烟火药燃烧流场可视化及其燃烧机理研究
发布时间：2021-07-09 21:33
烟火药是由可燃剂、氧化剂、粘合剂等粉末状材料经机械混合制成的一种非均匀多孔介质,剧烈的燃烧反应使气、液滴、固相粒子并存于火焰中,大部分烟火制品难于展现类如碳氢燃料和推进剂燃烧时清晰的火焰结构。本文基于粒子图像速谱仪（Particle Image Velocimetry,PIV）、高速摄影仪（High Speed Camera,HSC）、红外测温仪等设备,进行了烟火药燃烧火焰流场、温度场的可视化研究,在此基础上研究了这种复合含能材料的燃烧反应机理。研究了烟火药燃烧火焰中燃烧粒子粒度与浓度分布。利用高速摄影仪,测试燃烧烟火药火焰中离散粒子的全程动态流场,利用间歇性高压空气射流取样法,通过火焰截取、热敏纸板烧蚀、图像处理,基于标准粒子定标与参数修正,分析了燃烧粒子在燃烧火焰喷射轴向上的一维粒子粒度和浓度。研究了烟火药火焰流场及其气-粒子两相流动。基于粒子图像速谱仪和高速摄影仪的测试结果,通过图片处理、阈值分割、粒子分组、边缘检测、轮廓提取等手段,另外根据不同亮度区域粒子识别难度,采用了多分辨分析图样处理方案,建立了烟火药燃烧粒子轨迹追踪模型,得到火焰区域中燃烧粒子的浓度分布、速度矢量和空间位...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１经造粒后压制成型的烟火药柱微结构示意图与显微实物图??
烟火药燃烧流场可视化及其燃烧机理研宄??粒子，说明了烟火药火焰结构的复杂性。燃烧复合粒子反应介于单质反应与复杂的烟火??药燃烧反应之间，体现了微尺度的概念。如下图２．２所示，可以清晰看到具有高温燃烧??质点效应的燃烧的粒子。??０１９??（ａ）燃烧剧烈图示?（ｂ）燃烧末期图示??图２．２高速摄影仪拍摄的燃烧粒子??在烟火药燃烧时，分析出烟火药燃烧时，各个区域存在的粒子尺度和粒子浓度是研??宄本课题的关键。在燃烧最为剧烈时（图２．２?Ｕ））只有在最窄的缝隙处能够看到高温??燃烧质点的存在，而在燃烧末期（图２．２?（ｂ））才能看到大量的具有高温燃烧质点效应??的燃烧粒子的存在。??２．２．２．２燃烧过程??传统烟火药的燃烧过程可以认为玷按药粒表血平行层逐层燃烧的，如阁２．３所￥，??左侧为未燃管状药截面图，右侧为部分燃烧管状药截面图。这种燃烧规律称之为皮奥扪??特定律或几何燃烧定律。几何燃烧定律是理想化的燃烧模堺，它是建立在下面三个假设??基础上的：??１）
烟火药燃烧流场可视化及其燃烧机理研宄??粒子，说明了烟火药火焰结构的复杂性。燃烧复合粒子反应介于单质反应与复杂的烟火??药燃烧反应之间，体现了微尺度的概念。如下图２．２所示，可以清晰看到具有高温燃烧??质点效应的燃烧的粒子。??０１９??（ａ）燃烧剧烈图示?（ｂ）燃烧末期图示??图２．２高速摄影仪拍摄的燃烧粒子??在烟火药燃烧时，分析出烟火药燃烧时，各个区域存在的粒子尺度和粒子浓度是研??宄本课题的关键。在燃烧最为剧烈时（图２．２?Ｕ））只有在最窄的缝隙处能够看到高温??燃烧质点的存在，而在燃烧末期（图２．２?（ｂ））才能看到大量的具有高温燃烧质点效应??的燃烧粒子的存在。??２．２．２．２燃烧过程??传统烟火药的燃烧过程可以认为玷按药粒表血平行层逐层燃烧的，如阁２．３所￥，??左侧为未燃管状药截面图，右侧为部分燃烧管状药截面图。这种燃烧规律称之为皮奥扪??特定律或几何燃烧定律。几何燃烧定律是理想化的燃烧模堺，它是建立在下面三个假设??基础上的：??１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁粉对铝/冰燃料燃烧特性的影响[J]. 李浩,朱宝忠,孙运兰. 推进技术. 2015(12)
[2]含不同粒度铝粉的铝/冰燃料的燃烧特性[J]. 李凡,朱宝忠,堵同宽,李浩,孙运兰. 过程工程学报. 2015(05)
[3]基于彩色火焰图像的铝、硼纳米颗粒燃烧特性[J]. 孔成栋,于丹,姚强,卓建坤,李水清. 光学精密工程. 2015(08)
[4]高温预混燃烧对湍流积分尺度影响的PIV研究[J]. 龚志军,陈伟鹏,武文斐. 热能动力工程. 2015(04)
[5]挂滴燃烧中的微汽泡行为和液滴跳动[J]. 陆奇志,龚景松,朴英,殷雅俊,李辉,范红雨. 航空动力学报. 2015(06)
[6]基于PIV技术对三级旋流杯燃烧室流场的测量[J]. 王成军,江平,辛欣,陈保东,陈科华. 航空动力学报. 2015(05)
[7]有阀式脉动喷气发动机出口瞬态速度场测量[J]. 蔡文祥,祁斌,马虎,武晓松,宋孝东. 航空动力学报. 2014(12)
[8]双旋流燃烧室主燃区流动特性PIV测量和分析[J]. 唐军,宋文艳,肖隐利,李建平,陈亮. 推进技术. 2014(12)
[9]薄膜型低燃温红外诱饵的辐射性能研究[J]. 林红雪,朱晨光,李敏,汪海珍. 红外与激光工程. 2014(10)
[10]碳酸二甲酯层流火焰特性的实验和数值研究[J]. 于会宾,胡二江,杨柯,黄佐华. 西安交通大学学报. 2014(11)
博士论文
[1]新型含能材料的燃烧机理研究[D]. 孙运兰.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]原子发射光谱双谱线法测量火工药剂燃烧温度[D]. 李彦.中北大学 2015
[2]航空发动机红外测温监控技术研究与系统设计[D]. 杜欣悦.西南交通大学 2015
[3]燃烧火焰辐射毫米波的烟火材料制备及其辐射机理[D]. 彭儒.南京理工大学 2015
[4]烟火药对HTPB复合推进剂红外特征信号衰减性的研究[D]. 郑亭亭.南京理工大学 2012
[5]Hot Disk法导热系数测定仪的开发[D]. 赵世迁.天津大学 2009
[6]爆炸火焰温度场测量装置的研制[D]. 孙崐.哈尔滨工业大学 2007
[7]生成絮碳悬浮物的烟火药剂研究[D]. 邹德霖.南京理工大学 2007
[8]PIV测试中示踪粒子性能的研究[D]. 赵宇.大连理工大学 2004
[9]载流子输运问题的蒙特卡罗模拟研究[D]. 侯永森.大连理工大学 2000
本文编号：3274539
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１经造粒后压制成型的烟火药柱微结构示意图与显微实物图??
烟火药燃烧流场可视化及其燃烧机理研宄??粒子，说明了烟火药火焰结构的复杂性。燃烧复合粒子反应介于单质反应与复杂的烟火??药燃烧反应之间，体现了微尺度的概念。如下图２．２所示，可以清晰看到具有高温燃烧??质点效应的燃烧的粒子。??０１９??（ａ）燃烧剧烈图示?（ｂ）燃烧末期图示??图２．２高速摄影仪拍摄的燃烧粒子??在烟火药燃烧时，分析出烟火药燃烧时，各个区域存在的粒子尺度和粒子浓度是研??宄本课题的关键。在燃烧最为剧烈时（图２．２?Ｕ））只有在最窄的缝隙处能够看到高温??燃烧质点的存在，而在燃烧末期（图２．２?（ｂ））才能看到大量的具有高温燃烧质点效应??的燃烧粒子的存在。??２．２．２．２燃烧过程??传统烟火药的燃烧过程可以认为玷按药粒表血平行层逐层燃烧的，如阁２．３所￥，??左侧为未燃管状药截面图，右侧为部分燃烧管状药截面图。这种燃烧规律称之为皮奥扪??特定律或几何燃烧定律。几何燃烧定律是理想化的燃烧模堺，它是建立在下面三个假设??基础上的：??１）
烟火药燃烧流场可视化及其燃烧机理研宄??粒子，说明了烟火药火焰结构的复杂性。燃烧复合粒子反应介于单质反应与复杂的烟火??药燃烧反应之间，体现了微尺度的概念。如下图２．２所示，可以清晰看到具有高温燃烧??质点效应的燃烧的粒子。??０１９??（ａ）燃烧剧烈图示?（ｂ）燃烧末期图示??图２．２高速摄影仪拍摄的燃烧粒子??在烟火药燃烧时，分析出烟火药燃烧时，各个区域存在的粒子尺度和粒子浓度是研??宄本课题的关键。在燃烧最为剧烈时（图２．２?Ｕ））只有在最窄的缝隙处能够看到高温??燃烧质点的存在，而在燃烧末期（图２．２?（ｂ））才能看到大量的具有高温燃烧质点效应??的燃烧粒子的存在。??２．２．２．２燃烧过程??传统烟火药的燃烧过程可以认为玷按药粒表血平行层逐层燃烧的，如阁２．３所￥，??左侧为未燃管状药截面图，右侧为部分燃烧管状药截面图。这种燃烧规律称之为皮奥扪??特定律或几何燃烧定律。几何燃烧定律是理想化的燃烧模堺，它是建立在下面三个假设??基础上的：??１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁粉对铝/冰燃料燃烧特性的影响[J]. 李浩,朱宝忠,孙运兰. 推进技术. 2015(12)
[2]含不同粒度铝粉的铝/冰燃料的燃烧特性[J]. 李凡,朱宝忠,堵同宽,李浩,孙运兰. 过程工程学报. 2015(05)
[3]基于彩色火焰图像的铝、硼纳米颗粒燃烧特性[J]. 孔成栋,于丹,姚强,卓建坤,李水清. 光学精密工程. 2015(08)
[4]高温预混燃烧对湍流积分尺度影响的PIV研究[J]. 龚志军,陈伟鹏,武文斐. 热能动力工程. 2015(04)
[5]挂滴燃烧中的微汽泡行为和液滴跳动[J]. 陆奇志,龚景松,朴英,殷雅俊,李辉,范红雨. 航空动力学报. 2015(06)
[6]基于PIV技术对三级旋流杯燃烧室流场的测量[J]. 王成军,江平,辛欣,陈保东,陈科华. 航空动力学报. 2015(05)
[7]有阀式脉动喷气发动机出口瞬态速度场测量[J]. 蔡文祥,祁斌,马虎,武晓松,宋孝东. 航空动力学报. 2014(12)
[8]双旋流燃烧室主燃区流动特性PIV测量和分析[J]. 唐军,宋文艳,肖隐利,李建平,陈亮. 推进技术. 2014(12)
[9]薄膜型低燃温红外诱饵的辐射性能研究[J]. 林红雪,朱晨光,李敏,汪海珍. 红外与激光工程. 2014(10)
[10]碳酸二甲酯层流火焰特性的实验和数值研究[J]. 于会宾,胡二江,杨柯,黄佐华. 西安交通大学学报. 2014(11)
博士论文
[1]新型含能材料的燃烧机理研究[D]. 孙运兰.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]原子发射光谱双谱线法测量火工药剂燃烧温度[D]. 李彦.中北大学 2015
[2]航空发动机红外测温监控技术研究与系统设计[D]. 杜欣悦.西南交通大学 2015
[3]燃烧火焰辐射毫米波的烟火材料制备及其辐射机理[D]. 彭儒.南京理工大学 2015
[4]烟火药对HTPB复合推进剂红外特征信号衰减性的研究[D]. 郑亭亭.南京理工大学 2012
[5]Hot Disk法导热系数测定仪的开发[D]. 赵世迁.天津大学 2009
[6]爆炸火焰温度场测量装置的研制[D]. 孙崐.哈尔滨工业大学 2007
[7]生成絮碳悬浮物的烟火药剂研究[D]. 邹德霖.南京理工大学 2007
[8]PIV测试中示踪粒子性能的研究[D]. 赵宇.大连理工大学 2004
[9]载流子输运问题的蒙特卡罗模拟研究[D]. 侯永森.大连理工大学 2000
本文编号：3274539
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