铝镁合金的点火及燃烧特性研究

发布时间：2021-01-08 09:20

　　金属铝由于其低氧消耗、高能量密度和低成本而被广泛用于推进剂中。自上世纪七十年代以来,国内外许多研究人员针对铝的氧化机理、点火及燃烧特性开展了大量的研究,针对微米铝存在燃烧易烧结、点火延迟时间长等缺点提出了多种方案,但仍未完全解决。本文从二元合金的角度出发,将另一种沸点与铝差异较大的金属添加至金属铝中,构建合金体系,通过在点火和燃烧过程产生沸腾和微爆炸的方式来削弱铝的烧结行为,并缩短铝的点火延迟时间。通过筛选,本文选择铝镁合金为研究体系,自行搭建激光点火和燃烧测试平台,对单颗铝和铝镁合金燃料以及铝镁合金粉末燃料进行测试,对比分析铝与铝镁合金的点火和燃烧性能差异。因此该研究对于改善铝的点火及燃烧性能,并深入揭示铝镁合金的燃烧机理具有重要意义,为进一步推进铝的实际应用奠定基础。本文首先自行搭建了一套单颗粒燃料激光点火和显微高速成像实验装置,可清晰地记录微米级单颗粒金属燃料在点火和燃烧过程中的物理形态变化（如形状、粒径等）、着火特征、火焰特征,进而分析点火延迟时间、火焰传播速率、火焰锋面变化等信息,结合理论分析获得其关联的点火和燃烧机理。然后通过TEM、SEM、XRD、TG等方法表征铝以及铝镁... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

单颗粒燃料激光点火和燃烧实验装置图

杭州电子科技大学硕士学位论文9径；对于非球形颗粒的粒径则采用图像分析方法加以计算，用等效粒径dp表示，即：4pppSdL=，其中Sp、Lp分别表示颗粒的面积和周长。2.2.2.2点火延迟时间判定方法点火延迟时间判定方法主要包括两种：1）直接基于图像的分析方法。定义激光作用于样品上的时刻为点火起始时刻，第一次出现火焰的时刻为着火时刻，因此其点火延迟时间为该两时刻之间的时间差。如图2.2（a）为颗粒的原始状态，图2.2（b）可明显观察到有激光作用到颗粒表面，定义图2.2（b）时刻为0ms，图2.2（c）为颗粒第一次出现火焰的时刻，所以点火延迟时间为（c）时刻的时间减去（b）时刻的时间。图2.2基于图像法判断点火延迟时间2）基于辐射信号的分析方法。从光电倍增管获得的辐射信号中第一个最高峰值与激光开启时刻的差为整个着火过程。但由于激光开启需要一定的时间，所以根据另外一个光电探测器获得激光开启时间。而点火延迟时间为这两段时间差。如图2.3中黑色线条为实验过程中样品的燃烧火焰发出的辐射信号，红色虚线为硅光探测器检测到的激光信号，主要用来观测激光的开启时间，图中标示区间即为样品的点火延迟时间。本文中的点火数据主要由第一种判断方法获得，第二种方法用于辅助判断。

杭州电子科技大学硕士学位论文13图2.5为同一组实验中颗粒温度与颗粒附近基底温度的对比，可见样品颗粒与基底的温度变化趋势相同，都呈三阶梯状，但每阶段温差逐渐变大，分别为100℃、200℃和260℃。温度下降的原因是关掉了激光器。在红外热像仪对应软件中，可选择多种自定义区域进行温度检测。在此次测试中，选择了两种合适的检测方法，分别为划定线性ROI区域和单像素ROI区域。图2.6展示的是过颗粒的中心添加一条线性ROI区域，测温方法为提取该线段像素点上的温度值并绘制温度曲线。图2.5给出0ms、10ms、20ms、30ms时刻，该线性ROI区域的温度变化曲线。图2.5实验过程中基底和颗粒的温度变化对比图2.6线性ROI软件界面01000200030004000500060000100200300400500颗粒基底温度(℃)时间(ms)添加线性


本文编号：2964338