北京航空航天大学学报

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李扬, 陈万春

2006, 32(03): 249-253.

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摘要:
高超声速飞行器的气动特性比一般的飞行器更为复杂,选用BTT(Bank-to-Turn)技术,即倾斜转弯技术可以满足其对于气动外形的要求,但随之给动力学系统带来了快时变、严重非线性及强烈耦合的特点.针对高超声速飞行器倾斜转弯非线性控制器的这一特点,采用了一种更为有效的非线性系统的控制方法,即非线性动态逆技术.首先建立了高超声速飞行器的非线性数学模型,然后根据奇异摄动理论将动力学系统的受控状态变量分为快变量和慢变量2部分,应用非线性动态逆理论分别对快逆回路和慢逆回路进行设计,其中慢逆回路控制器的输出作为快逆回路控制器的输入指令,最后对于所设计的系统在高超声速下的倾斜转弯运动进行了仿真验证.仿真结果...

基于Lagrange方法的失重人体建模与仿真

王娟, 庄达民

2006, 32(03): 254-257.

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摘要:
阐述了利用多刚体系统动力学进行航天员舱外活动仿真EVA(Extra Vehicular Activity)的必要性.给出了应用计算多刚体系统动力学建立的通用失重人体4关节反向运动学与反向动力学模型.选取典型的实例,在对其进行适当简化的基础上,运用通用模型对其进行仿真计算,计算时为考虑失重对人体质量、惯量与力量等参数的影响,对通用模型进行了修正.利用能量比较法对结果进行分析,得出当手部的运动轨迹半径与角速度减小、时间延长,髋关节做前驱运动时航天员工作最为节省能量.通过能量比较法计算得到了人体运动时各关节作功最为节省能量的范围.计算方法对航天员舱内外活动仿真及工效分析有一定的参考价值.

基于改进蚁群算法的低空突防航迹规划

李栋, 曹义华, 苏媛, 冯婷

2006, 32(03): 258-262.

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摘要:
为保证低空突防的成功率,在航迹规划时必须设计出以最小的被发现概率及可接受的航程为目标的航迹.蚁群算法ACA(Ant Colony Algorithm)作为一种新型的模拟进化算法,适合用于航迹规划中最优航迹的搜索,但是算法存在搜索时间长、收敛速度慢、易陷于局部最优解的缺点,为了克服算法自身不足,提高算法性能,引入了遗传算法中变异操作和挥发系数的自适应调节,从而形成改进蚁群算法,最后结合建立的航迹规划性能指标,利用等概率寻优、原有蚁群算法和改进蚁群算法3种方法分别进行航迹规划,并通过比较和分析结果的时间花费和航路代价,验证了改进蚁群算法的有效性.

高超声速涡轮/冲压组合发动机方案

朱大明, 陈敏, 唐海龙, 张津

2006, 32(03): 263-266.

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摘要:
为满足高超声速运输机在宽广的工作范围内(Ma＝0~5,H=0~30 km)稳定,可靠工作,研究了涡轮/冲压组合动力装置并联方案.完成了涡扇发动机和冲压发动机的总体性能方案设计,2种工作模式转换过程和沿飞行轨迹的组合发动机稳态特性模拟也已接近尾声.建立了适合高超声速飞行的涡扇发动机、冲压发动机可变几何的部件级详细性能计算模型,比较分析了涡扇发动机的加力方案;考虑了进气道/发动机流量匹配对发动机特性的影响;给出了涡轮/冲压模式转换阶段的稳态性能仿真结果.

飞行器RCS计算前置处理中裁剪曲面剖分算法

胡毕富, 宋玉旺, 赵晖, 席平

2006, 32(03): 267-270.

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摘要:
在雷达散射截面(RCS)计算中,首先需要将物体的表面进行三角剖分,称为前置处理,三角片单元的边长通常为0.1个波长(一般1个波长取3 cm).飞行器外表形状复杂,在建立数学化模型中,使用了大量的裁剪曲面,曲面之间的关系非常复杂,而3 mm边长的三角片剖分,使得飞行器的三角片单元的数目巨大,给前置处理带来难度.对此,提出了一种裁剪曲面三角网格剖分的方法.利用飞行器外形设计的特点,在以拱高为逼近误差的前提下,把曲面离散一系列等参数线,等参数线上等弦长布点,两两参数值相邻的参数线生成网格单元.根据网格单元与裁剪区域的位置关系,将落在裁剪区域外的网格单元进行裁剪处理.然后对曲面间边界处的网格进行相容性...

对称面圆周角对轴对称降落伞流场特性的影响

蒋崇文, 曹义华, 苏文翰

2006, 32(03): 271-275.

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根据降落伞的特点,通过3点假设(伞衣薄膜、伞的轴对称和流场定常),将三维复杂流动问题转化成二维轴对称问题,以节约计算时间.定义对称面圆周角,保持伞衣幅底部直径和顶孔直径不变,选取对称面圆周角在80°~140°范围内变化,建立一系列轴对称降落伞的计算模型.利用数值模拟手段,求解RNG (Renormalization Group)k-epsilon湍流模型下的N-S方程组,获得与有关单位试验相吻合的计算结果.分析发现对称面圆周角和伞衣幅高度对降落伞阻力影响很小.算例中阻力随对称面圆周角的变化在±0.28%以内.对称面圆周角的变化对轴对称降落伞尾流区流场的拓扑结构没有影响.对称轴上存在2个鞍点,随...

涡轮叶片尾缘复合通道隔板结构

丁水汀, 刘丽艳, 李莉

2006, 32(03): 276-279.

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摘要:
采用热色液晶测温法测量涡轮叶片尾缘带隔板的复合通道的温度场.研究复合通道中3种不同形状的隔板对换热和流阻的影响.主要在矩形隔板、90°波形隔板、120°波形隔板3种结构之间进行换热和流阻的比较.结果表明:在本实验评价指标下,2种形状的波形隔板的换热均好于矩形隔板,而且相对较小的压力损失;90°隔板在第1通道换热上好于120°隔板,第2通道两隔板的换热基本相当,但是90°隔板相对有较大的压力损失.

涡扇发动机地面起动过程性能模拟

朱之丽, 高超

2006, 32(03): 280-283.

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摘要:
用积分方法建立了混合排气加力涡扇发动机起动过程模拟模型并用该模型进行了仿真计算,模型基于气动热力学方程、各部件特性以及经验关系式,根据给出的发动机起动过程初始条件、燃烧室供油规律等进行计算.为说明所建立的起动性能模型的模拟效果,将程序计算结果与试验结果进行了比较,结果表明该起动仿真模型能较准确地模拟混排加力涡扇发动机的地面起动过程.还分析了计算过程中对起动过程有比较大影响的因素,包括计算时间步长,起动机脱开转速,燃烧室总压恢复系数的经验系数,大气温度、压力以及海拔高度等.了解这些因素对起动过程及模拟结果的影响,便于通过修正的途径将该计算方法用于发动机地面起动性能的准确模拟.

3种转角下旋转U形方通道的局部换热

刘传凯, 陶智, 丁水汀, 徐国强

2006, 32(03): 284-287.

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摘要:
在旋转数为0~0.26内用实验方法研究了转角对旋转U形方截面通道换热特性的影响.3种通道转角分别为0°,22.5°,45°.通道转角的变化引起了通道内哥氏力二次流的变化,继而导致通道各表面换热的变化.结果表明:随通道转角的增大,前缘与后缘之间努塞尔数的差异减小,而内侧面与外侧面之间的努塞尔数差异增大;在低旋转数下,转角的变化对U形通道换热的影响较小,但高旋转数下,转角的变化对U形通道换热的影响变得明显.

基于N-S方程的尾迹面法翼型气动阻力计算

刘周, 朱自强, 王晓璐, 吴宗成

2006, 32(03): 288-292.

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摘要:
研究了计算翼型阻力改进的方法——尾迹面法及尾迹面积分的位置和相应的积分技术.在亚跨声速时分别采用了表面积分和尾迹积分求得给定翼型RAE2822的阻力.结果显示,2种方法具有相同的结果,表明尾迹面积分方法是有效的,与实验值吻合较好.尾迹面法中,尾迹面位置应处于离后缘相对弦长距离0.6~1.0之间.尾迹面积分方法中积分结果不依赖于物体的详细几何外形,可以预计对曲率变化大的三维复杂外形,该方法有更大的优势.

小波模拟退火-软阈值SAR图像降噪算法

周荫清, 张磊, 徐华平

2006, 32(03): 293-296.

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摘要:
提出了一种新的SAR(Synthetic Aperture Radar)图像降噪方法,利用小波变换对空间位置信息保留的特性,依据小波变换后近似图像仍满足吉布斯分布,将模拟退火算法引入到小波域中,首先,根据SAR功率图像斑点的特性,对传统的同态变换方法做出了相应的修正,大大降低了处理结果的辐射偏差,提高了等效视数,然后在多分辨率理论和小波变换理论基础上,选用适合特定图像的最优小波基进行分解,最后对小波变换后的近似图像进行模拟退火处理,对各个细节图像有选择地进行软阈值处理.实验证明,此方法比传统的小波降斑取得了更好的平滑效果,比传统模拟退火大大减少了处理的时间,同时对图像的辐射精度的保持,斑点的抑...

复杂交通场景中多运动目标分割算法

李俊韬, 张海, 范跃祖

2006, 32(03): 297-300.

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针对室外复杂交通场景中多运动目标分割问题,提出了一种由变化检测和运动分割组成的算法,利用水平集算法对帧差图像进行变化检测得到运动窗口,在运动窗口范围内进行改进的k-均值聚类分割,利用运动相似性进行分割区域融合.算法避免了整个图像的分割,减少了运算量,完整的分割出运动目标.试验结果表明,算法不仅能从复杂交通场景图像序列中有效的检测和提取出运动目标并有很强的鲁棒性,而且能够解决运动目标的遮挡问题.

Coriolis质量流量传感器内部耦合振动

郑德智, 樊尚春

2006, 32(03): 301-305.

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摘要:
谐振式科里奥利质量流量计(CMF),依靠测量管路工作在谐振状态产生的科氏力效应实现流体流量的测量.实际的谐振式科里奥利质量流量计工作过程中,普遍存在传感器的外部和内部耦合振动现象,直接影响流量计的稳定性和测量精度.对传感器的外部耦合振动问题,通过增加测量管路直管段、增强传感器固定刚度等措施已得到较好解决;传感器内部耦合振动问题目前尚无完善的理论指导和技术解决方案.结合CMF传感器的工作机理,利用激光测振仪对存在内部耦合振动问题和无内部耦合振动问题的CMF对比测试,进一步证实了传感器内部耦合振动对测量精度的影响,揭示了内部耦合振动对测量管振动的影响相当于在测量管的主振动上叠加了一个附加分量,导致...

基于互相关的自动聚焦方法

董代, 刘荣, 孙明磊, 宗光华

2006, 32(03): 306-310.

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摘要:
针对自动聚焦系统,提出了基于互相关的自动聚焦算法.分析了传统自动聚焦算法在速度和精度方面存在的不足,引入互相关原理,定义基于互相关的模板相关算法F_TC.由于选择模板图像的不同,实验的结果不同,进而导致自动聚焦分析的算法也不相同.根据模板图像和实验结果,得出该算法存在2种形式——模板相关的第1种形式和第2种形式.模板图像为聚焦前位置图像,称为模板相关的第1种形式,该形式的实验曲线是由小到大,再减小的过程;模板图像为聚焦图像时,称为模板相关的第2种形式,该形式的实验曲线是由大到最小,再增大的过程.2种形式的图像处理实验结果,与其他几种主要聚焦评价函数(平方梯度函数,Brenner函数)进行比较,结...

基于累积效应的光交换机分组调度算法

熊庆旭, 冯金鑫, 王凤周

2006, 32(03): 311-315.

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摘要:
光交换机中的光路重置需要较长的时间,分组调度必须是基于帧的.为提高传输效率帧长通常较大,从而导致了光交换机中特有的分组累积效应.针对该效应,提出一种新的分组调度算法p-LQF(Longest Queue First)+Hold.通过对业务需求矩阵分解得到置换矩阵, 选择匹配占用最大的置换矩阵建立端口匹配.在4×4端口的VOQ(Virtual Output Queue)结构的光交换机中,分别对均匀、非均匀以及对角线的Bernoulli和ON/OFF业务进行了仿真.仿真结果显示该算法对于符合强大数定理的可接入业务能获得100%的通过率,其平均分组时延接近甚至低于主流的LQF+Hold算法,但复杂度...

光纤Sagnac温度传感器信号检测技术

杨远洪, 沈铭

2006, 32(03): 316-319.

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利用光纤Sagnac干涉仪的偏振非互易性PNR(Polarization Non-Reciprocity)可以实现对单温度点的高精度测量.传感头周围温度场的变化引起干涉仪光路中两相干光的相位差变化.通过分析温度传感器的测温原理,得到其输出的线性化模型.采用方波调制解调技术实现了对温度传感器光路系统输出的全数字信号检测.设计了以C8051F060混合信号微控制器为核心的全数字信号检测系统,实现其采样信号和调制信号的相位关系保持.16位高精度模/数转换器的电压采样值通过数字滤波及分段函数解算处理,得到测量温度值的数字输出.这种技术具有实现方便,便于数字化处理及时序控制等优点.通过-15~55℃的全...

神经元耦合系统同步条件的几点注记

王海侠, 陆启韶

2006, 32(03): 320-323.

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摘要:
研究了2个双向电突触耦合的完全相同的Hindmarsh-Rose神经元模型的完全同步问题.电突触耦合是神经元之间用于通讯的主要方式之一,它的最大功能是使神经元集群发生同步放电活动.以往对于耦合神经系统同步的研究,大多是利用数值方法,缺乏确凿的理论依据,对于多个神经元耦合的情形,也没有有效的方法.提出了2种判断完全同步的新方法——李雅普诺夫函数法和模式分解法,与传统的条件李雅普诺夫指数方法只能给出完全同步发生的必要条件相比,得到同步发生的充要条件和充分条件,并给出严格的理论证明.方法可应用到多个振子耦合和非对称耦合的系统中.计算机数值模拟对方法的有效性进行了验证.

光纤光源温度动态特性分析及控制

马迎建, 简红清, 石多

2006, 32(03): 324-327.

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摘要:
根据半导体热电致冷器(TEC)工作的基本原理,分析了光纤光源模块的温度动态特性,建立了与之对应的数学模型.对光源模块进行了实际实验测试,采用多点频率的工作电流驱动TEC模块,通过光源模块内部的热敏元件采样光源管芯温度的动态数据,用最小二乘法进行数据拟合,得到了与数学模型十分接近的结果,因此可以确定数学模型中的待定参数.采用 MAX1978单片TEC控制器,根据温度动态特性数学模型设计了最优的比例积分微分(PID)补偿网络,实现了光纤光源的温度控制系统,得出了TEC温度控制系统对光源有良好的控制精度和稳定性.

OFDM系统的自适应低秩信道估计

居敏, 许宗泽

2006, 32(03): 328-332.

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摘要:
为了降低正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency division Multiplexing)系统中最小均方误差MMSE(Minimum Mean Square Error)信道估计算法的复杂度,并且改善由于信道的统计特性与先验知识不匹配而导致的MMSE估计性能恶化,提出了一种自适应的低秩信道估计算法.该算法利用信道的时间平均相关取代统计相关,结合了基于特征值分解的低秩建模,从而近似地实现MMSE估计.借助于子空间跟踪,该算法可以自适应地估计信道相关矩阵的主特征空间及噪声方差,以迭代的方式逼近最优的MMSE估计,而且复杂度较低.进一步分析指出基于信道延时子空间跟踪的估计算...

基于GPS遥感的延迟映射接收机关键技术

张益强, 张其善, 杨东凯, 李紫薇

2006, 32(03): 333-336.

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摘要:
全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)广泛应用于定位和导航,还可利用海面对GPS信号产生的散射效应进行微波遥感,是一种新型微波遥感手段.首先介绍了GPS海洋遥感测风技术产生背景及特点,给出了GPS散射信号测量技术理论基础,重点分析了延迟映射接收机设计中提高采样信号信噪比、双射频前端电路设计、计算反射点延迟、接收机工作模式、内嵌软件处理等5项关键技术.设计的延迟映射接收机样机在天津近海完成了首次搭载飞行试验,试验结果表明,延迟映射接收机可同时接收直射和海面散射卫星信号并输出导航定位解,正确计算镜面散射点码延迟,准确接收海面散射的GPS卫星信号,且散射信号信噪...

基于远程渲染的三维模型发布系统

金平, 张海东, 齐越, 沈旭昆

2006, 32(03): 337-341.

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摘要:
当前三维模型在Internet上的应用越来越广,但先下载再显示的传统发布方式也一直受到安全性、网络带宽和客户端机器的图形性能3方面的制约.结合三维模型化简和远程渲染技术提出了一种新的三维模型发布系统.系统把高精度模型保存在渲染服务器上,客户端的三维浏览器只提供大幅精简的粗糙模型.用户可以在客户端对粗糙模型进行缩放、平移和旋转等操作,选择最佳的观察视点.当用户停止操作时,客户端向服务器发送一个渲染请求,该请求中包含用户当前的视点、方向和光照条件等信息.服务器根据客户端请求进行渲染并返回高精度模型的图像.因为敏感的高精度模型保存在服务器端,因此该系统具有先天的安全性优势;因为客户端和服务器之间只在...

自组织网络中UPMA协议的群间仿真

丁立军, 刘凯, 李汉涛, 张军

2006, 32(03): 342-346.

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摘要:
基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想,结合分层分布式网络结构为自组织网络提出了依据用户妥善安排的多址接入(UPMA)协议,UPMA协议可以支持节点移动性和多跳网络拓扑,并使用网络仿真工具OPNET仿真评估了它的群间通信性能.该协议利用分群算法将多跳网络拓扑形成轮询所需要的两跳分群结构,包括预约接入和无冲突的轮询服务阶段.有分组发送的节点在每帧的竞争接入时隙中竞争接入.如果成功,则进入轮询服务过程;否则,在本帧重新开始的接入阶段中进行冲突避免和分解的预约接入过程.仿真结果表明,UPMA协议显著提高了多跳群间的业务传输效率,可以提供较高的端到端信道利用率、较低的端到端平均消息时延和较小的平均...

网格计算环境中的安全信任协商系统

张荣清, 李建欣, 怀进鹏

2006, 32(03): 347-351.

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摘要:
网格技术促进了广域网络环境下的资源共享和协同工作.然而,在网格环境中,服务的提供方和请求方往往位于不同的安全域,如何为位于不同安全区域的陌生主体间动态地建立信任关系成为一项应用难题.基于信任管理基础设施,通过协作主体间信任证、访问控制策略的交互披露逐渐为各方建立信任关系,设计并实现了一个保护协商方隐私信息的安全信任协商系统.该系统采用一种基于属性的委托授权信任证、访问控制策略及一致性验证算法,实现策略的动态调整,从而生成满足访问控制策略的所有最小可满足信任证集,能够使理论上存在的信任关系得以自动建立.通过在CROWN平台中的应用,显示该系统能够满足网格应用中信任自动建立和敏感信息保护的需求.

Java虚拟机中动态内联策略的改进

周晶, 王雷, 刘志成

2006, 32(03): 352-356.

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摘要:
在Java虚拟机中,传统的基于计数的热点探测方法往往不能得到方法间的调用关系,因此,采用这种机制的动态编译器会丧失一些优化机会,比如方法内联.提出了基于在线反馈信息的动态内联策略.同已有的内联算法相比,该方法引入了BC Map,它由基线编译器对方法进行第一次编译时构建.BC Map可以确定对方法M进行调用的字节码在其调用者中的索引.通过构建Guarded Rec记录,编译器能够准确判断出虚方法的接收者对象的类型,进而确定方法间的调用关系.使用该信息指导的保护内联优化可以避免静态判断虚方法的接收者对象类型的缺陷,得到更加准确的动态信息,使应用程序的性能得到提升.

薄板钢构件火灾下的变形能力和承载能力分析

朱建明, 魏东, 刘应华

2006, 32(03): 357-360.

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摘要:
钢结构塑性设计和抗震设计中都要求组成钢结构的板件有足够的局部变形能力,以防止板件局部的屈曲而降低钢板件的承载能力.结合常温状态下钢板件变形和承载能力分析的基本原理和方法,用非线性有限元法,对钢结构中常用的四边支撑钢板件在高温下的屈曲性能进行分析,着重考虑了板件宽厚比、边界约束和初始缺陷等因素对板件变形能力和承载能力的影响.此外,通过参数的分析,还给出了板件宽厚比与变形能力和承载力的相关关系.

高级浅色歧化松香的制备工艺及脱色机理分析

朱岳麟, 汤丽妮, 郭红

2006, 32(03): 361-364.

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摘要:
针对目前国内市场上歧化松香产品颜色过深的问题,采用SQH-9新型脱色剂,对广西梧州松脂股份有限公司生产的歧化松香进行还原脱色精制研究,确定出温度、时间以及脱色剂投加量等最佳工艺条件,并采用红外、紫外光谱分析手段对其脱色前后样品进行了分析.结果表明,SQH-9脱色法可将一级歧化松香和特级歧化松香的加纳色号分别从7和5降至2,且脱色后歧化松香的乙醇溶液的紫外吸收曲线与日本进口歧化松香的乙醇溶液基本重合.由于SQH-9脱色剂价廉易得,因此具有很好的生产应用前景.

Si对TiAl合金高温抗氧化性能的影响

肖伟豪, 张亮, 姜惠仁

2006, 32(03): 365-368.

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摘要:
利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪等手段研究了TiAl-Si(原子数分数为0~20%)合金在1 173 K大气中24 h的恒温氧化.结果表明:Si元素可以有效地提高TiAl合金的高温抗氧化性能;随着Si含量的增加,氧化膜厚度依次减薄,TiO₂的含量逐渐减少,Al₂O3的含量逐渐增加,添加到10%左右时就有连续致密的Al₂O₃保护膜形成;Si在0~20%的添加过程中并没发现Si的氧化物生成.分析表明:Si对抗氧化性能的贡献可归结于Si与Ti有很好的亲和力,可以有效地降低Ti离子的活度、阻碍Ti离子的向外扩散, 相对来说增强了Al离子的活度,促进连续致密的Al₂O₃保护膜生成.

不同通道中气泡的形态变化及运动条件分析

赵卫娟, 张佐光, 孙志杰, 王景明

2006, 32(03): 369-372.

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摘要:
孔隙是影响复合材料性能的主要因素之一,为了消除孔隙,提高产品质量,对复合材料成型过程中气泡运动特性的研究是十分必要的.利用预浸料片层模拟系统,考察了气泡在不同运动通道中穿出的形态变化过程;分析了外加压力、树脂粘度、气泡大小、网格面积等因素对气泡穿出行为的影响;同时提出了气泡穿出的约束条件.研究结果表明,随着树脂粘度的增加,气泡体积和空隙面积的减少,气泡穿出所需的临界压力将逐渐增大.该研究结果将为热压成型过程中气泡运动模型的建立提供实验依据.