气态/超临界态RP-3航空煤油喷嘴内部流动可视化研究 被引量：1

1

作者 黎家驹 许全宏 +3 位作者 刘桂桂 李林 薛鑫 惠鑫 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期221-229,共9页

为研究气态/超临界态RP-3航空煤油在喷嘴内部的流动特性,自主设计了模拟喷嘴内部收缩通道的透明试验件,通过阴影法对气态/超临界态RP-3在喷嘴内部的流动过程开展可视化研究,并采用一维流动分析方法对观测结果进行了分析。试验首次获得气... 为研究气态/超临界态RP-3航空煤油在喷嘴内部的流动特性,自主设计了模拟喷嘴内部收缩通道的透明试验件,通过阴影法对气态/超临界态RP-3在喷嘴内部的流动过程开展可视化研究,并采用一维流动分析方法对观测结果进行了分析。试验首次获得气态/超临界态RP-3航空煤油在喷嘴内部的流动结构可视化图像,图像透明区域的形状随着燃油在收缩通道中膨胀而引起的密度变化而改变。结果表明,喷射压力和喷射温度对燃油在喷嘴内部流动特性有显著影响,燃油密度在不同喷射压力和喷射温度工况下沿轴向及径向的变化趋势存在明显差异,因而在可视化图像上展现出不同大小或形状的透明区域。轴向上,燃油密度变化在喷口处最为剧烈,该变化趋势随着喷射温度的降低、喷射压力的升高而增大。径向上,受温度边界层的影响,燃油密度变化在喷嘴壁面处最为剧烈,该变化趋势随着喷射温度的降低而减小;近临界喷射温度下,亚临界喷射温度工况的透明区域沿轴向呈均匀状,超临界喷射温度工况的透明区域沿轴向呈收缩状。 展开更多

关键词 超临界 RP-3航空煤油 可视化 流动结构 喷嘴

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基于粒子群算法的多级低压涡轮一维气动优化设计方法 被引量：9

2

作者 姚李超 邹正平 +2 位作者 张伟昊 周琨 王雷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1042-1049,共8页

为探究涡轮高效设计技术,从低维优化层面出发,提出了一种基于粒子群优化算法的多级低压涡轮一维设计和优化方法。该方法以涡轮效率为目标,通过建立涡轮子午流道形式以及气动特性等约束条件将涡轮一维设计转化成包含约束限制的极大值优... 为探究涡轮高效设计技术,从低维优化层面出发,提出了一种基于粒子群优化算法的多级低压涡轮一维设计和优化方法。该方法以涡轮效率为目标,通过建立涡轮子午流道形式以及气动特性等约束条件将涡轮一维设计转化成包含约束限制的极大值优化问题。在验证粒子群算法优化性能的基础上发展了多级低压涡轮一维气动优化设计程序,该程序通过优化地选取涡轮各级的多个设计变量,有效地生成满足多个约束条件的级最佳速度三角形以及最佳初步子午流道形式。利用该程序完成了原型低压涡轮的优化改型工作,三维数值模拟结果表明,优化改型方案在设计点和非设计点的气动性能均获得了不同程度的改善。 展开更多

关键词 低维优化 多级低压涡轮 一维设计 子午流道 粒子群优化算法 改型设计 气动性能

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1+1对转涡轮气动设计技术研究 被引量：3

3

作者 付超 邹正平 +2 位作者 刘火星 李维 曾军 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期299-306,共8页

分析了对转涡轮方案的影响因素,推导了带导叶对转涡轮基元级速度三角形参数与涡轮效率和出功比的关系,进行了速度三角形的分析,得到了带导叶对转涡轮速度三角形的设计规律。为验证此规律,选取了基元级基本参数,在此基础上,进行了考虑冷... 分析了对转涡轮方案的影响因素,推导了带导叶对转涡轮基元级速度三角形参数与涡轮效率和出功比的关系,进行了速度三角形的分析,得到了带导叶对转涡轮速度三角形的设计规律。为验证此规律,选取了基元级基本参数,在此基础上,进行了考虑冷却的1+1对转涡轮气动方案的设计;并利用三维数值模拟手段对所设计的气动方案进行了验证。结果表明,所完成的涡轮气动方案能够满足设计要求,且选取的速度三角形基本参数与数值模拟结果较为接近。 展开更多

关键词 速度三角形 对转涡轮 气动设计

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旋流作用下的液膜初始破碎可视化实验研究 被引量：1

4

作者 谢宇 王航 +1 位作者 程泽宇 郭志辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期207-217,共11页

利用背光照明和高速相机,对强剪切气动雾化喷嘴出口雾化进行了可视化实验研究,探究旋流中的液膜初始破碎特性及一二级旋流对液膜初始破碎的影响。唯象描述了液膜破碎过程和模式,并分析图像获得表征液膜初始破碎特性的物理量:液膜破碎长... 利用背光照明和高速相机,对强剪切气动雾化喷嘴出口雾化进行了可视化实验研究,探究旋流中的液膜初始破碎特性及一二级旋流对液膜初始破碎的影响。唯象描述了液膜破碎过程和模式,并分析图像获得表征液膜初始破碎特性的物理量:液膜破碎长度和径向拍振频率。实验结果表明:旋流作用下液膜破碎主要为液袋破碎和液丝破碎模式,这与平面液膜相似,且受工况的影响规律也相同,但旋流作用使得破碎过程和模式叠加,更为复杂。液膜破碎长度主要由一级旋流决定,二级旋向的影响可忽略。径向拍振频率认为是由Kelvin-Helmholtz(KH)和Rayleigh-Taylor(RT)不稳定机理共同主导,且受一二级旋流共同影响;此外,在大气流流量时,同旋更有利液膜失稳破碎,即径向拍振频率更大,而小流量时反旋更利于破碎。进一步由实验数据得到拟合经验公式,两者吻合良好,且发现径向拍振频率可能与旋流数之间存在关联。最终认为旋流作用下液膜更易失稳破碎,且一级旋流决定了液膜初始破碎的基本形态,二级旋流起强化剪切和辅助作用。 展开更多

关键词 旋流 液膜破碎 可视化实验 液膜破碎长度 径向拍振频率

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三旋流雾化装置中预燃级喷雾特性的实验研究

5

作者 谢宇 何悟 郭志辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期192-201,共10页

为深入研究三旋流分级燃烧室中预燃级的喷雾特性,采用煤油为工质,在接近贫油熄火状态时对某三旋流雾化装置中预燃级的雾化特性进行了实验研究。利用相位多普勒测速仪对雾化装置下游的整体喷雾场以及近场区喷雾进行了研究和分析。结果表... 为深入研究三旋流分级燃烧室中预燃级的喷雾特性,采用煤油为工质,在接近贫油熄火状态时对某三旋流雾化装置中预燃级的雾化特性进行了实验研究。利用相位多普勒测速仪对雾化装置下游的整体喷雾场以及近场区喷雾进行了研究和分析。结果表明:下游喷雾场主要有中心回流区、高速区和喷雾边缘区,但是在X=10mm截面上高速区中存在着台阶低速区。喷雾结构由空心锥结构渐渐转变为全锥形。线平均后的液雾索泰尔平均直径SMD沿轴向增加,气流压降是液滴平均尺寸的主要影响因素。雾化装置中的雾化过程符合复合式空气雾化。在X=10mm截面的近场区,径向上各点处的液滴轴向速度基本与液滴尺寸无关,而液滴径向速度与尺寸的关系与径向位置有关。对文献中提出经验预测公式进行了修正,得到适用于该雾化装置的液滴尺寸关系式,发现在空气压降为4kPa时可忽略第三级旋流气流,一二级旋流气流是近场区液滴平均尺寸的主导因素。 展开更多

关键词 三旋流 预燃级 喷雾特性 近场区 液滴尺寸关系式

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模型燃烧室中值班火焰的燃烧不稳定性分析

6

作者 李明婧 郭志辉 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期951-961,共11页

针对模型燃烧室中值班火焰的燃烧不稳定性问题,实验测量燃烧室内多点动态压力和火焰图像,利用快速傅里叶分析、本征正交分解(POD)等方法进行分析。结果表明:随着当量比增大,值班火焰的稳定性发生2次分岔现象,相应的不稳定模态分别对应... 针对模型燃烧室中值班火焰的燃烧不稳定性问题,实验测量燃烧室内多点动态压力和火焰图像,利用快速傅里叶分析、本征正交分解(POD)等方法进行分析。结果表明:随着当量比增大,值班火焰的稳定性发生2次分岔现象,相应的不稳定模态分别对应系统的3阶、2阶本征纵向声学模态,均发生极限环振荡。POD结果表明:涡声频率锁定,发生在燃烧室纵向声学模态频率处,燃烧室内发生声-涡-火焰耦合的不稳定过程。而伴随着当量比提高,一方面,大尺度旋涡脱落改变火焰面积引发强烈放热振荡,声能产生增大;另一方面,两分支火焰张角不断增大,火焰位置主要波动方向与主要声学波动沿同一轴线。两方面作用下热声耦合更加容易,热释放脉动与压力脉动耦合的相位角减小,进而发生模态转换。 展开更多

关键词 燃烧不稳定性 值班火焰 热声耦合 涡声锁定 火焰动力学

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凹腔油气匹配对驻涡燃烧室点火性能影响试验 被引量：14

7

作者 邢菲 樊未军 +2 位作者 柳杨 孔昭健 杨茂林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期412-416,421,共6页

针对一种以煤油为燃料的驻涡燃烧室,在前期研究的基础上对其前体油气匹配进行几种结构改变,探讨驻涡燃烧室头部油气匹配及后体气量变化时对其点火熄火的影响。对仅采用凹腔供油的驻涡燃烧室的贫油点火及贫油熄火特性进行了试验研究表明... 针对一种以煤油为燃料的驻涡燃烧室,在前期研究的基础上对其前体油气匹配进行几种结构改变,探讨驻涡燃烧室头部油气匹配及后体气量变化时对其点火熄火的影响。对仅采用凹腔供油的驻涡燃烧室的贫油点火及贫油熄火特性进行了试验研究表明,随后体气量增加,总的贫油点火油气比先下降后上升,绝大部分工况下,总的贫油点火油气比在0.04以下;贫熄总油气随主流气量的减小先增大后减小;各个方案熄火总油气比都在0.004以下;凹腔前体进气温度的提高有利于驻涡燃烧室的点火熄火性能。 展开更多

关键词 驻涡燃烧室 凹腔前体改变 贫油点火 贫油熄火

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流向涡与涡轮叶栅二次流相互作用研究 被引量：8

8

作者 王鹏 邹正平 +2 位作者 綦蕾 刘火星 叶建 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期42-49,共8页

研究有效的流动控制手段,降低涡轮内部二次损失,对于小展弦比涡轮的气动设计具有重要意义。利用涡发生器在叶栅入口前产生流向涡,通过试验和数值方法探讨这种基于旋涡相互作用的流动控制方法对涡轮平面叶栅二次流动的作用效果,并对不同... 研究有效的流动控制手段,降低涡轮内部二次损失,对于小展弦比涡轮的气动设计具有重要意义。利用涡发生器在叶栅入口前产生流向涡,通过试验和数值方法探讨这种基于旋涡相互作用的流动控制方法对涡轮平面叶栅二次流动的作用效果,并对不同流向涡情况做对比分析。结果表明:流向涡对涡轮叶栅内部流动会产生较为显著的影响,从而影响叶栅的性能,当所产生流向涡强度和位置较为合理时,有可能通过流向涡与二次流的相互作用达到较大幅度降低二次流损失的目的。 展开更多

关键词 二次流 流动控制 流向涡 涡发生器 气动损失

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气膜孔倾角对层板隔热屏冷却性能影响 被引量：10

9

作者 刘友宏 任浩亮 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期281-288,共8页

为了获得气膜孔倾角对层板隔热屏(冲击/发散复合冷却隔热屏)冷却性能的影响规律,基于加力燃烧室真实工况,对0°到90°范围内的十种不同气膜孔倾角的层板隔热屏进行了三维流热耦合数值模拟研究,得到了层板隔热屏冲击壁面Nu数、... 为了获得气膜孔倾角对层板隔热屏(冲击/发散复合冷却隔热屏)冷却性能的影响规律,基于加力燃烧室真实工况,对0°到90°范围内的十种不同气膜孔倾角的层板隔热屏进行了三维流热耦合数值模拟研究,得到了层板隔热屏冲击壁面Nu数、层板隔热屏气膜冷却表面的冷却效果、层板隔热屏冷流体热负荷及气膜孔流量系数的变化规律。结果表明,气膜孔倾角的变化对冲击壁面Nu数的影响较小;气膜冷却表面的综合冷却效果随气膜孔倾角的增大而减小,15°倾角模型比10°倾角模型的平均综合冷却效果降低2.8%;单位面积冷流体热负荷随气膜孔倾角的增大而增大,最小值比最大值低30.7%;气膜孔倾角对层板隔热屏平均流量系数的影响不大,但上游气膜孔的出流会对下游气膜孔的流量系数产生影响。 展开更多

关键词 层板隔热屏 气膜冷却 气膜孔 倾角 加力燃烧室

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叉指式散热器结构的优化设计 被引量：1

10

作者 徐国强 王梦 +1 位作者 陶智 吴宏 《现代电子技术》 2008年第20期1-3,6,共4页

为了解决大功率器件的高热流密度问题,以数值计算的方法研究叉指式散热器内部流体的流动换热特性,验证广义温度梯度均匀化原则是强化对流换热的基本规律。分析钉柱高度、基座高度、钉柱个数和钉柱直径等几何参数对叉指式散热器综合散热... 为了解决大功率器件的高热流密度问题,以数值计算的方法研究叉指式散热器内部流体的流动换热特性,验证广义温度梯度均匀化原则是强化对流换热的基本规律。分析钉柱高度、基座高度、钉柱个数和钉柱直径等几何参数对叉指式散热器综合散热性能的影响。采用有约束条件的遗传优化算法,以散热器热阻为目标函数,对散热器几何结构进行多参数优化,得到特定条件下能够强化换热的叉指式散热器较优几何结构。研究为散热器结构的优化设计提供了理论依据和计算数据。 展开更多

关键词 叉指式散热器 散热性能 温度梯度均匀性 遗传算法

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汽轮机末级转子叶片流固耦合计算 被引量：11

11

作者 弓三伟 任丽芸 +2 位作者 刘火星 李琳 邹正平 《热力透平》 2007年第3期153-157,163,共6页

对于大展弦比的叶片,流场与结构的相互作用不可忽略。本文利用商业软件CFX和ANSYS对某汽轮机末级转子叶片进行了设计和非设计状态下的流固耦合计算,对两种状态下耦合前后的流场结果进行了对比分析,叶片结构计算采用了双向与单向两种耦... 对于大展弦比的叶片,流场与结构的相互作用不可忽略。本文利用商业软件CFX和ANSYS对某汽轮机末级转子叶片进行了设计和非设计状态下的流固耦合计算,对两种状态下耦合前后的流场结果进行了对比分析,叶片结构计算采用了双向与单向两种耦合方式。结果表明,非设计状态下流场对结构变形具有更强的敏感性;在稳态载荷作用下,两种耦合方式下的叶片位移、应力值差别不大。 展开更多

关键词 流固耦合 汽轮机 数值模拟 动网格

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孔形状对多斜孔气膜冷却效果的研究 被引量：1

12

作者 李志强 田涛 《黑龙江科技信息》 2008年第6期24-25,共2页

从加强气膜孔内的换热量和热侧的气膜覆盖两个角度来提高多斜孔壁的冷却效果,数值计算结果表明收缩进气可以提高冷气的速度,强化孔内的对流换热,一般可以使换热量提高0.5倍左右;扩张出气可以使冷气出口的速度降低,气膜覆盖面更广,提高... 从加强气膜孔内的换热量和热侧的气膜覆盖两个角度来提高多斜孔壁的冷却效果,数值计算结果表明收缩进气可以提高冷气的速度,强化孔内的对流换热,一般可以使换热量提高0.5倍左右;扩张出气可以使冷气出口的速度降低,气膜覆盖面更广,提高气膜覆盖效果。 展开更多

关键词 多斜孔板 不同孔型 数值研究

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引气对压气机流场模型影响的数值研究 被引量：4

13

作者 赵斌 李绍斌 +2 位作者 周盛 邹学奇 黄生勤 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期620-628,共9页

为了研究引气对压气机流场的影响,采用数值方法对压气机引气的简化数学物理模型进行了引气量、引气面积、引气结构角度及长度四个引气控制参数共49个方案的对比探究。结果表明:受到引气抽吸作用的影响,引气槽上游主流的流动加速,下游主... 为了研究引气对压气机流场的影响,采用数值方法对压气机引气的简化数学物理模型进行了引气量、引气面积、引气结构角度及长度四个引气控制参数共49个方案的对比探究。结果表明:受到引气抽吸作用的影响,引气槽上游主流的流动加速,下游主流减速。引气参数对主流热力参数的影响呈规律性,引气量主要决定热力参数变化的程度,引气面积主要改变热力参数变化的范围,而引气结构的角度和长度则主要影响引气结构内部的流动形式。 展开更多

关键词 压气机 引气 引气量 引气面积 引气结构

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中心分级燃烧室预燃级的喷雾特性研究 被引量：2

14

作者 傅江坤 周建华 郭志辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1305-1313,共9页

为研究典型中心分级燃烧室预燃级的冷态喷雾特性,进行了实验研究。应用相位多普勒粒子分析仪(PDA)测量液滴的直径和速度,应用片光照相得到喷雾照片。实验结果表明:由于受到套筒结构的限制,预燃级喷雾锥角较小,一般在50°~70°,... 为研究典型中心分级燃烧室预燃级的冷态喷雾特性,进行了实验研究。应用相位多普勒粒子分析仪(PDA)测量液滴的直径和速度,应用片光照相得到喷雾照片。实验结果表明:由于受到套筒结构的限制,预燃级喷雾锥角较小,一般在50°~70°,随着燃油流量和空气压降的增加,喷雾锥角增大,燃油分布范围更广,液滴数量增加,直径随之变小。预燃级的中心回流区宽度仅为20mm左右,一直延伸进套筒内,最大回流速度约为10m/s。燃油流量的改变对流场的影响十分微弱,而空气压降的增加能够明显增加流场速度和回流强度,但是工况参数的改变并不会改变回流区位置和流场结构。燃油流量的减小和空气压降的增加都会使雾化索太尔平均直径(SMD)减小,但相比之下,空气压降对雾化水平的影响更大。在各头部空气压降下,雾化SMD随着气液比(ALR)的增加而减小,但随着ALR的继续增加,平均SMD变化曲线变平缓。 展开更多

关键词 航空发动机 燃烧室 预燃级 流场 回流区 雾化

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低速模拟设计技术在大小叶片压气机中的应用 被引量：2

15

作者 孟德君 于贤君 刘宝杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1963-1974,共12页

针对一个用于高压压气机出口级的高负荷大小叶片压气机进行了四级重复级试验台低速模拟设计研究,探讨了高负荷情况下重复级特征不明显的亚声速级压气机的低速模拟设计方法,以及考虑大叶片和小叶片气动耦合的低速模拟设计方法。研究过程... 针对一个用于高压压气机出口级的高负荷大小叶片压气机进行了四级重复级试验台低速模拟设计研究,探讨了高负荷情况下重复级特征不明显的亚声速级压气机的低速模拟设计方法,以及考虑大叶片和小叶片气动耦合的低速模拟设计方法。研究过程中,通过调整静子叶片的稠度和弯角,采用静子叶片更大程度的几何不相似保证了模拟级转子的低速模拟设计达到高低速转换标准,并保证在不同工况下转静子的匹配关系不发生改变。此外,通过确保大叶片和小叶片叶表无量纲速度相似,并适当调整小叶片的安装角,成功模拟了高速环境下大/小叶片之间的气动耦合效应。三维数值验算结果表明,低速模拟设计得到的设计和非设计工况内部流场和压气机特性都与高速原型具有较好的相似性。 展开更多

关键词 亚声速叶型 大小叶片压气机 低速模拟 数值分析 压气机

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一种洋流发电涡轮机转子设计方法及试验验证 被引量：1

16

作者 李健 李佳 《水电能源科学》 北大核心 2014年第4期180-183,105,共5页

针对洋流发电涡轮机转子叶型设计,通过理论推导将轴流叶轮机的设计方法应用到转子设计中,分析了前缘半径不变时不同弦向负荷分布的二维叶型的攻角特性,以及叶尖展向和弦向的负荷分布对流动及性能的影响。结果表明,叶尖部分应适当减小负... 针对洋流发电涡轮机转子叶型设计,通过理论推导将轴流叶轮机的设计方法应用到转子设计中,分析了前缘半径不变时不同弦向负荷分布的二维叶型的攻角特性,以及叶尖展向和弦向的负荷分布对流动及性能的影响。结果表明,叶尖部分应适当减小负荷,采用后加载叶型更为合理,叶片的其他部分采用前加载叶型较好。应用CFD方法模拟不同工况下涡轮特性,并与试验结果进行对比分析,从而验证了该设计方法的有效性。 展开更多

关键词 洋流发电 涡轮设计 CFD 负荷分布

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基于钇稳定二氧化锆阻温特性的火焰传感器 被引量：4

17

作者 徐汉卿 樊未军 +2 位作者 张荣春 覃文隆 石强 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1902-1911,共10页

基于钇稳定二氧化锆(Yttria-stabilized Zirconia,YSZ)的阻温特性,设计了以YSZ热敏电阻为感受元件的火焰传感器,以传感器热敏电流信号表征火焰状态。采用伏安法,测量了YSZ热敏电阻在673K^1523K温度下的阻值,验证了YSZ阻值与温度的倒数... 基于钇稳定二氧化锆(Yttria-stabilized Zirconia,YSZ)的阻温特性,设计了以YSZ热敏电阻为感受元件的火焰传感器,以传感器热敏电流信号表征火焰状态。采用伏安法,测量了YSZ热敏电阻在673K^1523K温度下的阻值,验证了YSZ阻值与温度的倒数呈指数关系。在Tirril喷灯点火、熄火试验中,研究了激励电压(3V^15V)、火焰温度(720K^1480K)和燃气流量(60L/h^150L/h)对传感器阶跃响应特性的影响。结果表明:热敏电流与激励电压呈正比,随火焰温度的升高而增大;点火响应时间随火焰温度、燃气流量的升高而减小;熄火响应时间基本不受火焰温度与燃气流量的影响。YSZ传感器能够对火焰产生正确响应,并且信号稳定、幅值强烈。 展开更多

关键词 火焰传感器 钇稳定二氧化锆 热敏电阻 阻温特性 响应特性

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