爆轰火焰在管道阻火器内的传播与淬熄特性

在水平封闭的直管中,采用自主研制的阻爆实验系统(包括传感器系统、配气系统、数据采集系统、点火系统等)对不同活性预混气体爆轰火焰在波纹管道阻火器内的传播与淬熄过程进行了实验研究。结果显示当可燃气体接近当量浓度时(丙烷4.2%、乙烯6.6%、氢气28.5%,均为体积分数),预混气体从点燃到火焰淬熄过程历时非常短,总体可分为4个阶段,缓慢燃烧阶段、快速燃烧阶段、加速燃烧阶段和超压振荡阶段。丙烷-空气、乙烯-空气预混气体在D=80 mm的管道阻火器中,爆炸压力峰值较高。当管道直径增加至400 mm时,爆炸压力峰值逐渐降低,其中乙烯-空气预混气体的爆炸压力峰值仅为3 MPa左右;氢气-空气预混气体的爆炸压力峰值随管径的增加呈递增趋势。对爆轰速度的研究结果表明,丙烷-空气、乙烯-空气预混气体爆轰速度数值相差不大,丙烷-空气预混气体甚至稍高些;而氢气-空气的爆轰速度数值较高。而且随着管径的增加,管壁热损失增大及其阻力因素等原因影响使预混气体爆轰速度趋向平稳。最后,从经典传热学理论出发,推导出了阻火单元厚度与爆轰火焰速度之间的关系。并结合实验数据,提出了爆轰安全阻火速度的计算方法,为工业装置阻火器的设计和选型提供更为准确的参考依据。     

微致动器用于翼面流场主动控制规律研究

面向主动流动控制研发了气泡型微致动器及其阵列技术和MEMS合成射流器技术．对气泡型微致动器参与下的飞行器翼面流场进行了数值模拟,并结合翼型开展了风洞实验,研究了气泡型微致动器对气动性能的影响规律．阐述了微型合成射流器及其微流场特性,研究了合成射流抑制失速、提高升力的机理．结果表明,在翼型上对微致动器进行合理布置,采用适当的控制参数,可以实现对翼面绕流的有益主动控制,达到增加升力、改善失速特性等目的．     

Pyrex 7740玻璃深刻蚀掩模研究

玻璃湿法深刻蚀掩模常采用低压化学气相沉积(LPCVD)多晶硅、Cr/Au金属层+光刻胶等,但往往会在玻璃中引入应力,影响后期应用(如阳极键合),而且Cr/Au金属层价格昂贵。为避免以上缺点,引入了SX AR—PC 5000/40保护胶+WBR2075干膜作为玻璃的刻蚀掩模,在HF︰NH4F,HF︰HCl,HF︰HCl︰NH4F刻蚀溶液中进行了大量实验。实验结果表明:SX AR—PC 5000/40抗腐蚀能力强,且成功实现了对Pyrex 7740玻璃131μm的深刻蚀。整个工艺过程与IC工艺兼容,可以进行圆片级批量加工。实验结果对圆片级封装和其他MEMS器件的制作有一定参考作用。     

一种高指向性MEMS声矢量传感器结构设计与分析

设计了一种高指向性微机电系统(MEMS)声矢量传感器,结构采用了硅-玻璃(SOG)工艺,增大流体间隙,减小振动阻尼,并利用ANSYS软件分析了流体间隙对指向性的影响,以验证结构的高指向性.结果表明,在流体间隙从5 μm增大到30 μm时,振动振幅增大30倍,相位差最高增大126°,当入射角度变化量为80°时,相位差变化量增大了40°,传感器指向性得到了显著提高.此种设计有助于促进声矢量传感器的发展.     

聚酰亚胺微刻蚀加工工艺研究

研究了RIE刻蚀聚酰亚胺的刻蚀速率、刻蚀表面粗糙度与不同加工工艺参数(包括射频功率、腔室压力、刻蚀气体成分等)之间的相互关系。刻蚀速率与射频功率、腔室压力都呈线性关系,与气体成分的关系是低SF6含量时呈线性,高SF6含量时出现饱和。刻蚀面的粗糙度几乎不受腔室压力的影响,而射频功率高于300 W和低SF6含量时粗糙度会急剧上升。采用腔室压力40 Pa、功率275 W、O2流量80 cm3/min、SF6流量20 cm3/min,通过RIE刻蚀获得了深度为39.5μm的微腔结构,为形成柔性基底空腔以及上悬结构等提供了技术基础。此外,对柔性基底固定技术进行了研究,提出了一种有效固定聚酰亚胺膜的新工艺方法。     

基于驱动电流的水下热敏剪应力微传感器灵敏度研究

驱动电流是热敏式剪应力微传感器的一个重要参数。增大驱动电流可以提高传感器的灵敏度,但传感器的安全工作温度又限制了驱动电流的增大。研究了如何基于驱动电流来最大程度地提高传感器灵敏度。从理论上分析了传感器灵敏度随剪应力输入的变化规律。通过静水中的I-V特性测试实验,确定了传感器在水下工作的最大允许驱动电流。通过电压—剪应力特性测试实验,验证了传感器灵敏度与驱动电流的关系,得到了传感器在最大允许驱动电流激励下的灵敏度。研究,发现最大允许驱动电流可以使传感器在剪应力为0.2Pa时的灵敏度达到23.8mV/Pa。     

航空发动机内壁高温测试技术

针对航空发动机故障诊断中长期存在的内壁高温测量难题,介绍了非接触式的红外辐射测温法、光电测温计法和接触式的热色液晶示温法、示温漆测温法及薄膜热电偶等多种测试手段。根据测试技术不破坏发动机内部流场和实时在线监测的应用需求,简述了不同测量方法的适用范围和测量精度,分析了不同测量手段的研究现状和技术特点。详细介绍了通过MEMS技术制作的薄膜热电偶,分析对比了辐射测温法和示温漆测温法,指出了由于薄膜热电偶自身结构的特殊性,可被广泛使用于各类表面瞬态温度测量领域。最后对发动机内壁面的高温测量技术进行了梳理与展望。     

低速流体边界层分离检测试验

结合边界层分离点附近的切应力变化规律,对边界层分离特性进行研究,确定边界层分离点的判定依据.采用分立元件通过表面贴装工艺来实现柔性微型热膜传感器阵列的集成,并研究该传感器阵列中敏感元件、柔性衬底的设计及传感器的排布,解决柔性传感器阵列对微细加工工艺要求较高的难题.根据边界层分离点判定依据,在低速风洞试验中对传感器阵列的性能和传感器阵列输出信号采用统计量算法和傅里叶变换功率谱算法进行处理判断,并与计算流体力学仿真结果对比,结果表明制造的微型热敏传感器阵列能够实现对流体边界层分离位置的在线测量.     

压阻式微型压力传感器敏感结构设计

在设计某一压阻式压力传感器特定敏感结构的过程中,对出现的技术难题进行了研究。文中的第2部分设计了弹性膜片的典型结构;第3部分设计了压敏电阻的尺寸以及阻值;第4部分使用ANSYS软件分析了弹性膜片在不同压力作用下的应力、应变分布,确定了压敏电阻在弹性膜片上的最佳分布位置。分析结果表明:压敏电阻距离弹性膜片边缘越近,灵敏度越高。同时计算了不同外界压力载荷和不同位置条件下压敏电阻的电压输出变化情况,提取了敏感膜片的固有频率和响应时间。文中响应时间曲线表明:所设计的微型压阻式压力传感器响应速度快,稳定时间仅为1.0×10~(-5)s。     

微机械器件形状与尺寸的图像测量研究

采用面阵CCD作为图像传感器,结合微机械器件结构尺寸的测量特点,建立非接触式无损图像测量系统,并给出了典型平面几何尺寸的测量原理和算法.试验结果表明系统具有良好的稳定性和较高的精度.