复合固体推进剂中Al颗粒燃烧行为数值模拟

发布时间：2018-09-18 20:42

【摘要】：本文以复合固体推进剂中铝颗粒燃烧为背景,数值模拟了铝的燃烧特性。主要研究的内容如下:(1)基于铝与氧详细的反应机理,建立了铝/氧零维均质气相反应模型,通过数值计算,分析了铝与氧反应的主要机理在反应过程中的作用;研究了铝与氧在密闭环境中参与反应的物质组分的变化,研究了环境压力和温度分别对反应进程的影响,得到了反应平衡时间分别与环境压力和温度的关系。(2)基于铝与水详细的反应机理,运用零维均质气相反应模型,分析了铝与水主要机理在反应过程中的作用;研究了铝与水在密闭环境中参与反应的物质组分的变化,研究了环境压力和温度分别对反应进程的影响,得到了反应平衡时间分别与环境压力和温度的关系。(3)通过建立铝颗粒的点火模型,模拟固体推进剂的点火环境,研究了温度以及铝颗粒的粒径大小分别对铝颗粒的点火过程中颗粒熔化时间、组分的变化以及点火时间的影响。(4)通过分析现有的铝颗粒的燃烧模型以及理论研究,建立了铝/氧一维稳态燃烧模型。计算分析了不同粒径铝颗粒与氧气燃烧的主要特性,得出了铝燃烧过程中火焰温度以及组分的分布情况。
[Abstract]:In this paper, the combustion characteristics of aluminum particles in composite solid propellant are numerically simulated. The main research contents are as follows: (1) based on the detailed reaction mechanism of aluminum and oxygen, a zero-dimensional homogeneous gas phase reaction model of aluminum / oxygen is established, and the role of the main mechanism of aluminum and oxygen reaction in the reaction process is analyzed by numerical calculation. The effects of environmental pressure and temperature on the reaction process were studied by studying the changes of the composition of the substances involved in the reaction of aluminum and oxygen in the closed environment. The relationship between equilibrium time and environmental pressure and temperature was obtained. (2) based on the detailed reaction mechanism of aluminum and water, the effect of the main mechanism of aluminum and water on the reaction process was analyzed by using the zero-dimensional homogeneous gas phase reaction model. The effects of environmental pressure and temperature on the reaction process were studied. The relationship between reaction equilibrium time and environmental pressure and temperature is obtained. (3) the ignition environment of solid propellant is simulated by establishing the ignition model of aluminum particles. The effects of temperature and particle size on the melting time, component change and ignition time of aluminum particles were studied. (4) by analyzing the existing combustion model of aluminum particles and theoretical study, A one-dimensional steady state combustion model for aluminum / oxygen was established. The main characteristics of combustion of aluminum particles with different particle sizes with oxygen were calculated and analyzed, and the distribution of flame temperature and components in the process of aluminum combustion was obtained.
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V512.3

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本文编号：2249054