一、金属低温发射率的预见(论文文献综述)
G.A.Domoto,R.F.Boehm,C.L.Tien,陈历学[1](1975)在《金属低温发射率的预见》文中进行了进一步梳理 由于低温技术的迅速发展和高真空绝热应用的相应增加,金属在低温下的热幅射便成为一个日益重要的领域。关于这个课题的一篇最新评述文章,表明了在这个领域中实验和理论技术迅速发展的程度。 研究低温下的热幅射,主要是计算金属表面间的幅射热交换,因此,金属的热幅射
殷立娟[2](2019)在《低温条件下飞机蒙皮红外辐射特性建模与仿真实验研究》文中指出近年来,随着红外制导武器精度的提升,战机的隐形化性能变得愈发重要。为使飞机不被红外仪器探测到,从而避开红外制导武器的攻击,亟需研究出能准确快速地反映飞机蒙皮表面红外辐射的特征参数的测量方法,针对飞机蒙皮的红外辐射特性进行计算和分析,进而评估和改善飞机的红外隐身性能。当前,通过外场测试获得飞机红外辐射特性数据时间较长、成本较高、难度较大,因此通过数值模拟的方法获得飞机的红外辐射特性数据具有重要的应用价值。首先,本文对飞机蒙皮的红外辐射特性进行了仿真研究。通过CATIA软件建立了典型飞机的几何模型,采用GID软件进行网格划分处理,然后对红外辐射特性进行理论建模。利用反向蒙特卡罗法获得太阳辐射热流,建立三维温度场模型和红外出射度场模型,并利用有限元法将飞机的整体模型离散为若干个小单元,将复杂的反射问题转化为离散的有限单元问题进行求解。依据推导出的理论模型,用Fortran语言编写飞机红外辐射特性计算的程序。其次,本文对低温环境下飞机表面蒙皮涂层材料的发射率测量方法进行了研究,基于能量法搭建了以傅里叶红外光谱仪为核心的发射率测量系统。为避免受到周围环境辐射的影响,搭建了真空环境,并对光谱仪的背景函数进行了修正,提高了测量结果的可靠性。该系统使发射率测量环境和飞机实际飞行环境保持一致,从而提高了飞机蒙皮红外辐射特性仿真的实际应用价值。最后,本文利用搭建的发射率测量系统对典型样件进行了实验研究,得到了不同温度下3~5μm和8~14μm波段飞机蒙皮材料的发射率数据,并对不确定度进行了分析。同时,还采用控制变量的方法对飞机的三维温度场和3~5μm、8~14μm波段的红外出射度场进行了仿真研究。仿真结果表明:(1)太阳辐射对飞机蒙皮向阳面加热效果明显,使蒙皮温度升高近30℃;飞机处于运动状态时由于空气动力作用,飞机头部、两翼尾翼稍处温度较高;由于环境温度下降,飞机表面温度场下降;(2)3~5μm波段的红外辐射出射度场和三维温度场的变化规律大致相同,蒙皮的红外辐射能量主要集中在8~14μm的远红外波段;(3)飞机的飞行高度越高,蒙皮材料的发射率越高,红外辐射性能越强。飞行速度的提高,导致飞机表面温度场下降,红外出射度场上升。
李华[3](2013)在《基于聚苯胺的兼容型红外电致变色器件研究》文中研究指明随着光学侦察水平的不断提高,传统伪装器材因其红外特征信号固定,当外界环境发生变化时,伪装器材的特征信号不能与目标匹配,导致目标容易暴露。针对上述问题,本文设计了一种基于聚苯胺的可见-近红外兼容型红外电致变色器件,器件的发射率特性能够在电压的作用下随外界环境变化而变化,器件在可见-近红外波段伪装特性能够满足林地型伪装要求,在实现了器件热红外发射率特性可调的同时,器件的可见-近红外波段伪装性能可与外界环境兼容。研究内容与结论包括:论文首先分析了可见-近红外兼容型红外电致变色器件在可见、近红外及热红外波段的技术要求。通过采集和分析同一环境背景不同时段、相同时段不同环境背景的红外特征数据,明确了可见-近红外兼容型红外电致变色器件的主要性能参数,提出了优先研究以绿色色系为基础、近红外波段兼容、红外发射率可调的智能伪装基本概念。确定了以聚苯胺为基础材料体系,利用光子晶体禁带效应实现器件在近红外波段伪装兼容的设计方案。以镀金多孔薄膜为基底,采用电化学聚合方法制备了红外电致变色器件中的聚苯胺工作电极,研究了聚合电压、聚合电流密度、聚合电量密度对聚苯胺工作电极形貌、结构及初始发射率的影响。研究表明:恒电流条件制备聚苯胺工作电极时,工作电极初始发射率随聚合电量密度的增加不断增大,工作电极聚苯胺薄膜掺杂程度随着聚合电量密度增加变化不大。恒电压条件制备聚苯胺工作电极时,随着聚合电量密度的增加,工作电极初始发射率及聚苯胺薄膜掺杂程度都不断增大。在工作电极聚苯胺层厚度控制方面,恒电流法更有优势;在工作电极初始发射率调控方面,恒电压法更有优势。研究了红外电致变色器件各组成部分制备条件对器件红外电致变色性能的影响,建立了器件红外电致变色机理模型,研究和验证了器件的变色机理。研究表明:(1)工作电极多孔薄膜镀金层厚度以160200nm为宜,微孔薄膜孔径应小于5μm;(2)器件红外发射率变化幅度随着聚合电量密度的增加先增大后减小;(3)聚苯胺的掺杂改性能够改善其水溶性,可采用喷涂成膜方式制备聚苯胺工作电极,但器件发射率调控范围有所降低。(4)812μm波段器件初始发射率低(0.6左右)的情况下,发射率的调控范围为0.30.6,最大调控幅度为0.3;器件初始发射率处于中等水平(0.8左右)的情况下,发射率的调控范围为0.330.8,最大调控幅度为0.47;器件初始发射率高(0.9左右)的情况下,发射率的调控范围为0.370.9,最大调控幅度为0.53。(5)红外电致变色器件在不同电压下发射率变化的主要原因是工作电极聚苯胺层在红外波段吸收不同,器件发射率调控机制符合透射式机理。利用光子晶体禁带效应实现了红外电致变色器件在近红外波段的兼容性能。分别对聚苯胺反opal光子晶体结构及聚乙烯封装膜为基底的一维光子晶体结构进行了理论计算与实验制备,研究表明:(1)聚苯胺反opal结构理论计算表明,当Si O2微球直径为500nm时,聚苯胺反光子带隙反射峰的中心波长位于700nm处,可满足近红外波段高反射性能要求;(2)成功制备了一系列不同孔径的聚苯胺反opal光子晶体结构,当孔径为800nm时,聚苯胺反opal结构在1370nm处有比较明显的光子带隙峰。(3)一维光子晶体结构理论计算表明,选用硅/二氧化硅单周期膜厚为250nm(其中硅层厚度175nm,二氧化硅层厚度75nm),重复周期数为2的一维光子晶体结构,能够满足近红外波段高反射性能要求。(4)选取合适的工艺条件和工艺参数,成功制备出理论计算的一维光子晶体复合膜结构。(5)一维光子晶体结构能够有效提高聚苯胺红外电致变色器件近红外波段反射率,且对器件红外波段变色性能影响较小。
唐佳东[4](2018)在《半透明介质相变过程光热特性与容差效应研究》文中研究指明半透明介质相变过程广泛存在于能源利用、材料加工、航空航天等领域,如太阳能热化学反应、液滴燃料燃烧、等离子喷涂、导弹尾喷焰粒子辐射、飞行器热防护、光纤制备等等。半透明介质相变过程是一个强非线性的,复杂的多场耦合问题,涉及辐射导热耦合作用、热光效应、相变潜热的吸收和释放、相变界面的移动,还可能涉及材料体积膨胀、收缩及大变形等现象。分析相变过程中这些效应和行为机制对相关工程应用具有重要意义。本文围绕半透明介质相变过程光热特性和容积变化问题,从算法实现、特性规律、实验研究等几个方面展开研究。主要目的是建立相变过程光热特性和容积变化的数理模型,发展一套适合模拟固液相变问题的辐射-导热-相变一体化算法,通过数值模拟和实验,研究相变过程中光热特性和容差特性规律,为实际应用提供支撑。在算法实现方面,首先基于等效热容法形式的能量方程,结合辐射传输方程,建立了半透明介质相变过程光热特性的数理模型,给出处理相变潜热的等效热容法修正方案;从无网格再生核粒子法(RKPM)的基本理论出发,根据再生条件获得核函数修正函数的系数,构造能量方程和辐射传输方程的配点型RKPM离散格式,发展了多维均匀折射率介质辐射导热耦合RKPM算法,给出了在RKPM算法中辐射、热边界条件的施加方案;针对辐射场求解过程中施加Dirichlet边界条件的困难,根据能量平衡原则,通过边界布置虚拟粒子来处理辐射传递过程,给出了多维半透明、不透明辐射边界条件的RKPM离散格式;进一步,考虑到介质光学特性参数会随温度、相态、空间位置变化,进而影响能量传递过程,基于梯度折射率辐射传输方程,采用一阶差分处理角度再分配项,采用RKPM直接离散折射率梯度项,建立了变折射率介质RKPM算法;为探讨球形粒子在相变过程中的热量传递过程,建立了球坐标系下的RKPM辐射导热耦合算法,基于解析解和数值算例对上述算法的精度和有效性进行分析;最后,针对固液相变过程中材料体积膨胀和收缩问题,根据密度变化,对RKPM粒子支持域和空间位置进行再分配,给出了考虑介质体积变化的RKPM处理方案,实现了RKPM框架下辐射-导热-相变一体化算法。在半透明介质相变过程光热特性规律研究方面,论文重点开展了辐射导热耦合作用以及热光效应对相变进程的影响机制分析;通过对角域和三维凝固问题的模拟,研究了相变传热过程中的辐射导热耦合作用,分析了多维RKPM一体化算法的误差和收敛性,考察了各种热物性参数、热边界条件对介质相变进程中的温度、相变界面、液相率、辐射热流等参数的影响;对定温相变过程和非定温相变过程热光效应的影响进行了模拟,重点讨论介质折射率随空间变化对凝固过程的影响;针对轻水反应堆中熔融燃料与冷却剂的相互作用问题,模拟了毫米级尺寸的Corium和Alumina球形颗粒在水蒸气中的凝固过程,分析了Corium粒子吸收系数变化以及Alumina粒子光学常数随温度和光谱变化引起的热光效应对相变传热过程的影响。在半透明介质相变过程容差特性规律与应用研究方面,重点围绕低熔点烷烃材料相变过程容积变化影响因素、规律特性开展了理论和实验研究。论文首先通过正十八烷的熔化/凝固过程数值模拟和红外辐射诱发熔化实验,分析了体积变化对正十八烷相变过程的影响;进而设计了单向凝固实验装置,对考虑容积变化的RKPM算法进行了验证,初步分析了典型烷烃凝固过程的体积收缩规律;同时基于单向熔化实验装置,研究了不同压力、加热表面温度下烷烃的熔化过程,分析斯忒藩数和压力对熔化液膜热流密度的影响。搭建了固液相变容积变化的水浴测量装置,对常见低熔点烷烃类材料固液相变容差规律进行循环实验研究,获得了单一烷烃和二元混合烷烃在定温和变温水浴条件下总体积变化率的时间特性数据。为改善烷烃材料传热特性,制备了烷烃/膨胀石墨复合相变材料,进一步研究复合相变材料传热特性和体积变化规律。最后,论文对相变过程容差效应在能量储存和转换中的应用进行了探讨,对相变容差驱动发电系统关键部件——相变换热器的传热周期性进行了分析,获得了连续驱动发电条件下交替工作的相变换热器内工质熔化/凝固时间的匹配原则。设计了正十六烷相变容差驱动发电储能回路的原理验证样机,对相变蓄能过程进行实验研究,分析获得了不同换热条件、预充压力变化对蓄能器蓄能过程的影响,为相变容差驱动发电或做功提供设计依据。
陈辰星[5](2020)在《钙钛矿型智能热控器件的制备与辐射性能研究》文中进行了进一步梳理随着航天器小型化、轻量化的发展,其内部电子元件高度集成,容易形成局部高温。传统的热控百叶窗器件由于体积大、耗能大、质量大等原因不适合用于小型卫星。由此提出了热辐射表面的应用,而常见的热辐射表面存在着无法根据设备温度和外部热流的变化来自动调节热辐射特性的缺陷,因此不能满足卫星自主热控制的要求。基于钙钛矿锰氧化物制备的可变发射率智能热控器件能够根据外界环境温度的变化来改变自身热辐射性能,实现主动智能热控的作用,在航天器应用上具有很大的发展前景。本文以(La,Ca,K)Mn O3钙钛矿型锰氧化物为基础通过固相反应法制备出智能热控器件,研究其晶体结构、微观形貌,探索影响热辐射性能的因素,改善辐射性能,测试其环境稳定性,对提高卫星热控技术有着重要的应用意义。论文主要研究内容如下:(1)钙钛矿型锰氧化物的制备与表征本文以氧化镧、碳酸钙,碳酸钾和二氧化锰为原料,通过固相反应法制备了一系列La0.7Ca1-xKxMn O3(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20)热致变色热控器件,同时优化生产制备工艺。使用XRD、SEM和XPS研究了材料取样的微观形貌、物相结构和成分组成。结果表明,所制备的热控器件结晶良好,没有杂相存在,均呈现单一的钙钛矿结构,K离子的掺杂使主衍射峰发生分裂,钙钛矿结构发生畸变。(2)可变发射率热控器件的热辐射特性研究以热控器件为研究对象,在真空中不同温度下测试其光谱反射率并分析计算出发射率和太阳辐射率。研究反射率、发射率和太阳吸收率与不同元素组成、不同掺杂浓度之间的关系,并设法降低热控器件的太阳吸收率。同时研究了磁场对热控器件辐射特性的影响,并利用红外热成像技术展示器件的温控能力。结果表明,热控器件的太阳吸收率较高,但可以通过镀膜的方法将其从0.81降低到0.20。在173K~373K的温度范围内,K离子的掺杂使热控器件的高低温发射率都变大,发射率可调性降低,相变温度升高。K=0.20时,相变温度在280K,处于室温范围,满足实际应用要求。外加磁场实验发现热控器件的辐射性能基本不受磁场影响。红外热成像展示了材料良好的温控能力。(3)热控器件的环境实验利用实验室条件,对热控器件进行环境实验研究,如真空挥发性,静电防护性和热循环性,探索其在空间环境中工作时的稳定可靠性。实验结果表明,热控器件的真空放气性为0.00225%,优于应用期望值;面电阻在40Ω左右,有一定的防静电能力,但所镀膜层起到的绝缘的作用,使器件丧失了防静电能力;热控器件在极端条件(-196℃~100℃,变温时间10s)下发生破裂,放缓变温条件(-20℃~100℃,12h)可以保持完整性,具有一定热适应能力。
杨明[6](2020)在《低导热超高温热障涂层的制备及其性能研究》文中认为热障涂层是一种沉积在高温合金基底表面,保护基底材料免受高温侵蚀的陶瓷材料。因其良好的耐高温性、较低的热导率、与基底匹配的热膨胀性能而被广泛应用在航空发动机燃烧室等高温部件表面,成为现代航空设备(燃烧室、进气道、尾喷管等)不可取代的隔热材料。目前实际广泛使用的热障涂层是氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ),而YSZ陶瓷材料长时间使用温度不能超过1200℃。在航空、航天领域,随着高超音速飞行器的出现及发展,其高温部件表面温度已经远远超过1200℃,需求接近2300℃,涂层表面温度达到1600℃以上,现有的热障涂层已经不能满足武器型号的超高温需求,必须研制超高温条件下使用的新型低导热系数热障涂层。因此,具有低导热系数、高热膨胀系数、高温相稳定性、低烧结率和耐高温腐蚀性能的新型陶瓷涂层成为研究的重点和热点。本文针对航空事业发展的迫切需求,以综合性能较好的氧化锆为主体材料,通过掺杂稀土元素和非稀土元素构造多元固溶体体系,设计合成新型低导热超高温热障涂层材料 Mo.02Gd0.025Yb0.025Y0.05Zr0.88O1.94(M=Dy、Er、Eu、Sm、Nd)和N0.02Dy0.02Gd0.025Yb0.025Y0.05Zr0.86Ox(N=Ti、Mn、Si、Mg、Cr)。系统研究了热障涂层粉体、涂层的晶型结构和涂层热力学性能,并分析了离子半径和化合价对涂层性能的影响;同时借助现代计算机模拟技术,模拟涂层在烧蚀过程中温度场变化、热应力变化和形变,预测了涂层最容易失效的位置;为进一步提高涂层性能,对涂层孔隙结构进行了设计,改善涂层热应力集中问题,延长热障涂层使用寿命,提高了涂层的隔热性能,降低了到达高温合金基底的温度。具体研究内容和结果如下:(1)二元离子掺杂(La1-xScx)2Zr2O7粉体和涂层制备及其性能研究对热导率较低的La2Zr2O7涂层进行掺杂改性,采用半径较小的近稀土 Sc3+离子进行掺杂,研究了不同含量Sc3+离子掺杂对涂层热力学性能的影响,结果表明,钪离子掺杂能降低锆酸镧涂层的热导率。当Sc3+掺杂量为0.1时,其热导率最低,其中掺杂Sc0.1在1600℃时,涂层热导率比单一 La2Zr2O7涂层的热导率降低8.8%。(2)四元M0.02Gd0.025Yb0.025Y0.05Zr0.88O1.94陶瓷粉体和涂层制备及其性能研究采用高温固相法制备的新型四元M0.02Gd0.025Yb0.025 Y0.05Zr0.88O1.94陶瓷粉体物相单一、晶体结构良好。而且粉体制备工艺简单、产量高、性能稳定,适合规模化批量生产。利用大气等离子喷涂工艺,在高温合金(GH4169)基底的表面先制备厚度约为100μm厚的NiCoCrAlY金属粘结层,最后在粘结层表面制备陶瓷面层。与YSZ涂层进行对比,新型超高温热障涂层的高温抗烧蚀性能更好,热导率更低,可作为未来航空发动机的超高温热障涂层。(3)五元N0.02Dy0.02Gd0.025Yb0.025Y0.05Zr0.86Ox掺杂改性陶瓷粉体和涂层制备及其性能研究针对上述四元稀土氧化锆基热障涂层抗热震性能欠佳的情况,我们利用熔点较低的非稀土氧化物对其进行了进一步的掺杂改性。同时,元素半径差异大能改变平均自由程,增大散射面,增加声子散射,最终降低热导率。通过固相法制备的改性五元陶瓷涂层在保持了四元涂层的优点外,提高了涂层的抗热震性能,同时降低涂层的热导率,特别是在1600℃,其热导率为0.974 W/(m·K),比传统YSZ(1.749 W/(m·K))涂层热导率降低了 44.3%。因此,改性后的新型热障涂层是航空发动机隔热材料的理想选择。(4)热障涂层孔隙结构设计及其热力学性能研究一方面通过掺杂改性的化学手段对涂层性能进行改进,另一方面在现有涂层的基础上对涂层的物理孔隙结构进行设计。理论计算能以最低的成本和最快的速度优化涂层孔结构,对未来涂层结构的设计优化起到理论指导作用。通过计算发现带有半圆形孔隙结构的涂层具有最小的应变、最佳的隔热性能和最小的热应力。这是首次通过对涂层进行物理孔结构的改进来提升涂层性能的尝试及报道。
方茜茜[7](2014)在《空间低温辐射计黑体腔与光电不等效性研究》文中进行了进一步梳理低温辐射计和激光光源的测量模式将地基光辐射测量精度提高至少十倍,得到可溯源至国际单位制(SI)的光辐射测量结果。工作在低温(4K-30K)的辐射计,由于黑体腔金属材料OFHC铜热学性质极大改善,能够有效提高辐射测量灵敏度和降低响应时间常数。借鉴地面低温辐射计的测量模式,在空间中以太阳光为稳定光源,建立空间低温辐射计,将目前空间光辐射测量精度提高十倍,分别在0.02%和0.1%的不确定度水平上测量太阳总辐射功率和光谱辐射功率。在空间中得到可溯源至SI的光辐射测量结果。本文首先对空间低温辐射计的结构、工作原理进行阐述。通过建立光功率测量的数学模型,得到影响测量结果的9个影响量。经过不确定度的归类以及粗略分配,提出两项对测量结果影响深远、目前尚未被深入探究的量——黑体腔吸收率和光电不等效N。本论文主要针对吸收率和光电不等效进行深入的理论研究和实验测量。为得到超高精度的太阳总辐射测量结果,入射到黑体空腔的光线应尽可能被吸收。通过蒙特卡罗算法计算黑体空腔有效吸收率,指导太阳总辐射腔设计。理论上得到吸收率近似为1(0.99999)的空腔。为尽量测准黑体空腔的吸收率,减小影响量对总测量不确定度的贡献,提出同时引入白板、黑板和空腔分段对比测量的方法,经过多次测量能够使的相对标准不确定度满足要求。对光电不等效N的研究,首先根据常温辐射计(SIAR)的实验结果,建立等效的有限元模型,ANSYS热分析研究发现:多层的锥腔传热结构可以简化成单层——主体层的传热。然后,通过格林函数法求解SIAR圆锥腔的导热微分方程发现:只有掌握黑体腔微元的温度响应特性,才能全面掌握黑体腔的响应特性。这给由于光电加载区域差异引入的光电不等效的研究提供强大的计算方法。在有限元分析中,通过细化网格,将单元近似看成微元,对SIAR微元的响应特性进行计算,就能够掌握所有情况下黑体腔测温点总温度响应值。最后,有限元法求解空间低温辐射计TSP腔和HS腔的微元响应关系。由于缺乏实验数据,无法建立准确的有限元模型。通过在假设的有限元模型上计算TSP腔和HS腔的微元响应关系,得到黑体腔测温点总温度响应值。在此基础上,给出TSP腔光电不等效的计算思路。对空间低温辐射计黑体腔响应特性的计算,目的在于指明研究思路和方法,为后续表征TSP腔光电不等效和HS腔响应特性打下扎实的理论基础。
赵志军[8](2017)在《地基红外太阳观测的背景辐射特性研究》文中研究指明随着太阳物理的进一步发展,对红外太阳观测提出了更高分辨率(空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率)和更宽光谱范围(往长波红外发展)的要求,国内外纷纷建造大口径光学红外太阳望远镜。然而,如何更有效的发挥这些大口径望远镜在红外波段的观测性能,是当前不得不面对的现实问题。望远镜自身红外辐射的大小和台址大气红外消光、红外辐射及其涨落的强弱直接关系到大口径望远镜能否发挥其灵敏度优势。这就要求我们对地基红外太阳观测的背景辐射特性进行研究,一方面,研究红外仪器自发辐射的变化规律和可能的抑制方法;另一方面,实测不同地区的大气红外消光、红外辐射及其涨落,从中选出优秀的红外台址来放置大口径红外太阳望远镜。本论文从地基红外太阳观测需求出发,分析了地球大气对太阳红外辐射传输的影响,阐述了测量大气红外辐射和消光的必要性;对仪器的红外辐射特性和大气红外辐射特性及其实测方法进行了深入研究,仿真分析了仪器的红外辐射特性,基于此,研制了一台工作在3~5μm波段低红外发射的辐射测量设备;对影响地基红外太阳观测的大气吸收、大气背景辐射及其涨落等大气辐射传输特性参数进行了实测,基于实测结果,分析了大气辐射和消光的时空变化特性及其对红外天文观测的影响。(1)通过Lowtran7大气辐射传输模型研究了地球大气对太阳红外辐射传输的影响,对大气消光(透过率)随海拔的变化规律进行了仿真,研究了不同气体分子对消光的贡献,海拔对消光的影响;然后,对太阳红外辐射在大气中的传输进行了仿真,讨论了被地球大气吸收后的日面及日冕红外辐射和地球大气红外辐射的强弱对比关系,指出测量大气红外辐射和消光对大口径红外太阳望远镜选址和地基红外太阳观测的必要性。(2)研制了一台用于大气辐射和消光特性测量的整机制冷设备,利用光学仿真软件Tracepro对仪器的红外辐射进行了仿真,分析了仪器辐射的变化规律,通过设计消光螺纹,仪器辐射降为1/5,当制冷到-40?C时,仪器辐射可以降为常温(20?C)的1/20;为了测量相对弱的大气红外辐射的涨落,考虑将仪器进行制冷;通过LBLRTM大气辐射传输模型对M波段的大气辐射亮度进行计算,将计算结果表示成等效黑体温度,在Tracepro中对像面接收到的大气等效黑体辐射和光机结构的红外辐射进行了仿真,结果表明,在-40?C时仪器辐射是大气辐射的23.6%,综合考虑光机系统的工作温度范围,将仪器制冷到-40?C,控温精度±0.03?C;设计了一套冷却水循环加两级半导体的三级制冷系统,对测量仪器进行整机制冷;设计了一套整机性能测试方法,测量所得单像元时噪声等效温差(NETD)为26.5mK,通过全靶面平均,系统NETD可以降为4.5mK,设备可用于大气红外辐射及其涨落的测量。(3)为了解决辐射测量一元定标方法动态范围不足的问题,提出了允许探测器曝光时间改变的二元定标模型;通过高低温实验,研究了二元模型随温度的变化规律,发现二元模型表征仪器辐射的系数随环境温度的变化符合Planck函数规律;基于此,提出引入环境温度作为第三个自变量的三元定标模型测量法,通过外场实验验证了三元模型用于大气辐射测量的有效性。实验数据表明,三元模型与实测数据拟合程度很高,相关系数为1.000,均方根误差(RMSE)为4.25个数字读数(adu);模型参数a、b、d,95%置信度的相对不确定度均小于0.82%。三元模型定标测量法使用条件宽泛,既扩大了仪器动态范围,又不受环境温度变化影响;更重要的是,可省去现场定标,提高了测量精度和测试效率。(4)利用所提的三元定标模型对四个台址的大气红外辐射亮度进行了高精度测量,测量结果的精度优于4.4%,并比较了不同台址的昼夜大气红外辐射的差异;基于大气红外辐射传输方程和Kirchhoff定律,提出了一种通过测量不同天顶角大气辐射亮度来反演大气消光的方法,并通过LBLRTM辐射传输模型仿真验证了所提方法的可行性;将天顶角扫描观测方法用于大气辐射和消光空间变化的实测,结果表明,测量所在地,大气辐射从正天顶到60?天顶角增加了67%,大气透过率则降低了33%,大气辐射和消光的变化将严重影响地基红外观测。(5)对四个站点大气辐射的时间涨落进行了测量,并对比了测量结果;通过Allan方差法对采集到的大气辐射和黑体辐射的时间涨落进行分析,二者的Allan方差曲线表明在低频部分大气辐射的涨落远强于黑体的;给出了白天和夜间,不同台址Allan方差曲线对比,结果表明,不同台址之间Allan方差的差异可达3个数量级,同一台址昼夜之间Allan方差相差2~3个数量级,Allan方差曲线随时间变化规律也有差异,Allan方差结果可用于对红外台址进行评价;研究了观测视场内大气辐射涨落在空间上的相关性,结果表明视场内的辐射涨落是高度相关的;利用Allan方差法分析了大气辐射涨落对红外天文观测的斩波频率的影响,结果表明不同台址的最佳斩波频率有比较大的差异,最佳斩波频率越小则越适合红外太阳观测。本文测量与研究大气红外背景辐射所提出的测量仪器整机制冷方法、多元定标方法、天顶角扫描测大气消光的方法及大气辐射时间涨落的Allan方差分析法等对于大口径红外太阳望远镜选址及未来红外望远镜设计和观测模式选择都有重要的指导意义。
李长君[9](2020)在《托卡马克等离子体高热流下钨表面损伤行为研究》文中进行了进一步梳理钨由于其氚滞留率低和优异的抗辐照性能,已被未来聚变装置如ITER、CFETR等选为面对等离子材料,并应用于高热流粒子流挑战最严峻的偏滤器区域。为了在托卡马克放电过程中获得更高品质的等离子体,同时延长材料部件的使用寿命,必须理解钨表面的损伤行为和机理并寻求解决方法。本文基于高热负荷实验测试结果和实际托卡马克装置内钨的表面损伤现象,采用有限元方法,并辅以红外、探针等热流诊断对托卡马克高热流下的钨表面损伤行为进行了研究。首先,针对EAST偏滤器,开展热流诊断与分析;随后基于理论,分析钨材料部件在稳态热流和瞬态热流作用下的热结构响应及损伤行为阈值;最后针对EAST偏滤器靶板表面出现的熔化和开裂行为,进行了解释和预测。论文主要工作和创新如下:在托卡马克偏滤器靶板钨表面热流诊断方面,基于一套位于EAST H窗口的上钨偏滤器外靶板高时空分辨大量程(~3 mm/pixel,1000-3000 Hz,0-2500℃)红外热成像诊断系统。根据红外测温数据,采用有限元类比方法,对靶板表面的长脉冲稳态和周期性瞬态热流进行了有效的计算,分析过程考虑了瓦块表面温度的环向不均匀性、偏滤器靶板热流分布的环向不对称性以及瓦块几何和工程参数。在高热流下钨的热-结构耦合分析方面,基于有限元方法,分析了瞬态热流和稳态瞬态热流叠加下的钨表面温度、应力和应变在加热和冷却过程中的分布与演化。根据相关的传热学和材料力学理论,给出了不同损伤行为(变形、开裂和熔化)所对应的判据和判断流程。发现在瞬态热流作用下,钨表面开裂阈值为FHF~13.8 MW m-2 s0.5,Tmax~838℃。此外还发现在稳态和瞬态热流的叠加作用下,对于钨表面开裂损伤来说存在一个临界基温(~400℃),高于临界温度时不会产生开裂,而低于临界温度时开裂和损伤阈值随基温变化而改变。模拟结果与国内外相关的高热负荷实验测试结果基本吻合。在EAST上钨偏滤器原位熔化分析方面,采用原位监测和事后验证方法,发现了 EAST内主动水冷的类ITER钨铜偏滤器部件表面的原位熔化现象。通过统计和观察熔化的位置和形貌,发现熔化只发生在位错较大(数毫米)的cassette module(盒状组件)之间的瓦块边缘,确定了熔化主要与leading edge热沉积效应有关。同时熔化层的流动方向由电磁力主导,所以在EAST切换磁场方向时,熔化的位置和流动方向均会发生变化。通过CCD相机可以观测到明显的熔化液滴喷射现象,结合辐射和W杂质光谱等信号研究了熔化对放电的影响,发现熔化造成了等离子体放电的大破裂,但是对随后的放电造成的影响是可以接受的。此外,还基于有限元软件给出了瓦块表面温度与位错之间的关联,并以此为依据优化了 EAST钨瓦块的倒角结构,针对当前位错高达3 mm时的3.8 mm × 23 mm方案,可以承受3 MW m-2的稳态热流,是当前结构(1 mm× 1 mm)1.2 MW m-2的2.5倍;针对未来位错控制到2 mm以内,即2.8 mm × 22 mm倒角方案,可以将熔化阈值提高到4 MW m-2;同理若能将位错控制在理想的1mm以内,采用1.8 mm × 24 mm方案,可以将熔化阈值提高到5 MW m-2的水平。而对于CFETR的0.5 mm位错鱼鳞状倒角结构的优化尺寸为h=0.55 mm,能够有效将瓦块最高温度降低~66%。在钨铜部件开裂分析方面,利用有限元方法分析了高热负荷实验测试部件中心垂直大裂纹和装置偏滤器靶板瓦块的leading edge平行裂纹的形成原因,并计算了 EAST瓦块的疲劳开裂寿命。结果显示,在高热负荷测试实验的表面热流加载下,20 MW m-2的热流时危险点的疲劳寿命最低为12次,10 MW m-2的热流时危险点疲劳寿命均为~104次。而在托卡马克内考虑leading edge热效应叠加下,在不同垂直热流和位错的情况下,当瓦块稳态最高温度超过3000℃,瓦块危险点的疲劳寿命小于~103次。
方俊飞[10](2014)在《微结构表面功能材料的制备及其热辐射光谱特性研究》文中认为近年来,利用微结构来控制材料表面热辐射光谱特性的研究取得了长足进步,已有研究表明,当物质的特征尺寸接近于热辐射波长时,热辐射问题将与宏观热辐射问题截然不同,微结构表现出良好的热辐射光谱选择控制特性。利用微结构实现热辐射光谱特性控制的基本方法是:针对具体目标控制波段的光谱特性要求,选取合适的材料,设计得到具有一定形态特征的微结构,从而更好地实现热辐射能量传递及热辐射光谱控制。因此,微结构光谱控制在航天器热控制技术、太阳能技术、制造技术以及材料工业等领域都具有重要的应用前景。基于热致变色原理的钙钛矿锰氧化物由于其独特的表面热辐射性能而可用于航天器的智能热控制,但由于受到自身属性的限制,材料的热致变色效果不尽如人意,这严重影响了它在航天器智能热控涂层方面的应用。目前,利用太阳能发电主要使用的是以晶体硅为基底的太阳能光伏电池,但存在着成本高、转换效率低的问题,因此,如何提高太阳能光伏电池的转换效率以降低成本就显得至关重要。基于此,本文以微结构表面热辐射光谱特性为主要研究对象,通过在钙钛矿锰和单晶硅表面构造微结构来研究微结构对功能材料热辐射光谱特性的调控作用,希望能对工程应用产生一定的指导作用。本文具体研究内容包括以下几个方面:1、一维、二维周期性热致变色材料的制备采用固相反应法制备出了多种不同组分大块体的钙钛矿锰热致变色材料,并研究了掺杂比例、烧结温度等制备工艺对材料结构和性能的影响。利用光刻蚀技术在钙钛矿锰材料表面构造出了一维光栅结构和二维孔穴阵列结构,并研究了刻蚀工艺对微结构性能的影响。构造得到光栅结构的周期约为10μm,光栅槽宽为6.0μm,槽深为2.0μm;孔穴阵列结构的周期约为10μm,孔穴直径为6.0μm,孔深为2.0μm。2、一维、二维周期性热致变色材料的热辐射光谱特性研究对实验制备出的构造有不同微结构表面的钙钛矿锰样品进行了光学测试,进而通过计算得到了材料的表面热辐射特性,研究了一维光栅结构和二维孔穴阵列结构表面对钙钛矿锰材料热致变色性能的影响,并分析了产生这些影响的原因。测试结果表明,构造有一维光栅和二维孔穴阵列结构的热致变色表面热辐射性能均得到增强,对于具有光栅结构表面的La0.825Sr0.175MnO3材料,其热致变色性能得到显著改善。3、三维有序大孔(3DOM)热致变色材料的制备三维有序大孔(3DOM)材料是一种典型的三维光子晶体材料。采用胶晶模板法制备出了三维有序大孔的钙钛矿锰材料,通过改变实验条件,制备出了多种不同孔径、不同组分的热致变色功能材料,并研究了不同制备工艺对材料结构和性能的影响。实验结果表明,制备得到的热致变色功能材料有序性较好,3DOM结构完整,且已形成单相钙钛矿结构。4、三维有序大孔(3DOM)热致变色材料的热辐射光谱特性研究研究了三维有序PS胶体晶体的光学性能,由于3DOM结构完全是PS胶晶模板的逆复制,三维有序PS胶体晶体的质量会直接影响到3DOM材料的结构,因此,研究三维有序PS胶体晶体的光学性能也具有非常重要的意义。对实验制备出的具有不同孔径、不同组分三维有序大孔的钙钛矿锰样品进行了光学测试,得到了其表面热辐射特性。实验结果表明,得到的PS胶体晶体三维有序性较好,具有明显的光子禁带效应,而3DOM结构材料的光子禁带效应不太明显。同时,3DOM材料均具有较高的发射率,但材料的热致变色性能不太显著。5、单晶硅(Si)微结构表面的制备及其热辐射光谱特性研究以单层紧密排列的PS胶体晶体为掩模板,分别采用等离子体刻蚀(PE)、电感耦合等离子体刻蚀(ICP)和反应离子刻蚀(RIE)技术在单晶硅(Si)表面构造出了一定的纳米微结构,并研究了不同刻蚀工艺对微结构性能的影响。对构造的微结构表面进行了光学测试,研究了微结构对光谱特性的调控作用。实验结果表明,采用等离子体刻蚀方法能在单晶硅表面构造出较完整的周期性微结构,而电感耦合等离子体刻蚀和反应离子刻蚀得不到明显的周期性结构。光学测试结果表明,构造的微结构表面均能有效降低晶体硅材料的光谱反射率,同时,具有一定周期性的纳米柱微结构表面的光谱反射率要明显低于随机结构表面的光谱反射率。
二、金属低温发射率的预见(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、金属低温发射率的预见(论文提纲范文)
(2)低温条件下飞机蒙皮红外辐射特性建模与仿真实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 红外辐射特性研究现状 |
1.2.2 发射率测量技术研究现状 |
1.2.3 存在的主要问题 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 飞机蒙皮的红外辐射特性的研究 |
2.1 引言 |
2.2 需求分析与研究方案设计 |
2.3 飞机几何模型的建立和网格划分 |
2.3.1 飞机几何模型建立 |
2.3.2 网格划分 |
2.4 飞机蒙皮红外辐射特性的理论建模 |
2.4.1 坐标系的确定 |
2.4.2 太阳光入射方向的确定 |
2.4.3 入射投影面积的计算 |
2.4.4 三维温度场计算 |
2.4.5 导热微分方程的离散化 |
2.4.6 红外出射度场计算 |
2.5 三维温度场和红外出射度场计算的编程实现 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于傅里叶光谱法的发射率测量系统研制 |
3.1 引言 |
3.2 发射率的定义及分类 |
3.3 光谱发射率测量原理 |
3.4 发射率测量系统设计 |
3.4.1 总体设计和技术指标 |
3.4.2 杜瓦瓶设计 |
3.4.3 傅里叶红外光谱仪 |
3.4.4 真空控制系统 |
3.4.5 温度控制和测量系统 |
3.5 本章小结 |
第4章 发射率测量实验研究和仿真结果研究 |
4.1 引言 |
4.2 发射率测量结果分析 |
4.2.1 发射率测量系统的可靠性验证 |
4.2.2 两种飞机蒙皮材料的发射率测量结果 |
4.3 发射率测量系统的不确定度分析 |
4.4 飞机蒙皮红外辐射特性仿真结果分析 |
4.4.1 飞机温度场仿真结果分析 |
4.4.2 飞机红外出射度场仿真结果分析 |
4.4.3 红外辐射特征的影响因素分析和隐身性能优化设计 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(3)基于聚苯胺的兼容型红外电致变色器件研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 军事伪装技术概述 |
1.2 军事伪装技术发展趋势 |
1.2.1 多波段兼容伪装 |
1.2.2 自适应伪装 |
1.3 电致变色材料与器件研究进展 |
1.3.1 无机电致变色材料 |
1.3.2 有机电致变色材料 |
1.3.3 电致变色器件及应用 |
1.3.4 无机与有机电致变色材料的比较 |
1.4 论文选题依据及研究内容 |
第二章 实验与表征 |
2.1 实验药品和实验设备 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 制备方法 |
2.2.1 聚苯胺工作电极的电化学聚合制备 |
2.2.2 水溶性自掺杂PANI/聚乙烯硫酸(PVSA)复合物的制备 |
2.2.3 PANI-PVP共聚物的制备 |
2.2.4 聚苯胺反opal光子晶体的制备 |
2.2.5 一维光子晶体复合膜的制备 |
2.2.6 聚苯胺红外电致变色器的件制备 |
2.3 测试与表征 |
2.3.1 红外发射率测试 |
2.3.2 红外衰减全反射(FTIR-ATR)光谱测试 |
2.3.3 X-射线光电子能谱(XPS)测试 |
2.3.4 循环伏安法测试 |
2.3.5 聚苯胺薄膜厚度测试 |
2.3.6 表面形貌测试 |
2.3.7 电导率测试 |
2.3.8 器件响应时间测试 |
2.3.9 器件红外热像图的测试 |
2.3.10 器件光学性能测试 |
第三章 可见-近红外-热红外兼容型电致变色器件设计 |
3.1 可见光、近红外及热红外伪装技术的基本要求 |
3.1.1 可见光、近红外伪装技术要求 |
3.1.2 热红外伪装技术要求 |
3.2 环境特征数据的采集与分析 |
3.2.1 同一环境背景不同时段的红外特征数据分析 |
3.2.2 相同时段不同环境背景的红外特征数据 |
3.2.3 环境变化对电致变色器件发射率变化的预期要求幅度 |
3.3 可见-近红外-热红外兼容型电致变色器件设计 |
3.3.1 方案设计 |
3.3.2 电致变色材料体系选择 |
3.3.3 基于聚苯胺的兼容型红外电致变色器件结构 |
3.4 本章小结 |
第四章 电化学聚合制备聚苯胺工作电极及其性能研究 |
4.1 电化学聚合制备聚苯胺工作电极研究 |
4.1.1 工作电极聚苯胺层厚度的表征 |
4.1.2 恒电压法制备聚苯胺工作电极聚合过程研究及形貌表征 |
4.1.3 恒电流法制备聚苯胺工作电极聚合过程研究及形貌表征 |
4.2 聚苯胺工作电极的结构及初始发射率的表征 |
4.2.1 聚苯胺工作电极的结构表征 |
4.2.2 聚苯胺工作电极的初始红外发射率 |
4.2.3 聚苯胺工作电极初始发射率的影响因素研究 |
4.3 本章小结 |
第五章 红外电致变色器件的制备、性能及电致变色机理研究 |
5.1 各功能层制备条件对红外电致变色器件性能的影响 |
5.1.1 工作电极多孔基底制备条件的影响 |
5.1.2 对电极制备条件的影响 |
5.1.3 工作电极制备条件的影响 |
5.1.4 掺杂改性聚苯胺红外电致变色器件性能研究 |
5.2 聚苯胺红外电致变色器件电致变色机理研究 |
5.2.1 器件红外反射及发射性能 |
5.2.2 器件红外电致变色机理研究 |
5.2.3 不同电压条件下器件工作电极聚苯胺结构 |
5.2.4 红外电致变色器件发射率调控幅度模型 |
5.3 红外电致变色器件性能研究 |
5.3.1 器件发射率调控幅度及调控范围 |
5.3.2 热像仪测试结果 |
5.3.3 响应时间 |
5.3.4 可见-近红外波段光学性能 |
5.3.5 红外电致变色器件野外伪装效果评价 |
5.4 本章小结 |
第六章 红外电致变色器件近红外兼容性能研究 |
6.1 聚苯胺反opal光子晶体结构制备及性能研究 |
6.1.1 聚苯胺反opal光子晶体的理论计算 |
6.1.2 恒电流法制备聚苯胺反opal光子晶体 |
6.1.3 循环伏安法制备聚苯胺反opal光子晶体 |
6.1.4 聚苯胺反opal光子晶体光学性能研究 |
6.1.5 多孔基底上SiO2胶体晶体模板制备 |
6.2 红外电致变色器件一维光子晶体近红外兼容性能研究 |
6.2.1 一维光子晶体带隙的系统模拟、分析和设计研究 |
6.2.2 聚乙烯膜表面的一维光子晶体低温制备工艺研究 |
6.2.3 一维光子晶体复合膜的可见光、近红外、热红外波段兼容性研究 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(4)半透明介质相变过程光热特性与容差效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 相变过程中光热特性研究现状 |
1.3 相变换热的数值模拟算法概述 |
1.3.1 辐射导热耦合传热数值方法分类 |
1.3.2 无网格再生核粒子法的研究现状 |
1.4 相变材料容差能利用研究现状 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 相变过程光热特性多维RKPM算法研究 |
2.1 引言 |
2.2 相变过程中的控制方程 |
2.2.1 等效参数形式的能量方程 |
2.2.2 介质辐射传输方程 |
2.3 修正等效热容法 |
2.4 无网格RKPM基本理论模型 |
2.4.1 无网格法基本求解过程 |
2.4.2 RKPM基本数学模型 |
2.4.3 RKPM算法初步验证 |
2.5 控制方程的离散 |
2.5.1 介质辐射传输方程的RKPM离散格式 |
2.5.2 辐射导热耦合方程的RKPM离散格式 |
2.6 边界条件的施加 |
2.6.1 辐射边界条件的施加 |
2.6.2 边界粒子辐射能量关系式的离散 |
2.6.3 导热边界条件的施加 |
2.6.4 边界粒子导热能量关系式的离散 |
2.6.5 施加Dirichlet边界条件的有效性验证 |
2.7 RKPM辐射导热耦合算法验证 |
2.7.1 二维非稳态导热问题 |
2.7.2 二维稳态辐射导热耦合问题 |
2.7.3 相变过程中的辐射导热耦合问题 |
2.8 本章小结 |
第3章 半透明介质相变过程光热特性模拟与分析 |
3.1 引言 |
3.2 角域凝固过程 |
3.2.1 算法误差和收敛性分析 |
3.2.2 物性参数对温度和液相率分布的影响 |
3.2.3 辐射导热耦合数对相变界面的影响 |
3.2.4 辐射导热耦合数对辐射热流的影响 |
3.3 三维辐射导热耦合传热过程 |
3.3.1 第一类边界条件下辐射导热耦合作用 |
3.3.2 复合边界条件下的辐射导热耦合作用 |
3.4 变折射率介质辐射导热耦合RKPM算法 |
3.4.1 变折射率介质耦合传热方程的RKPM离散 |
3.4.2 变折射率介质相变过程辐射导热问题模拟 |
3.5 球坐标系RKPM辐射导热耦合算法 |
3.5.1 球坐标系辐射导热耦合方程 |
3.5.2 球坐标系下耦合方程的离散 |
3.5.3 液滴瞬态凝固过程的模拟和算法验证 |
3.5.4 球壳辐射平衡问题的模拟和算法验证 |
3.6 金属氧化物粒子凝固过程模拟 |
3.6.1 Corium粒子在水蒸气中的冷凝过程 |
3.6.2 Al_2O_3粒子在水蒸气中的冷凝过程 |
3.7 本章小结 |
第4章 低熔点烷烃固液相变容差效应算法与分析 |
4.1 引言 |
4.2 固液相变过程中考虑体积变化的RKPM算法 |
4.2.1 考虑体积变化的RKPM处理方案 |
4.2.2 正十八烷体积膨胀/收缩过程分析 |
4.2.3 半透明边界条件下的正十八烷相变过程 |
4.2.4 热辐射诱发相变过程的实验与模拟 |
4.3 低熔点烷烃单向凝固实验 |
4.3.1 实验装置和误差分析 |
4.3.2 烷烃样品物性参数 |
4.3.3 实验结果与分析 |
4.4 低熔点烷烃单向熔化实验 |
4.4.1 实验装置和实验步骤 |
4.4.2 实验结果与分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 烷烃固液相变容差特性实验与容差利用分析 |
5.1 引言 |
5.2 容差驱动设备用固液相变材料的选择 |
5.3 实验装置和方法 |
5.4 单一烷烃体积变化率测量 |
5.4.1 固定水温凝固过程中的体积收缩率 |
5.4.2 固定水温熔化过程中的体积膨胀率 |
5.4.3 变化水温熔化过程中的体积膨胀率 |
5.5 复合烷烃体积变化率测量 |
5.5.1 固定水温相变过程中的体积变化率 |
5.5.2 变化水温熔化过程中的体积膨胀率 |
5.6 烷烃材料传热性能的强化 |
5.6.1 烷烃/膨胀石墨复合材料的制备 |
5.6.2 烷烃/膨胀石墨复合材料体积变化率 |
5.7 容差驱动发电原理方案研究 |
5.7.1 容差驱动发电单元及工作过程 |
5.7.2 相变换热器结构和布置方案 |
5.7.3 容差驱动发电系统工作过程 |
5.8 容差驱动相变换热器传热过程分析 |
5.8.1 单管相变换热器对流换热过程模拟 |
5.8.2 相变换热器排列方式对传热的影响 |
5.8.3 换热器工作的周期性及工质熔化/凝固时间的匹配 |
5.9 容差驱动储能实验 |
5.9.1 实验装置和实验步骤 |
5.9.2 容差驱动蓄能过程分析 |
5.9.3 实验结果分析 |
5.10 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)钙钛矿型智能热控器件的制备与辐射性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 可变发射率热控技术的研究进展 |
1.2.2 钙钛矿锰氧化物可变发射率器件的研究进展 |
1.3 本文主要工作 |
2 钙钛矿型智能热控器件的设计制备与性能测试方法 |
2.1 钙钛矿锰氧化物的制备方法 |
2.2 热致变色智能热控器件块体材料的制备 |
2.3 热致变色智能热控器件的物理特性表征与辐射性能测试方法 |
2.3.1 热致变色器件的物相分析 |
2.3.2 热致变色器件的微观形貌 |
2.3.3 热致变色器件的辐射性能测试方法 |
2.4 热致变色器件多层膜层设计方法 |
2.5 本章小结 |
3 LCMO热致变色智能热控器件的性能研究 |
3.1 LCMO热致变色器件辐射特性研究 |
3.1.1 红外反射率光谱分析及发射率计算 |
3.1.2 紫外-可见光反射率光谱分析及太阳吸收率计算 |
3.2 LCMO热致变色器件多层膜层设计 |
3.3 本章小结 |
4 LCKMO热致变色智能热控器件的性能研究 |
4.1 紫外-可见光反射率光谱分析及太阳吸收率计算 |
4.2 红外反射率光谱分析及发射率计算 |
4.2.1 镜面反射率光谱分析计算 |
4.2.2 积分球反射率光谱分析计算 |
4.2.3 积分球反射率光谱拟合分析计算 |
4.3 磁场对热控器件红外辐射特性的影响 |
4.4 样品红外热成像分析 |
4.5 本章小结 |
5 热致变色器件环境试验 |
5.1 真空挥发性试验 |
5.2 防静电性能试验 |
5.3 热循环性能试验 |
5.4 本章小结 |
6 结束语 |
6.1 全文总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(6)低导热超高温热障涂层的制备及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 热障涂层简介 |
1.2 热障涂层材料发展历程及现状 |
1.2.1 传统热障涂层材料 |
1.2.2 新型热障涂层材料 |
1.3 热障涂层材料性能 |
1.4 粉体和涂层的制备方法 |
1.4.1 粉体的制备方法 |
1.4.2 涂层的制备方法 |
1.5 热障涂层材料热物性能的理论基础 |
1.5.1 热导率 |
1.5.2 热膨胀 |
1.5.3 比热容 |
1.6 点缺陷理论 |
1.6.1 电子缺陷和带点缺陷 |
1.7 热障涂层失效机制 |
1.7.1 热障涂层的应力失效分析 |
1.7.2 热障涂层的潮解失效分析 |
1.7.3 热障涂层的TGO失效分析 |
1.7.4 热障涂层的烧结失效分析 |
1.8 掺杂理论 |
1.9 论文选题依据及研究内容 |
第2章 材料制备与性能表征的方法与原理 |
2.1 药品信息 |
2.2 样品制备 |
2.2.1 固相反应法制备粉体 |
2.2.2 等离子喷涂制备涂层 |
2.3 表征分析技术 |
2.3.1 结构表征 |
2.3.2 热行为分析 |
2.3.3 涂层密度测试 |
2.3.4 粉体流动性 |
2.3.5 粉体松装密度 |
2.3.6 涂层潮解性能 |
2.3.7 X射线光电子能谱 |
2.3.8 拉曼测试 |
2.3.9 涂层强度分析 |
2.3.10 涂层高温烧蚀分析 |
2.3.11 涂层热震性能测试 |
2.3.12 涂层热导率 |
2.3.13 涂层热辐射发射率 |
第3章 二元离子掺杂氧化锆晶体结构和热物理性能 |
3.1 本章引言 |
3.2 粉体和涂层的制备及表征 |
3.2.1 粉体和涂层相结构 |
3.2.2 粉体和涂层微观形貌 |
3.2.3 粉体拉曼测试 |
3.3 涂层热力学性能表征 |
3.3.1 涂层的热导率分析 |
3.3.2 涂层的热震性能分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 三价稀土离子掺杂YYbGd晶体结构和热物理性能 |
4.1 本章引言 |
4.2 粉体制备及表征 |
4.2.1 粉体表征 |
4.2.2 粉体粒径分析 |
4.2.3 粉体流动性和松装密度 |
4.2.4 粉体热稳定性 |
4.3 涂层制备及性能表征 |
4.3.1 烧蚀涂层制备 |
4.3.2 涂层微观分析 |
4.3.3 拉曼测试 |
4.3.4 涂层热导率测试 |
4.3.5 涂层热辐射发射率 |
4.3.6 涂层隔热效果测试 |
4.3.7 涂层热震性能测试 |
4.3.8 涂层热冲击性能测试 |
4.3.9 涂层结合强度和剪切强度分析 |
4.3.10 涂层的潮解性能分析 |
4.3.11 涂层耐腐蚀性能分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 非稀土离子掺杂DyZr涂层热物理性能 |
5.1 本章引言 |
5.2 粉体制备 |
5.2.1 粉体表征 |
5.3 涂层制备及性能表征 |
5.3.1 涂层制备 |
5.3.2 涂层微观分析 |
5.3.3 拉曼测试 |
5.3.4 XPS分析 |
5.3.5 涂层热导率分析 |
5.3.6 涂层热辐射发射率分析 |
5.3.7 涂层的烧蚀性能分析 |
5.3.8 涂层的热震性能分析 |
5.3.9 涂层耐腐蚀性能分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 孔结构对涂层热物理性能影响 |
6.1 本章引言 |
6.2 涂层自带孔结构分析 |
6.2.1 有限元分析涂层几何模型的建立 |
6.2.2 数值模拟理论基础 |
6.2.3 数值模拟过程 |
6.2.4 自带孔结构涂层应力分析 |
6.3 热障涂层喷涂孔结构设计 |
6.3.1 模型设计 |
6.3.2 边界条件和初始条件 |
6.3.3 孔结构涂层热物性分析 |
6.4 结论 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 研究展望 |
附录——不同元素的XPS特征峰 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)空间低温辐射计黑体腔与光电不等效性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 地基低温辐射计的发展概况 |
1.3 空间低温辐射计的提出及其重要意义 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
第2章 空间低温辐射计的结构、工作原理及测量影响量 |
2.1 辐射计简介 |
2.2 导热微分方程 |
2.3 空间低温辐射计结构 |
2.4 空间低温辐射计工作原理与测量方法 |
2.5 测量链以及测量影响量 |
2.6 本章小结 |
第3章 黑体腔关键问题的研究 |
3.1 黑体腔吸收率测量方法发展概况 |
3.2 蒙特卡罗法计算黑体腔吸收率的物理基础和算法 |
3.3 TSP 和 HS 腔型、尺寸设计 |
3.4 黑体腔吸收率的测量 |
3.5 涂黑、加热丝、热敏电阻 |
3.6 导热结构设计 |
3.7 本章小结 |
第4章 光电不等效的研究 |
4.1 几种典型辐射计光电不等效的来源和研究思路 |
4.2 常温辐射计 SIAR 光电不等效的研究 |
4.3 格林函数法 |
4.4 空间低温辐射计 TSP 腔格林函数解和光电不等效修正 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论 |
5.1 论文的主要工作进展 |
5.2 具有创新意义的工作 |
5.3 下一步研究工作 |
参考文献 |
在学期间学术成果情况 |
指导教师及作者简介 |
致谢 |
(8)地基红外太阳观测的背景辐射特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景和意义 |
1.1.1 红外天文学和太阳物理发展需要 |
1.1.2 地基红外太阳观测的要求 |
1.2 地球大气辐射传输特性研究的国内外现状 |
1.2.1 大气辐射传输模型 |
1.2.2 大气红外辐射测量的发展现状 |
1.3 本文工作安排 |
第二章 地球大气对太阳红外辐射传输的影响分析 |
2.1 红外辐射理论 |
2.1.1 基本物理量 |
2.1.2 红外辐射基本定律 |
2.2 地球大气的红外吸收与辐射 |
2.2.1 大气参数 |
2.2.2 大气吸收、辐射及传输机制 |
2.2.3 地球大气的红外“窗口” |
2.3 太阳红外辐射的大气传输特性研究 |
2.3.1 太阳的红外辐射特性 |
2.3.2 太阳红外辐射在地球大气中的传输仿真 |
2.4 本章小结 |
第三章 大气红外辐射测量系统研制 |
3.1 仪器红外辐射及杂散光的抑制方法研究 |
3.1.1 光机结构建模 |
3.1.2 光机系统的红外辐射仿真 |
3.2 大气红外辐射计算 |
3.3 仪器制冷及温控系统研制 |
3.3.1 仪器制冷及控温的精度设计 |
3.3.2 制冷及温控组件研制 |
3.4 系统性能测试 |
3.4.1 测试原理 |
3.4.2 测试结果 |
3.5 本章小结 |
第四章 辐射测量的多元定标模型研究 |
4.1 建立二元定标模型 |
4.1.1 传统的一元定标模型 |
4.1.2 二元定标模型 |
4.2 二元定标的高低温实验 |
4.2.1 电子温度计定标 |
4.2.2 仪器的二元定标实验 |
4.2.3 二元定标实验结果分析 |
4.3 三元定标及外场测量实验 |
4.3.1 三元定标模型 |
4.3.2 三元模型的实测应用 |
4.4 制冷后系统的三元定标 |
4.5 本章小结 |
第五章 大气红外辐射与消光的实测 |
5.1 测量设备及观测流程 |
5.2 不同台址大气辐射亮度测量与对比 |
5.3 大气消光的测量方法研究 |
5.3.1 传统大气消光测量方法 |
5.3.2 大气消光的天顶角扫描测量法 |
5.4 大气辐射与消光空间分布的测量 |
5.4.1 天顶角扫描测量大气辐射与消光 |
5.4.2 不同方位角的大气辐射测量 |
5.5 本章小结 |
第六章 大气红外辐射的时间涨落特性实测与分析 |
6.1 辐射时间涨落的测量 |
6.1.1 测量设备及观测流程 |
6.1.2 辐射亮度的时间涨落结果 |
6.2 辐射时间涨落的Allan方差分析 |
6.2.1 Allan方差法原理 |
6.2.2 数据处理和分析 |
6.3 辐射涨落的空间相关性分析 |
6.4 辐射涨落对红外观测的影响分析 |
6.4.1 红外斩波技术 |
6.4.2 辐射涨落对斩波的影响 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结和展望 |
7.1 论文主要工作总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)托卡马克等离子体高热流下钨表面损伤行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 背景 |
1.1.1 磁约束核聚变 |
1.1.2 托卡马克装置 |
1.2 面对等离子体材料 |
1.2.1 等离子体与壁相互作用 |
1.2.2 面对等离子体材料 |
1.2.3 托卡马克第一壁热负荷 |
1.2.4 高热负荷下钨材料及部件的损伤 |
1.3 本文研究内容及意义 |
第二章 边界等离子体物理 |
2.1 刮削层 |
2.1.1 托卡马克磁场 |
2.1.2 刮削层 |
2.1.3 等离子体鞘 |
2.2 粒子和热输运 |
2.2.1 平行输运:两点模型 |
2.2.2 偏滤器边缘等离子体状态 |
第三章 托卡马克中热流诊断测量 |
3.1 红外热像诊断 |
3.1.1 红外诊断基本原理 |
3.1.2 EAST内的红外诊断 |
3.1.3 视场和空间分辨率 |
3.1.4 曝光时间、时间分辨率和量程 |
3.1.5 靶板表面发射率与光学系统透射率的标定 |
3.2 探针 |
3.2.1 探针测量原理 |
3.2.2 EAST上钨偏滤器探针 |
3.2.3 探针测量热流 |
3.3 其他诊断 |
3.3.1 汤姆孙散射 |
3.3.2 热电偶 |
3.4 EAST上钨偏滤器靶板的稳态瞬态热流 |
3.4.1 红外诊断测量热流 |
3.4.2 基于红外数据的EAST靶板稳态热流估算 |
3.4.3 基于红外数据的EAST靶板瞬态热流估算 |
3.5 本章小结 |
第四章 钨在高热流下的有限元热-力耦合计算 |
4.1 基础理论 |
4.1.1 传热学 |
4.1.2 材料力学 |
4.2 钨在瞬态热流下的开裂理论 |
4.2.1 钨的韧脆转变 |
4.2.2 理论建模 |
4.2.3 钨的瞬态热-应力随时间响应 |
4.2.4 钨的开裂判据 |
4.3 钨在瞬态热流下的有限元热-力耦合计算 |
4.3.1 模型及输入参量 |
4.3.2 结果与讨论 |
4.3.3 结论 |
4.4 钨铜部件在稳态和瞬态热流叠加下的有限元热-力耦合计算 |
4.4.1 模型及输入参量 |
4.4.2 结果与讨论 |
4.4.3 结论 |
4.5 本章小结 |
第五章 EAST上钨偏滤器瓦块熔化分析 |
5.1 EAST托卡马克装置 |
5.1.1 工程和物理基本参数 |
5.1.2 第一壁材料 |
5.1.3 EAST钨铜偏滤器 |
5.2 EAST上钨偏滤器的熔化现象 |
5.2.1 EAST熔化瓦块损伤情况分析 |
5.2.2 EAST上钨偏滤器熔化环向分布统计 |
5.2.3 熔化位置的特点与位错的统计 |
5.2.4 熔化流动方向分析 |
5.2.5 钨熔化对等离子体放电的影响 |
5.3 EAST钨瓦块的有限元热分析 |
5.3.1 EAST上钨偏滤器部件与有限元模型建立 |
5.3.2 边界条件与材料参数 |
5.3.3 瓦块位错与表面温度的关系 |
5.3.4 倒角尺寸、位错与表面温度的关系 |
5.3.5 EAST钨铜部件倒角优化 |
5.3.6 CFETR的钨铜部件倒角优化 |
5.4 本章小结 |
第六章 类ITER偏滤器钨铜部件表面开裂特性分析 |
6.1 钨铜部件的开裂 |
6.1.1 高热负荷测试中的钨铜部件开裂 |
6.1.2 EAST内的钨表面开裂 |
6.2 钨铜部件开裂的有限元模拟 |
6.2.1 模型的建立 |
6.2.2 高热负荷实验裂纹分析 |
6.2.3 EAST内瓦块开裂分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 未来展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(10)微结构表面功能材料的制备及其热辐射光谱特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 热致变色材料简介 |
1.3 单晶硅(Si)材料简介 |
1.4 本文主要工作简介 |
2 一维、二维周期性热致变色材料的制备 |
2.1 钙钛矿型材料的制备方法概述 |
2.1.1 钙钛矿型材料的主要制备方法 |
2.1.2 固相反应法简介 |
2.2 块体热致变色材料的制备 |
2.2.1 具体实验方法与流程 |
2.2.2 材料的性能表征 |
2.3 光刻蚀技术介绍 |
2.3.1 光刻工艺概述 |
2.3.2 刻蚀技术概述 |
2.4 周期性微结构的构造 |
2.4.1 具体实验过程 |
2.4.2 微结构的性能表征 |
2.5 本章小结 |
3 一维、二维周期性热致变色材料的热辐射光谱特性研究 |
3.1 微结构表面的反射性能研究 |
3.1.1 测试方法 |
3.1.2 测试结果分析 |
3.2 微结构表面的光谱发射率研究 |
3.2.1 发射率的计算方法 |
3.2.2 实验结果分析 |
3.3 本章小结 |
4 三维有序大孔(3DOM)热致变色材料的制备 |
4.1 胶晶模板法介绍 |
4.1.1 胶体微球概述 |
4.1.2 胶体晶体模板的组装 |
4.1.3 目标产物的渗透、填充 |
4.1.4 胶体晶体模板的去除 |
4.2 具体实验过程 |
4.2.1 主要实验试剂 |
4.2.2 PS胶体微球的合成 |
4.2.3 PS胶体晶体的组装 |
4.2.4 前驱物溶液的渗透、填充 |
4.2.5 3DOM材料的制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 煅烧温度对3DOM材料的影响 |
4.3.2 材料组分对3DOM材料的影响 |
4.3.3 胶体微球粒径对3DOM材料的影响 |
4.3.4 胶晶模板层数对3DOM材料的影响 |
4.3.5 氧气通入量对3DOM材料的影响 |
4.3.6 前驱溶液溶剂对3DOM材料的影响 |
4.3.7 填充次数对3DOM材料的影响 |
4.3.8 有机溶剂腐蚀去除胶体晶体模板 |
4.4 本章小结 |
5 三维有序大孔(3DOM)热致变色材料的热辐射光谱特性研究 |
5.1 PS胶体晶体的光学性能研究 |
5.1.1 布拉格(Bragg)衍射 |
5.1.2 PS胶体晶体的透射性能研究 |
5.2 3DOM材料的热辐射性能研究 |
5.2.1 3DOM材料的透射性能研究 |
5.2.2 3DOM材料的反射性能研究 |
5.2.3 3DOM材料的光谱发射率研究 |
5.3 热平衡法测试3DOM材料的热辐射性能 |
5.3.1 3DOM材料的相变特性研究 |
5.3.2 3DOM材料的光谱发射率研究 |
5.4 本章小结 |
6 单晶硅(Si)微结构表面的制备及其热辐射光谱特性研究 |
6.1 单晶硅(Si)微结构表面的制备 |
6.1.1 刻蚀方法介绍 |
6.1.2 具体实验过程 |
6.1.3 刻蚀结果分析 |
6.2 单晶硅(Si)微结构表面的光学性能研究 |
6.2.1 测试方法介绍 |
6.2.2 测试结果分析 |
6.3 本章小结 |
7 结束语 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 下一步工作展望 |
致谢 |
攻读博士期间发表的相关论文 |
参考文献 |
四、金属低温发射率的预见(论文参考文献)
- [1]金属低温发射率的预见[J]. G.A.Domoto,R.F.Boehm,C.L.Tien,陈历学. 低温与超导, 1975(04)
- [2]低温条件下飞机蒙皮红外辐射特性建模与仿真实验研究[D]. 殷立娟. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [3]基于聚苯胺的兼容型红外电致变色器件研究[D]. 李华. 国防科学技术大学, 2013(01)
- [4]半透明介质相变过程光热特性与容差效应研究[D]. 唐佳东. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [5]钙钛矿型智能热控器件的制备与辐射性能研究[D]. 陈辰星. 南京理工大学, 2020(01)
- [6]低导热超高温热障涂层的制备及其性能研究[D]. 杨明. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2020(01)
- [7]空间低温辐射计黑体腔与光电不等效性研究[D]. 方茜茜. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2014(09)
- [8]地基红外太阳观测的背景辐射特性研究[D]. 赵志军. 中国科学院大学(中国科学院云南天文台), 2017(03)
- [9]托卡马克等离子体高热流下钨表面损伤行为研究[D]. 李长君. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]微结构表面功能材料的制备及其热辐射光谱特性研究[D]. 方俊飞. 南京理工大学, 2014(06)