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期刊信息/Journal information
清华大学学报（自然科学版）
清华大学学报（自然科学版）

梁恩忠

月刊

1000-0054

xuebaost@tsinghua.edn.cn

010-62788108,62792976

100084

北京市海淀区清华园清华大学

清华大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Tsinghua University(Science and Technology)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为科学技术综合性学术刊物。反映清华大学自然科学与技术领域基础研究和实验研究方面的科研成果，推动国内外学术交流。主要栏目有工程力学、电机工程、机械工程、能源技术、信息科学、材料科学、基础理论等。主要读者对象是高等学校和科研单位的科研工作者、教师和研究生。
正式出版
收录年代

    TBCC发动机的发展历程及关键技术分析

    林威全许航瑞兰旭东
    1521-1535页
    查看更多>>摘要：随着空天领域技术的发展和人类对高性能飞行器的不懈追求,设计开发适用于多工况的高超声速飞行器成为当前研究热点.动力装置是高超声速飞行器的关键系统,但现有动力型式各有优劣,很难直接满足多工况、大速域的飞行要求.于是,多型动力组合成为主要发展路径.其中,涡轮基组合循环发动机(TBCC)具有飞行包线宽、可重复使用、单位推力大等优点,最有希望成为二级入轨航天器、高超声速飞行器的动力装置.本文对TBCC基本原理、发展情况及典型方案进行探讨,分类总结和分析了 TBCC的关键技术,并对TBCC等组合发动机的发展路线作出展望.

    航空发动机高超声速涡轮基组合循环发动机(TBCC)

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    气固相互作用对吸气式电推进系统进气道性能的影响

    周靖云靳旭红程晓丽艾邦成...
    1536-1546页
    查看更多>>摘要：针对上层大气层吸气式电推进系统进气道设计问题,采用直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法对吸气式电推进系统的进气道内流问题进行系统的数值模拟,考虑气固相互作用(GSI)模型对进气道内流特征、进气道收集和压缩性能的影响,并从气体动理论的角度阐明了其作用机理.结果表明:GSI模型对进气道的压缩和收集性能具有巨大的影响,适应系数的降低即GSI中镜面反射比例的升高,能显著提高压缩因子和收集效率,适应系数从1.0降低到0.2使得压缩因子增大7倍多,收集效率增大将近4倍.适应系数的降低能有效增大进气道压缩因子和收集效率的机制是气体分子在内凹型压缩段壁面发生镜面反射之后汇聚通过焦点,进入电离加速段.上层大气层吸气式电推进系统的进气道应该采取几何外形/表面材料相互耦合的设计思路:既采用内凹型压缩段的进气道,更需要通过材料选取或表面加工降低GSI适应系数,使得GSI尽量接近镜面反射.

    上层大气层稀薄气体流动低密度气体流动进气道直接模拟MonteCarlo(DSMC)方法

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    适用于大攻角与大舵偏角的刚柔耦合飞行动力学线性化模型

    安阳王天舒
    1547-1554页
    查看更多>>摘要：针对飞行器大攻角与大舵偏角等不满足传统模型假设的飞行特点,采用小扰动法建立了飞行器刚柔耦合飞行动力学线性化模型,并与航天工程中常用模型进行了对比分析.推导了矩阵形式的动力学方程线性化的一般形式,得到了飞行器纵向动力学模型的方程系数.给出的舵面摆动惯性力与力矩的线性化表达式,精确描述了攻角与舵偏角的扰动对摆动惯性力与力矩的影响.通过在大攻角与大舵偏角条件下将该文推导的线性化模型、传统线性化模型与原始的非线性模型的仿真结果进行对比,验证了所提出的模型具有更高的仿真精度.该文指出了传统模型将攻角和操纵机构摆角视为小量可能导致较大误差,为飞行器制导与控制系统设计提供了高精度的线性化模型.

    飞行动力学线性化大攻角大舵偏角高精度小扰动法

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    人物介绍

    1554页
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    目标小行星自主光学搜索策略

    穆硕刘辉宋家隆韩柠...
    1555-1564页
    查看更多>>摘要：近些年来,小行星研究备受关注.小行星不仅具有重要的科研与经济价值,同时也是威胁地球安全的因素之一.对于直径较小或观测数据较少的小行星,其探测和防御任务更具挑战.该文结合中国首个小行星撞击任务,针对定轨误差较大的小直径目标小行星,利用光学相机开展撞击任务最终阶段的目标搜索方案研究.该文考虑光学相机性能、星载计算性能以及机动时间等限制因素,设计了一种可最大化单次成像面积的目标搜索方案,并给出了不同搜索次数可覆盖面积的解析表达式,利用几何关系证明推导了不同视野位置的递推计算方法.Monte Carlo数值仿真结果验证了方案的有效性,其搜索成功率可达100％.

    小行星探测小行星撞击光学搜索区域搜索

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    多源异构空管运行数据安全自动分级模型

    陈宝刚杨敬轩张毅晏松...
    1565-1574页
    查看更多>>摘要：随着民航空管信息化建设的持续深化,空管系统作为支撑航空运输业高效、安全运作的关键,面临着数据交换安全性、实时性和高效性的严峻挑战,实现跨行业、跨业务领域、跨组织机构的多源异构空管运行数据安全交换成为当前空管系统信息化建设的重要任务.该文聚焦多源异构空管运行数据安全自动分级模型的构建,旨在通过自动化和智能化的手段对多源异构空管运行数据安全进行自动分级.根据空管运行数据所属业务类型,构造空管运行数据安全分级数据集,并设计13项安全分级特征以全面反映数据安全属性.结合相关法律法规和空管运行数据安全特征,设定5个数据安全级别.基于以决策树为基础分类器的系综算法,建立空管运行数据安全自动分级模型.通过与其他机器学习算法的对比实验,验证了所提算法在自动分级准确率上的优越性,达到了 95.5％.

    多源异构数据空管运行数据数据安全自动分级

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    基于全尺寸实验的高铁隧道火灾烟气纵向流场特征研究

    潘荣亮王亚南岳顺禹冉辰皓...
    1575-1586页
    查看更多>>摘要：中国高铁隧道具有明显的高拱顶、大断面特点,为研究上述特征作用下高铁隧道火灾烟气纵向流动与温度分布特征,该文依托渝湘高铁重庆至黔江段的白家山隧道开展了全尺寸高铁隧道火灾实验,获取了火灾烟气在纵向方向上的蔓延速度与温度分布特征.研究发现:尽管高铁隧道净高、横截面积较常规公路隧道变大,高铁隧道火源热释放速率对烟气纵向蔓延的速度仍然起到重要作用.高铁隧道内火灾烟气温度在垂直方向上呈现出经典的"top-hat"分布,并且随着烟气远离火源位置,烟气垂直方向温度的"top-hat"分布特征逐渐趋于一致.此外,该文划定了高铁隧道热烟气纵向流动的一维过渡射流区(区域Ⅱ)与一维临界射流区(区域Ⅲ)分界线,探究了现有狭长受限空间内火灾烟气纵向流动与温度分布模型在高铁隧道火灾领域的适用性并分析误差原因,调整了适用于高铁隧道射流区域Ⅲ的热烟气温升纵向衰减模型,研究成果为评估高速铁路隧道内火灾烟气纵向蔓延对人员疏散的影响提供了数据和理论支撑.

    高速铁路隧道全尺寸火灾实验火灾烟气纵向流动纵向温度分布

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    暴雨内涝灾害下社区韧性压力测试方法研究

    代鑫黄弘于富才吴爱枝...
    1587-1596页
    查看更多>>摘要：社区韧性成为公共安全领域的研究热点,但韧性压力测试的概念尚处于萌芽阶段.该文基于韧性曲线提出了通用的社区韧性压力测试分析框架,以暴雨内涝灾害为例,构建了 12种压力测试暴雨情景,基于水动力学方法建立暴雨内涝模型,提出了融合管网排水能力与淹没时空特征的暴雨内涝灾害下社区韧性压力测试方法.以某社区为例,结合实验监测数据,开展了社区暴雨内涝韧性压力测试.结果发现,暴雨内涝灾害时社区韧性受降雨历时影响不大但与小时雨强呈正相关,在200.0mm/h的极端降雨情景下该社区约44％区域被淹,管网排水能力完全恢复需5.7 h.基于测试结果针对性地提出了暴雨内涝灾害下社区韧性提升建议.该分析框架和方法可为社区韧性评价提供决策支持.

    社区韧性压力测试暴雨内涝水动力学模型

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    热表面上附壁燃料液滴蒸发特性实验

    代尚沛贾旭宏田威丁思捷...
    1597-1607页
    查看更多>>摘要：泄漏或溢出的液体燃料接触到热表面会引起火灾.为减少此类火灾事故,该文研究了燃料液滴在热表面上的蒸发模式和传热机制.利用玻璃恒温加热板模拟热表面实验,研究了乙酸、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正庚烷和环己烷的热蒸发行为.采用红外成像技术和体积估计法分析实验数据,揭示了不同液滴表面的各种热流型和形成机理.乙酸和乙醇液滴表面观察到热流波(hydrothermal waves,HTWs)和Bénard-Marangoni(B-M)流胞;丙酮和乙酸乙酯液滴表面观察到环状热流型;正庚烷液滴表面没有发现明显热流型,而环己烷液滴表面发现了双涡轮热流型.发现分子间氢键的形成和断裂与HTWs和Marangoni流胞的形成有关,液滴的蒸发速率主要由饱和蒸气压决定.实验结果表明:热流型对蒸发速率具有明显促进作用.

    液体燃料附壁液滴热流型热表面蒸发速率

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    隧道不同横向偏距的双火源燃烧行为与温度分布

    陈荣芳郭志国刘祖文周令剑...
    1608-1616页
    查看更多>>摘要：为探究隧道内对称双火源燃烧行为特征及温度分布情况,搭建1∶6的缩尺寸隧道模型实验台,开展隧道双火源燃烧实验,研究火源间距、横向偏距及火源尺寸等对燃料的质量损失速率、热释放速率、火焰形态、火焰高度及烟气最高温度分布情况的综合影响.结果表明:燃料的质量损失速率、热释放速率及火焰高度与横向偏距、火源间距均呈负相关关系.当无量纲火源间距S/D≤ 1时,双火羽流融合,顶棚下方最高温度曲线图仅有1个温度峰值;随着火源间距的增大,烟气最高温度分布由"单峰"变缓,向"双峰"过渡,当S/D≥4时,双火源基本独立燃烧,最高温度曲线图呈现2个温度峰值;近火源区域无量纲最大温升与无量纲横向偏距呈指数衰减关系.建立近火源区域最大温升预测模型,并与实验数据对比验证了其可靠性.该研究可为隧道内多火源火灾防排烟系统设计和应急救援提供参考.

    隧道火灾双火源横向偏距燃烧行为温度分布

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