超细铝基复合粉体燃烧机理研究

发布时间：2017-08-14 04:21

  本文关键词：超细铝基复合粉体燃烧机理研究

  更多相关文章： 准稳态燃烧模型 定容燃烧系统 纳米铝粉 燃烧机理 CHEMKIN

【摘要】：超细铝基复合粉体是为了保证纳米铝粉活性而在其表面进行包覆或复合处理得到的高性能复合材料。纳米铝粉尺度小、比表面积大、表面配位不全的特点,使得化学活性增加。将纳米铝粉作为含能材料添加剂,将有可能大大提升固体推进剂和火炸药的燃烧效果。因此研究纳米铝粉的燃烧性能、燃烧机理及其影响因素具有重大的现实意义。本文设计了一种新型的用于固体微粒燃烧的定容燃烧系统,并基于定容燃烧系统对纳米铝粉燃烧性能进行了实验研究,通过CHEMKIN软件对纳米铝粉燃烧性能进行了模拟计算。获得的主要成果有:1)搭建了一套定容燃烧系统,完成了定容燃烧器、点火系统、测试系统等的设计、加工、校核,最终结果显示该套系统可用于纳米铝粉燃烧机理实验研究。2)基于定容燃烧系统,通过对比火焰结构,燃烧弹体内的温度和动态压力的变化,以及对燃烧产物的显微结构及组成成分进行分析,研究了不同初始压力对纳米铝粉燃烧性能的影响。结果表明,纳米铝粉和空气反应生成复杂的氧化铝、氮化铝多型体,随着压力的增大,反应速率不断增大,峰值压力升高且达到时间缩短,但总放热量大致相同。3)建立纳米铝粉的准稳态燃烧模型:内表面、火焰面、凝结面和外边界这四个无限小薄层将燃烧区域分为内区、中区和外区这3个部分。基于CHEMKIN,采用包含8种组分和10个反应的铝粉与空气燃烧反应机理进行模拟计算。结果表明初始压力越高,氧化剂扩散速度越快,铝液滴汽化潜能越小,铝粉燃烧反应速率越大,但压力对中间产物的生成量没有明显的影响。初始温度越高,氧化剂扩散速度越快,液态铝蒸发产生更多的铝蒸汽,铝粉燃烧反应速率越大,中间产物的生成量峰值就越大,且峰值出现的时间就越早。
【关键词】：准稳态燃烧模型 定容燃烧系统 纳米铝粉 燃烧机理 CHEMKIN
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 定容燃烧弹12
• 1.3 铝粉的性质12-16
• 1.3.1 铝及其氧化物、氮化物的物理性质12-13
• 1.3.2 纳米铝粉的制备方法13-14
• 1.3.3 纳米铝粉包覆技术14-16
• 1.4 铝粉的燃烧机理研究现状16-27
• 1.4.1 铝粉燃烧的点火方式16-20
• 1.4.2 铝粉燃烧的实验研究20-25
• 1.4.3 铝粉燃烧的模拟研究25-27
• 1.5 论文的主要工作27-28
• 第二章 定容燃烧系统的结构组成与功能介绍28-55
• 2.1 定容燃烧系统的结构组成28-29
• 2.2 定容燃烧弹设计与校核29-33
• 2.2.1 容弹厚度校核30-31
• 2.2.2 石英玻璃窗强度校核31-32
• 2.2.3 螺钉强度校核32-33
• 2.3 点火系统33-39
• 2.3.1 高能点火器34-35
• 2.3.2 电热丝加热35-37
• 2.3.3 继电器37-39
• 2.4 高速摄影系统39-41
• 2.5 数据采集系统41-48
• 2.5.1 软件部分43-45
• 2.5.2 硬件部分45-48
• 2.6 进/排气系统48
• 2.7 燃烧产物检测技术48-54
• 2.7.1 透射电子显微镜原理48-49
• 2.7.2 X 射线衍射(XRD)-物相定性定量分析49-52
• 2.7.3 X 射线荧光光谱(XRF)-物相定量分析52-54
• 2.8 本章小结54-55
• 第三章 纳米铝粉燃烧的实验研究55-82
• 3.1 纳米铝粉样品准备55-56
• 3.2 实验规程的建立56-57
• 3.3 纳米铝粉在空气中的点火燃烧特性57-59
• 3.3.1 纳米铝粉的点火特性57-58
• 3.3.2 纳米铝粉的燃烧特性58-59
• 3.4 纳米铝粉燃烧火焰分析59-68
• 3.4.1 燃烧火焰的直观分析59-62
• 3.4.2 火焰图像的检测与增强原理62-64
• 3.4.3 纳米铝粉在空气中的燃烧火焰分析64-67
• 3.4.4 纳米铝粉在氮气氛围中的燃烧火焰分析67-68
• 3.5 燃烧弹内的热力过程68-73
• 3.5.1 燃烧弹内压力及其升高率69-71
• 3.5.2 燃烧弹内温度变化及燃烧放热率71-73
• 3.6 燃烧产物检测73-81
• 3.6.1 燃烧产物形貌特征74-75
• 3.6.2 燃烧产物定性分析75-79
• 3.6.3 燃烧产物定量分析79-81
• 3.7 本章小结81-82
• 第四章 纳米铝粉燃烧机理分析及模拟研究82-108
• 4.1 铝粉燃烧理论分析及反应机理82-85
• 4.1.1 铝粉氧化反应机理82-84
• 4.1.2 铝粉氮化反应机理84-85
• 4.2 CHEMKIN软件简介85-86
• 4.3 纳米铝粉燃烧CHEMKIN求解步骤86-88
• 4.4 纳米铝粉燃烧模拟结果分析88-106
• 4.4.1 纳米铝粉燃烧机理分析88-91
• 4.4.2 压力对纳米铝粉燃烧的影响分析91-100
• 4.4.3 温度对纳米铝粉燃烧的影响分析100-106
• 4.5 本章小结106-108
• 第五章 全文总结及工作展望108-110
• 5.1 全文总结108-109
• 5.2 工作展望109-110
• 参考文献110-114
• 致谢114-115
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文115-116
• 附件116

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 饶文涛,杜军,张鹤声,朱彤;蓄热燃烧机理的实验及数值模拟研究[J];工业加热;2001年05期

2 种晋;;锆粉加热纸燃烧机理研究[J];电源技术;2009年07期

3 陈士卓;;水平往复抽条炉的燃烧机理浅析[J];节能;1985年08期

4 刘聿拯,袁益超,曹建峰,吴元琦,吴晓云;酒糟燃烧机理及燃酒糟锅炉研究[J];锅炉技术;2001年11期

5 杨栋，宋洪昌，，李上文;重氢同位素效应在硝胺热解和燃烧机理研究中的应用[J];火炸药学报;1994年01期

6 刘建文;熊生伟;马雪松;;基于DRG和QSSA方法的煤油详细燃烧机理简化[J];推进技术;2011年04期

7 杨志平;;浅析掺烧乙醇小型农用柴油机的燃烧机理[J];农业与技术;2013年09期

8 沙恒,凌剑;GAP 的燃烧机理[J];飞航导弹;1997年02期

9 戚光泽,张才根,薛林德,王国华,刘聿拯,袁益超;城市生活垃圾燃烧试验研究及燃烧设备开发[J];锅炉技术;2001年11期

10 郎静;张煜盛;;论DME燃烧与微量污染物生成机理研究[J];内燃机工程;2005年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 李树豪;刘爱科;郭俊江;王繁;李象远;;甲苯燃烧机理的简化[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第41分会：燃料与燃烧化学[C];2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 彭晶;超细铝基复合粉体燃烧机理研究[D];上海交通大学;2015年

2 刘媛媛;延期药燃烧机理及压力对燃烧的影响[D];安徽理工大学;2014年

本文编号：670732