聚合物纳米杂化材料的控制合成、自组装及功能化

聚合物纳米杂化材料的制备及功能化是当前国际前沿研究课题之一.特殊结构的聚合物可以通过分子间特殊相互作用,在纳米尺度上自发地组装成具有特殊结构和形态的集合体,这类材料在新材料、电子以及生物医学等领域具有广泛的应用前景.本文介绍国内外,特别是厦门大学在双亲性分子及嵌段共聚物的模板自组装、基于POSS单体纳米构筑单元以及POSS嵌段聚合物自组装的有机/无机纳米杂化材料、模板控制导电高分子材料纳米形态构筑等领域材料的可控合成和组装,与此同时对相关材料的性能及功能化应用进行了简要的讨论

Modeling of Infrared Radiation Signature of the Plume of High-Speed Flight Vehicles

尾焰红外目标特性是探测高速飞行器的重要手段，主要涉及三方面内容：尾焰高温流场、各气体组分的红外辐射特性与红外辐射传输。目前这三方面研究存在的问题：一是现有超声速射流流场以低温研究为主，针对高温超声速射流的研究相对较少；二是高温气体辐射参数计算的常用方法，如查表法、谱带模型法、逐线法等，无法兼顾计算精度和计算效率；三是三维辐射传输方程求解无法兼顾的计算效率与流场辐射计算精度。此外，相关工作以数值模拟为主，与实验测量的对比研究不够。 本文对上述问题进行了系统研究，建立了兼顾准确性和效率的计算方法，并得到了实验验证。 第一，建立了一种同时适用于低温与高温超声速射流的计算方法。以计算高温超声速射流流场为目标，使用有限体积法流场计算程序计算超声速射流流场。基于k-&omega;&nbsp;SST湍流模型，重点探讨了来流湍动粘性比的取值范围与湍流模型中可压缩修正对超声速射流的影响。 第二，针对计算高温气体光谱吸收系数的线翼截断法，结合Voigt线型建立了一种基于单条谱线吸收系数的谱线筛选方法，吸收系数截断（ACT）方法。与线翼截断法相比，ACT方法考虑了谱线强度和Voigt线型的双重影响，在相同精度下，将高温气体吸收系数逐线计算主要方法（线翼截断法）的效率提高了1-2个量级。 第三，建立了一种基于流场网格的视线追踪（FMRT）方法。与传统视线追踪方法相比，FMRT省略了从流场网格到辐射网格的插值过程，避免了相关计算误差；与有限体积法和离散坐标法相比，FMRT直接沿观测路径建立视线，避免了空间角离散误差和遍历计算，使计算精度和计算效率都得到提高。 第四，选取Panda等的超声速射流实验、Scataru与Thomas的高温气体透过率测量实验、陈宏和余西龙等JF-14风洞高空火箭发动机尾焰模拟实验、Avital的尾焰红外辐射实验、李森等过氧化氢-煤油火箭发动机红外辐射实验，对超声速射流场、高温气体辐射参数和尾焰红外辐射计算方法进行了充分验证，得到了令人比较满意的结果。 本文的创新点主要为：提出了吸收系数截断（ACT）方法，建立了谱线筛选判据；建立了基于流场网格的光线追踪方法（FMRT），同时兼顾计算精度与效率的求解辐射传输方程；发展了一套能有效模拟发动机尾焰红外辐射目标特性计算程序，并通过与不同条件实验结果的定量比较，验证了方法的有效性和高精度。</p

高速双锥绕流中热化学与输运模型影响研究

激波与边界层之间相互作用是高超声速飞行中的常见现象,对飞行器气动性能与飞行安全至关重要.对于高焓来流,流场中通常存在复杂的物理化学现象,此时准确模拟流场中激波边界层相互作用的难度大,相关物理化学建模仍有待进一步考察和研究.本文针对最近文献中纯净空气高超声速双锥绕流实验开展数值研究,分别研究了不同热化学模型与输运模型对壁面压力与热流的影响.热力学模型包括完全气体、热力学平衡和非平衡模型,化学模型包括冻结和非平衡化学模型,输运模型包括经典的Wilke/Blottner/Eucken模型与更加复杂的Gupta/SCEBD模型,以及考虑壁面催化/非催化影响的模型.计算了6个不同算例,涵盖了低焓至高焓来流等不同工况.壁面压力与热流的数值计算结果与实验结果符合较好;对于低焓来流,计算结果主要受到分子内能分布的影响,输运模型对计算结果的影响不大;对于高焓来流,一方面计算结果受到化学反应与壁面催化的影响较大,另一方面不同输运模型对计算结果的影响也更加明显

高速双锥绕流中热化学与输运模型影响研究

激波与边界层之间相互作用是高超声速飞行中的常见现象,对飞行器气动性能与飞行安全至关重要.对于高焓来流,流场中通常存在复杂的物理化学现象,此时准确模拟流场中激波边界层相互作用的难度大,相关物理化学建模仍有待进一步考察和研究.本文针对最近文献中纯净空气高超声速双锥绕流实验开展数值研究,分别研究了不同热化学模型与输运模型对壁面压力与热流的影响.热力学模型包括完全气体、热力学平衡和非平衡模型,化学模型包括冻结和非平衡化学模型,输运模型包括经典的Wilke/Blottner/Eucken模型与更加复杂的Gupta/SCEBD模型,以及考虑壁面催化/非催化影响的模型.计算了6个不同算例,涵盖了低焓至高焓来流等不同工况.壁面压力与热流的数值计算结果与实验结果符合较好;对于低焓来流,计算结果主要受到分子内能分布的影响,输运模型对计算结果的影响不大;对于高焓来流,一方面计算结果受到化学反应与壁面催化的影响较大,另一方面不同输运模型对计算结果的影响也更加明显

一种超声速射流计算方法与实验验证

高温射流流场计算是尾焰辐射目标特性计算的前提,然而由于缺少可靠实验数据,针对湍流超声速射流的数值模拟多集中于低温射流,高温射流计算与实验的对比工作还很少见。本文利用k-&omega;SST双方程湍流模型,模拟了多个典型超声速射流实验的流场速度与温度分布,通过与实验结果进行对比,建立了一种超声速射流计算方法。首先,通过对比多个低温射流的实验与计算结果,探索了湍流模型中可压缩修正以及来流湍动粘性比对超声速射流计算结果的影响;进而,针对火箭发动机尾焰实验,计算尾焰流场与流场红外辐射,流场辐射计算结果与实验观测结果符合较好,进一步验证了本文计算方法。最终认为经过可压缩修正的k-&omega;SST双方程湍流模型结合湍动粘性比取值30可以作为超声射流计算中较为典型的湍流计算方法。</p

战斗机尾焰红外辐射目标特性最佳天基探测频段分析

本文以现役战斗机普遍装备的涡扇发动机尾焰为研究对象,探讨发动机尾喷焰所产生红外辐射的最佳天基探测波段。文章在调研确定发动机出口的基本几何与力学参数的基础上,首先通过数值模拟计算得到飞机飞行过程中的尾喷焰流场,继而使用离散坐标法对所得尾喷焰流场的红外辐射特性进行计算,最后结合尾喷焰红外辐射结果红外辐射的大气传输特性以及地表红外辐射背景数据,讨论了尾喷焰红外辐射的最佳天基探测频段

中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室;

通过一维建模模拟为主,2维CFD计算为辅,3维CFD计算进行比较验证的方法,针对实验气体中污染组分对超燃冲压发动机燃烧室性能的影响进行计算分析。分析对象分为超燃冲压发动机的燃烧室和尾喷管两部分,采用匹配来流静温、静压、马赫数作为匹配方案,并通过在纯净空气中按比例加入水和二氧化碳作为污染组分的方式,模拟了4种不同试验台的来流气体——纯净空气,烧氢补氧,烧酒精补氧,以及烧煤油补氧。着手于污染空气的比热比和平均相对分子质量两个物性参数,结合发动机关键性能参数进行敏感度分析;以及探究水和二氧化碳在来流气体中体积分数的变化对发动机比冲与推力大小改变的影响。最后针对各个试验台的来流污染气体,结合不同的补氧..

洲际滑翔飞行器天基红外探测的信噪比分析

洲际滑翔飞行器(IGV)在超高速飞行过程中,由于气动加热严重,红外辐射显著.我们的分析和计算表明,美国正在试验部署的空间探测和监视系统(STSS)对于IGV的红外探测信噪比,在2.7μm附近的短波波段,达到10~3–10~5,而STSS跟踪和识别的红外探测信噪比阈值分别约为3和30,这意味着STSS对于IGV非常有效.在IGV突防能力的公开论述中,"轨道机动难于预测"是核心立足点.但IGV的横向平均加速能力仅约0.15g,而美国导弹防御系统已具备将探测系统获得的目标信息及时传递到其指挥系统和拦截弹的能力.通过定量估计容易证明,利用天基红外探测, IGV轨道机动不仅可预测,而且精度高,故"难于预测"之说不能成立

A Method for Constructing Underwater Topography in Coastal Zones While Accounting for Spatial Anisotropy: The Case of the Yellow River Delta

Bathymetric points are the main data source for obtaining high-quality underwater Digital Elevation Models (DEMs). The low density of bathymetric points in coastal zones can lead to low underwater DEM accuracy. To address this problem, we propose a multiparameter collaborative optimization algorithm for point densification that considers spatial anisotropy. First, the particle swarm optimization was employed to collaboratively optimize the four parameters affecting the computational accuracy to achieve the overall tuning and determine the optimal solutions of the four parameters. Subsequently, the four determined parameters were applied to the inverse distance weighting method to obtain in the global sense the optimal value of the complementary point depth. Finally, the proposed densification method was validated using four common interpolation methods in geosciences and bathymetric data from the coastal zone of the Yellow River Delta from 1992, 2007, and 2015. The experimental results showed that this method significantly improves the interpolation accuracy of the processed data, reducing both the absolute and relative errors by 12%. This method overcomes the problem of large interpolation errors caused by the density of bathymetric points and allows for a more accurate underwater topography reconstruction

深水沉积体系研究进展及其对南海北部陆坡区天然气水合物研究的启示

近年海域天然气水合物勘探和研究表明,水合物的形成、聚集和分布往往与浅层深水沉积体之间存在紧密联系,随着深水观测和钻探技术的提高以及高分辨三维地震资料的使用,深水沉积体系研究进入了一个快速发展的阶段,在水合物远景区域内对浅层深水沉积体进行精细刻画已成为海域天然气水合物勘探的热点和难点。通过分析国内外深水沉积体系研究现状,从浅层深水沉积体与海域天然气水合物的关系入手,对现有研究方法和手段、深水沉积体的发展趋势进行总结和分析,结合南海北部陆坡天然气水合物勘探研究现状和存在问题,提出应该在浅层深水沉积体发育类型和沉积背景、浅层深水沉积体的内部构成和空间分布、以及浅层深水沉积体与水合物耦合关系等三方面加强研究,以期为我国海域天然气水合物勘探和研究提供参考