMS)是石蜡微胶囊与传热流体混合形成的一种新型功能材料,依靠胶囊固-液相变吸收大量潜热的特性而具有强化传热能力,在电子电器、航空航天、新能源等领域的应用前景广阔。本文尝试从胶囊粒径入手,寻找促进MEPCMS安... 详细信息

石蜡微胶囊悬浮液(MEPCMS)是石蜡微胶囊与传热流体混合形成的一种新型功能材料,依靠胶囊固-液相变吸收大量潜热的特性而具有强化传热能力,在电子电器、航空航天、新能源等领域的应用前景广阔。本文尝试从胶囊粒径入手,寻找促进MEPCMS安全高效传热的可靠途径。研究以正十八烷(C18)作芯材、三聚氰胺甲醛树脂(MF)作壁材,采用原位聚合法合成了粒径均匀的石蜡微胶囊;采用分散剂手段将胶囊添加进去离子水,获得了分散稳定的MEPCMS。在此基础上,围绕不同粒径MEPCMS的管内传热性能展开研究。结果表明,减小粒径是提升MEPCMS传热性能的有效途径。MEPCMS的粒径从20.0μm减小至2.6μm,其流动传热的平均努塞尔数(Nu)增加约20.3%,传热通道的温升降低约33.0%。

关键词：石蜡微胶囊微胶囊悬浮液颗粒粒径分散稳定性流动传热

燃料电池燃气涡轮航空混合推进系统总体性能及匹配分析

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航空学报 2024年第10期45卷 160-173页

作者：姬志行王占学程莉雯秦江刘禾西北工业大学动力与能源学院西安710000 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

为大幅减小发动机耗油率,降低碳排放,提升飞机续航能力,提出了基于碳氢燃料的燃料电池燃气涡轮航空混合推进系统,通过预重整和高温燃料电池实现碳氢燃料的电化学利用并避免传统氢燃料电池飞机储氢困难、体积能量密度小的问题,另一方面,... 详细信息

为大幅减小发动机耗油率,降低碳排放,提升飞机续航能力,提出了基于碳氢燃料的燃料电池燃气涡轮航空混合推进系统,通过预重整和高温燃料电池实现碳氢燃料的电化学利用并避免传统氢燃料电池飞机储氢困难、体积能量密度小的问题,另一方面,利用燃气涡轮增加燃料电池功率密度,减小其体积和质量。以MQ-1无人机为匹配对象,通过建立推进系统质量和热力学性能模型,对混合系统进行了部件参数匹配分析。随着燃料利用率减小,燃料电池极化减小,换热器平均换热温差增加,因而混合推进系统质量急剧下降,耗油率大幅上升,该航空混合系统质量与总效率的优化方向相反。随压比增加,燃料电池功率和质量增加幅度较大,导致飞机载油量降低,但在燃料电池电流密度为常数时,对燃料电池和混合系统效率影响较小。设计条件下,混合系统中燃料电池和换热器占据混合系统质量的主要部分,超过70%。相比原型内燃机动力,混合推进系统质量约增加40%,但热效率可提高约111%。此外,混合推进系统可满足飞机在爬升阶段和巡航阶段的功率需求,装备该动力的无人机续航时间可提高97%。

关键词：燃料电池低碳航空混电飞机氢能动力性能匹配长航时

磷杂菲-厚朴酚基环氧低聚物的合成及其固化树脂阻燃性能

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复合材料学报 2024年

作者：谢煜彬胡国梁张笑晴雷彩红广东工业大学材料与能源学院

商用环氧树脂主要由不可再生的石油基原料制得，且存在易燃、离火不自熄的问题，限制了它在电子电气和轨道交通等领域的广泛应用。因此，以生物质化合物厚朴酚、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物 (DOPO)和环氧氯丙烷为原料，合成... 详细信息

商用环氧树脂主要由不可再生的石油基原料制得，且存在易燃、离火不自熄的问题，限制了它在电子电气和轨道交通等领域的广泛应用。因此，以生物质化合物厚朴酚、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物 (DOPO)和环氧氯丙烷为原料，合成了一种磷杂菲-厚朴酚基环氧低聚物（ED-0.5），并以4，4’-二氨基二苯基甲烷（DDM）为环氧固化剂，制备高阻燃效率的环氧固化树脂（ED-0.5/DDM）。通过FTIR、NMR表征了其化学结构，利用DSC和TGA研究了环氧固化树脂的固化动力学和热稳定性，采用极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热仪探究了环氧固化树脂的阻燃性能，通过TG-FTIR 和SEM分别对固化物热解气相组成和燃烧后残炭形貌结构进行了分析，探究其阻燃机制。结果表明，ED-0.5/DDM树脂热稳定性和热机械性能均优于传统双酚A环氧树脂，固化反应活化能略高。ED-0.5/DDM环氧固化树脂极限氧指数（LOI）可达到52.5%，UL-94测试达到V-0等级，热释放速率峰值和总热释放量分别降低 70.9%和58.2%，残炭增加1565.2%。ED-0.5/DDM环氧固化树脂可通过捕获猝灭自由基，产生大量不燃气体，形成致密炭层，发挥气相和凝聚相协同阻燃作用。

关键词：环氧低聚物厚朴酚磷杂菲阻燃机制

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非共沸工质分液板式冷凝器实验研究

化工进展 2024年

作者：蔡楷楠陈健勇陈颖罗向龙梁颖宗何嘉诚广东工业大学材料与能源学院

将“分液冷凝”应用于板式冷凝器中，并采用非共沸工质R134a/R245fa作为制冷剂，分别研究了工质流量、泡点温度以及工质组分（质量分数比）对分液板式冷凝器换热性能的影响，并与普通板式冷凝器进行对比，揭示非共沸工质在分液板式冷凝... 详细信息

将“分液冷凝”应用于板式冷凝器中，并采用非共沸工质R134a/R245fa作为制冷剂，分别研究了工质流量、泡点温度以及工质组分（质量分数比）对分液板式冷凝器换热性能的影响，并与普通板式冷凝器进行对比，揭示非共沸工质在分液板式冷凝器中的热力性能。研究结果表明：低沸点工质在非共沸工质中的占比越高，气液分离的效果越好，分液效率最高可达到99.74%；“气液分离”可有效调节非共沸工质的组分，经过“气液分离”后低沸点工质在非共沸工质中的占比会提高；与普通板式冷凝器相比，分液板式冷凝器传热系数提高了5.6%～46.9%，并且与工质流量成反比，与泡点温度成正比；压降降低了12.6%～44.3%，且受工质流量、泡点温度的影响较小，低沸点工质在非共沸工质中的占比越高，压降越小。

关键词：非共沸工质分液冷凝两相流传热压降

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对转开式转子气动设计方法

航空动力学报 2024年第1期39卷 133-144页

作者：王启航周莉王占学西北工业大学动力与能源学院西安710129

提出一种基于升力线理论的对转开式转子(contra-rotating open rotor,CROR)气动设计方法。以推力为设计目标,基于拉格朗日乘子法构建气动设计控制方程组。考虑高飞行马赫数对流动特征的影响,根据激盘模型,采用一道正激波模拟转子的增压... 详细信息

提出一种基于升力线理论的对转开式转子(contra-rotating open rotor,CROR)气动设计方法。以推力为设计目标,基于拉格朗日乘子法构建气动设计控制方程组。考虑高飞行马赫数对流动特征的影响,根据激盘模型,采用一道正激波模拟转子的增压过程。完成速度场预测后,利用压气机三维造型方法完成初始设计。初始设计完成后,对翼型折转角进行修正从而满足目标推力。研究表明,整个设计过程中只需2次计算流体力学(CFD)计算与再设计便可满足目标推力,所需翼型折转角修正量为−0.486°,设计结果的推力与目标推力的相对误差为−0.32%,设计方法高效且具有高的设计精度。

关键词：对转开式转子升力线理论涡格模型拉格朗日乘子法落后角模型

弯曲/倾斜静叶对涡轮单音噪声影响的数值分析

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航空学报 2024年第10期45卷 174-186页

作者：向康深陈伟杰连健欣乔渭阳西北工业大学动力与能源学院西安710129

以GE E3低压涡轮末级为研究对象,采用经过实验验证的流场/声场混合模型对弯曲静叶(−30°~30°)、倾斜静叶(−15°~15°)和部分角度下弯曲/倾斜组合静叶对涡轮气动性能和尾迹干涉单音噪声及位势干涉单音噪声的影响规律进行了研究。同时,... 详细信息

以GE E3低压涡轮末级为研究对象,采用经过实验验证的流场/声场混合模型对弯曲静叶(−30°~30°)、倾斜静叶(−15°~15°)和部分角度下弯曲/倾斜组合静叶对涡轮气动性能和尾迹干涉单音噪声及位势干涉单音噪声的影响规律进行了研究。同时,从流场和声场角度初步分析了弯曲/倾斜静叶的降噪机制。结果表明:孤立的大弯曲和大倾斜静叶有利于提高涡轮级效率,两者组合静叶甚至可能出现“1+1>2”的效率收益,而相对于尾迹干涉单音噪声,位势干涉单音噪声受静叶弯曲或倾斜的影响更大,取得的降噪收益也更明显;相对于孤立的弯曲或倾斜静叶,弯曲/倾斜组合静叶可以同时实现效率和噪声的双收益,最佳方案为弯曲20°/倾斜10°组合静叶,气动效率提升0.16%,同时获得1.84 dB的降噪收益;弯曲/倾斜静叶对效率的影响主要与二次流损失和叶型损失相关,而对噪声的影响主要与干涉强度和相位变化有关。总的来说,尽管弯曲/倾斜静叶不是新型设计方案,但是弯曲或倾斜静叶具备实现涡轮高效率和低噪声设计的潜力,其物理机制和降噪规律仍然值得开展大量研究,可为未来工程应用提供理论支撑。

关键词：弯曲/倾斜尾迹干涉单音噪声位势干涉单音噪声二次流叶型损失干涉强度

2D编织C/SiC孔边致密化结构多尺度混合模型与拉伸性能

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航空学报 2024年第13期45卷 242-257页

作者：姜卓群黄盛王占学西北工业大学动力与能源学院西安710129

针对一种开孔2D编织C/SiC复合材料在化学气相浸渗过程中出现的孔边致密化结构,提出了一种表征孔边致密化结构的建模方法。考虑孔隙的随机分布,建立了纤维束尺度代表体积元模型,实现了2D编织C/SiC复合材料等效弹性模量的计算。在此基础上... 详细信息

针对一种开孔2D编织C/SiC复合材料在化学气相浸渗过程中出现的孔边致密化结构,提出了一种表征孔边致密化结构的建模方法。考虑孔隙的随机分布,建立了纤维束尺度代表体积元模型,实现了2D编织C/SiC复合材料等效弹性模量的计算。在此基础上,建立了具有孔边致密化结构的2D编织C/SiC复合材料宏-细观组合模型。基于3D hashin失效准则与修正的Von Mises失效准则,建立了2D编织C/SiC复合材料的渐进损伤模型,模拟了其单轴拉伸应力-应变行为。通过与实验数据的对比分析,验证了模型的有效性。计算不同孔隙率、致密带半径以及孔径的开孔2D编织C/SiC复合材料拉伸强度并分析其影响规律。计算结果表明:随着孔隙率的增大,材料刚度与拉伸强度不断减小,当孔隙率从5%上升到20%时,抗拉强度降低26.05%;随着致密带半径的增加,材料刚度下降越缓慢,失效强度越大,当致密带半径从0 mm增大到0.75 mm时,抗拉强度提高14.17%;随着孔径增大,孔边应力集中效应增强,孔边损伤程度加剧,材料损伤越快,当孔径从0.5 mm增大到2 mm时,抗拉强度降低35.01%。

关键词： 2D编织C/SiC复合材料化学气相浸渗孔边致密化结构宏-细观混合模型渐进损伤拉伸性能

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民航客机推力目标值计算方法

航空动力学报 2024年第7期39卷 285-298页

作者：李仪苏三买梁凯恒朱天宇西北工业大学动力与能源学院西安710072

推力管理是民航客机飞行管理系统的重要功能之一.在整个航线内,飞行管理系统根据不同飞行航段以及不同飞行状态,确定飞机对发动机的推力需求,并以此作为推力目标值形成发动机油门杆控制的指令,其中推力目标值的计算是推力管理的核心.针... 详细信息

推力管理是民航客机飞行管理系统的重要功能之一.在整个航线内,飞行管理系统根据不同飞行航段以及不同飞行状态,确定飞机对发动机的推力需求,并以此作为推力目标值形成发动机油门杆控制的指令,其中推力目标值的计算是推力管理的核心.针对民航客机各飞行航段的特点,采用飞行动力学方法对飞机爬升、巡航、下降三个航段中不同飞行方式下的推力目标值计算方法进行研究.以波音737-800实际飞行记录数据为算例,进行推力目标值计算方法仿真对比验证,结果表明:所计算的推力目标值变化趋势与飞行性能理论相符,典型航段推力目标值计算与实际飞行数据的对比误差不大于3%.所提出的推力目标值计算方法可为民航客机推力管理系统设计提供参考.

关键词：民航客机推力管理推力目标值计算飞行性能飞行动力学