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碳化硅基材料在电磁波吸收领域的研究进展

化学进展 2024年第1期36卷 145-158页

作者：夏元佳陈国兵赵爽费志方张震杨自春海军工程大学动力工程学院武汉430032

研究高性能电磁波吸收材料对提升武器装备隐身性能和解决电磁污染问题具有重大意义。碳化硅(SiC)材料具有良好的耐高温、抗腐蚀和化学稳定性,在电磁波吸收领域展现出良好的应用前景,然而本征SiC材料的吸波性能较弱,如何提升其吸波性能... 详细信息

研究高性能电磁波吸收材料对提升武器装备隐身性能和解决电磁污染问题具有重大意义。碳化硅(SiC)材料具有良好的耐高温、抗腐蚀和化学稳定性,在电磁波吸收领域展现出良好的应用前景,然而本征SiC材料的吸波性能较弱,如何提升其吸波性能是一个重要的研究课题。本文从SiC材料吸波机理出发,首先分析总结了不同形貌SiC基吸波材料(核壳结构、气凝胶结构、纤维结构、中空结构、MOFs结构等)的研究现状,并详细介绍了SiC与碳化硅纤维、碳材料、磁性物质等复合材料在吸波领域的研究进展,同时综述了特殊类型SiC基吸波材料(SiC基高温吸波材料、SiC基吸波超材料、SiC基多功能吸波材料)的发展现状,最后展望了其未来的发展方向。

关键词：碳化硅吸波复合材料形貌调控超材料

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空冷式多级热电制冷器性能综合分析

上海交通大学学报 2024年第3期58卷 371-381页

作者：孙悦桐孟凡凯周林徐辰欣海军工程大学动力工程学院武汉430033

多级热电制冷器可提供更大的制冷温差,但制冷经济性能随级数增大而迅速降低.综合考虑热电材料各种内部效应与外部传热不可逆性,建立了空冷式多级热电制冷器的有限时间热力学模型,给出了制冷量和制冷系数的计算方法.为全面描述和分析多... 详细信息

多级热电制冷器可提供更大的制冷温差,但制冷经济性能随级数增大而迅速降低.综合考虑热电材料各种内部效应与外部传热不可逆性,建立了空冷式多级热电制冷器的有限时间热力学模型,给出了制冷量和制冷系数的计算方法.为全面描述和分析多级热电制冷器性能,引入热力学完善度指标,并提出协调性能系数性能评价指标,分析了制冷器工作电流、热电臂横截面积与制冷温差对制冷量、制冷系数、热力学完善度和协调性能系数的影响.结果表明:当制冷温差为87℃时,电流分别为2.55 A和1.30 A时,热电臂横截面积分别为2.2 mm^(2)和3.0 mm^(2)时,制冷量和制冷系数分别达到最大值.综合考虑制冷能力与经济性,当电流为1.75 A时,可获得制冷量、耗功与制冷系数的最佳协调性能.

关键词：多级热电制冷有限时间热力学热力学完善度协调性能性能优化

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3D打印隔热材料研究进展

材料导报 2024年第8期38卷 120-130页

作者：桂岩赵爽杨自春海军工程大学动力工程学院武汉430032

3D打印技术能够实现面向性能的设计以及非常规结构的制造,其在隔热领域的应用可以使材料具有更加精细、可控、定制化的结构与功能。当前,3D打印隔热材料技术仍处于快速迭代期,打印材料、结构设计和制造工艺等技术瓶颈尚待突破。本文对3... 详细信息

3D打印技术能够实现面向性能的设计以及非常规结构的制造,其在隔热领域的应用可以使材料具有更加精细、可控、定制化的结构与功能。当前,3D打印隔热材料技术仍处于快速迭代期,打印材料、结构设计和制造工艺等技术瓶颈尚待突破。本文对3D打印隔热材料的现状进行了综述,简要分析了在隔热材料制造方面较有前景的3D打印工艺,对比了各工艺的优缺点以及适用的材料类型,着重讨论了3D打印陶瓷、发泡混凝土、泡沫塑料和气凝胶材料在隔热领域的研究进展,最后总结了目前面临的技术挑战和未来的主要发展方向。

关键词：隔热材料 3D打印气凝胶陶瓷发泡混凝土泡沫塑料

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密闭空间分离式两级热电制冷器瞬态特性分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 64-70页

作者：孟凡凯徐辰欣陈华伟海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

基于有限时间热力学,建立了工作在密闭空间中的分离式两级热电制冷装置瞬态模型,给出了瞬态性能的计算方法,得到了制冷空间温度、模块温差、输入功率、制冷系数等随时间的变化规律.分析了热电制冷器的工作电流和热电臂长度等关键参数对... 详细信息

基于有限时间热力学,建立了工作在密闭空间中的分离式两级热电制冷装置瞬态模型,给出了瞬态性能的计算方法,得到了制冷空间温度、模块温差、输入功率、制冷系数等随时间的变化规律.分析了热电制冷器的工作电流和热电臂长度等关键参数对制冷空间稳定温度、制冷量和制冷系数的影响,并与串联式两级制冷器性能进行了对比.结果表明:相比串联式两级热电制冷器,分离式制冷器的初始制冷系数提高了3.57%,无热源非绝热模型和有热源非绝热模型在300 s处制冷系数分别提高了5.72%和4.11%,空间温度分别降低了5.58%和3.09%;通过对工作电流的优化,无热源绝热模型和非绝热模型空间温度可分别降低至-29.03℃和8.98℃.

关键词：两级热电制冷器分离式瞬态特性密闭空间性能优化有限时间热力学

温盐分层环境中航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应实验研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1780-1787页

作者：杜永成骆飞洋帅长庚高程哲李戈洋杨立海军工程大学振动噪声研究所武汉430033 船舶振动噪声重点实验室武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾... 详细信息

基于分层流试验水池,采用移动多通道热电阻传感器阵对水下温度场进行测量,采用红外热像仪同步获取水面温度场,开展了温盐双分层环境下航行体运动尾迹与浮力射流耦合效应的实验研究。实验结果证明,航行体尾流的水面效应主要依赖于运动尾迹强度,而浮力射流的扩散浮升受到温盐分层的抑制,只在初始阶段及排放口附近位置影响背景水体温度分布;航速增大,强化了运动尾迹对背景分层的扰动,而弱化了浮力射流的影响;航行体尾流水面热特征依赖于航行体深度,对于浮力射流初始速度不敏感。

关键词：湍流射流分层流尾迹红外探测

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海洋盐度对水下航行器热尾流行为的影响

哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 182-188页

作者：吴霆锋杜永成杨立王保霖张泽华海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

针对海洋中的盐度环境对于水下航行器热尾流浮升扩散的影响,本文基于重叠网格技术,建立了水下航行器热尾流三维模型,分别对热尾流在均匀盐度与分层盐度环境下的浮升扩散过程进行了数值模拟,采用浮频率数表征盐度环境特征,研究了海洋盐... 详细信息

针对海洋中的盐度环境对于水下航行器热尾流浮升扩散的影响,本文基于重叠网格技术,建立了水下航行器热尾流三维模型,分别对热尾流在均匀盐度与分层盐度环境下的浮升扩散过程进行了数值模拟,采用浮频率数表征盐度环境特征,研究了海洋盐度对于热尾流的影响。结果表明:盐度分层环境对潜艇冷却水浮升具有明显抑制作用,该环境下海面温度特征随盐度梯度的增大而减弱。

关键词：热尾流海洋盐度重叠网格技术温度场浮升扩散水下航行器

维普期刊数据库博看期刊

温度分层环境中水下航行器机动下潜热尾流特征

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1111-1118页

作者：李戈洋杜永成杨立海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不... 详细信息

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不连续高温热斑组成的椭圆形温度异常区,且正温度梯度分层水域会增强热尾流引起的水面温度异常。在无热排放条件下,水下航行器机动下潜会对水域温度分层发生较大扰动,从而出现冷尾迹。相反,受热排放影响,热尾流以肾形涡的形式向上浮升,涡结构尺度随着航行距离的增大而增大,核心温度随着航行距离的增大而减小。正温度梯度分层海水会增强冷却水引起的海面温度异常特征,且温度梯度越大,热斑越连续,热斑核心最高温度为292.24 K,与周围海水温度差值为0.12 K。

关键词：水下航行器热尾流有限体积法机动下潜温度分层高温热斑椭圆形温度异常区正温度梯度

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船用螺旋桨水动力、空化和低噪声集成设计

清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 75-89页

作者：杨琼方黄修长李晔海军工程大学动力工程学院武汉430033 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判... 详细信息

该文以开源软件OpenProp为基础,集成螺旋桨无空化噪声理论公式、空化噪声估算经验公式和新Burrill图谱,构建了船用桨水动力、空化和低噪声集成设计软件OpenProp+。OpenProp+的核心功能包括:完成桨叶几何设计并可信预报敞水性能曲线;判断桨叶有无空化产生,量化并确定空化范围,输出无空化工况的声压谱源级与中纵剖面声指向性图,估算空化噪声谱源级。当设计桨叶时,先确定相对最优的叶片数、直径和转速等总体参数,再优选叶型参数,设计考虑具体包括确定弦长分布规律、应用大侧斜设计要素、适当增加0.70R~0.95R(R为桨叶半径)叶截面最大厚度。桨叶最佳侧斜角临界值位于侧斜度50.0%~70.0%,设计初值可取60.0%。OpenProp+一体化设计效果由低噪声5叶桨设计给予检验,反馈良好,可直接服务于船用桨工程设计。

关键词：螺旋桨设计水动力空化低噪声 OpenProp

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槽道型无人双体船操纵性预报研究

船舶力学 2024年第4期28卷 501-512页

作者：刘冬雨高霄鹏霍聪海军工程大学武汉430000

路径规划是无人艇实现自主航行的关键技术之一,良好的路径规划方法对无人艇的智能化发展具有重要意义。而在已有的路径规划研究中,并未考虑无人艇的操纵性能。为了使规划的路径具有较短的航行时间、路径长度以及较优的路径跟踪能力,需... 详细信息

路径规划是无人艇实现自主航行的关键技术之一,良好的路径规划方法对无人艇的智能化发展具有重要意义。而在已有的路径规划研究中,并未考虑无人艇的操纵性能。为了使规划的路径具有较短的航行时间、路径长度以及较优的路径跟踪能力,需将无人艇自身的操纵性能与路径规划算法相融合。为精确地预测船舶的操纵性能,本文以槽道型无人双体船为研究对象,通过CFD技术开展斜航、纯横荡和纯艏摇三种平面运动机构仿真试验,使用不同水动力模型对仿真结果进行拟合,计算得到相应的水动力导数。同时采用MMG模型,建立船舶操纵运动数学模型,模拟无人双体船的回转运动和Z形运动,分析不同水动力模型对仿真结果的影响,并实现无人双体船的操纵性预报。

关键词： MMG模型水动力导数操纵性能无人双体船