粉末燃料沖壓發(fā)動機是以高能金屬或硼等粉末為燃料,以沖壓空氣為氧化劑和功質的一類新型沖壓發(fā)動機。與液體燃料相比,粉末燃料高溫條件下工作時不會離解,更利于維護與長期儲存;與固體燃料相比,粉末燃料具有更高的抗敏感性,提高了燃料在制造、存儲和使用過程中的安全性。粉末燃料在流化氣作用下以氣固兩相形式流動,因此具有較強的流率調控性,使粉末燃料沖壓發(fā)動機具備多次啟動和推力調節(jié)功能。在眾多粉末燃料中,硼基粉末燃料由于硼的較高能量特性以及兩相流損失小(高溫下燃燒產物為氣相)等優(yōu)異性能,被認為是具有很大應用潛力的粉末燃料。通過添加點火燃燒促進材料和對小粒徑粉末燃料的團聚處理,實現粉末燃料儲存輸運性能和點火燃燒性能的最優(yōu)化是研制出具有較高能量性能粉末燃料沖壓發(fā)動機的前提,而其基礎在于深入研究粉末燃料的點火燃燒機理。本文以粉末燃料沖壓發(fā)動機為研究背景,首先通過理論分析確定鎂是較為理想的硼基粉末燃料點火燃燒促進材料,進而從發(fā)動機比沖性能的角度確定硼鎂粉末燃料內鎂的含量,并通過合理的工藝和方法制備硼鎂粉末燃料,對其表面形貌、密度及其熱氧化特性進行分析和測試。然后搭建高溫點火燃燒實驗系統(tǒng),對硼鎂粉末燃料的動態(tài)點火燃...

【文章頁數】：136 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 相關領域研究現狀
        1.2.1 粉末燃料沖壓發(fā)動機研究
        1.2.2 硼顆粒點火燃燒實驗研究
        1.2.3 硼顆粒點火燃燒模型研究
        1.2.4 硼粉改性研究
    1.3 本文研究意義
    1.4 本文研究內容
2 硼鎂粉末燃料物理化學特性分析
    2.1 引言
    2.2 粉末燃料要求
    2.3 點火燃燒促進材料選擇
    2.4 粉末燃料制備
        2.4.1 原料
        2.4.2 制備方法
    2.5 硼鎂粉末燃料物理性質
        2.5.1 微觀形貌
        2.5.2 密度測量
    2.6 硼鎂粉末燃料熱氧化特性
        2.6.1 熱反應特性實驗方法
        2.6.2 實驗條件
        2.6.3 實驗結果分析
    2.7 本章小結
3 硼鎂粉末燃料點火燃燒特性研究
    3.1 引言
    3.2 燃燒實驗裝置及診斷方法
        3.2.1 實驗裝置
        3.2.2 診斷儀器
    3.3 參數定義和實驗工況列表
        3.3.1 參數定義
        3.3.2 實驗工況列表
    3.4 點火燃燒過程分析
        3.4.1 聚團燃燒火焰
        3.4.2 微爆燃燒火焰
    3.5 點火延遲與燃燒時間
        3.5.1 點火延遲時間
        3.5.2 燃燒時間
    3.6 燃燒增益與衰減時間
    3.7 火焰形貌分布規(guī)律
        3.7.1 實驗樣本
        3.7.2 火焰形貌分布討論
    3.8 本章小結
4 硼鎂粉末燃料點火燃燒機理分析
    4.1 引言
    4.2 團聚體結構演變分析
        4.2.1 初始狀態(tài)樣本形貌
        4.2.2 緩慢加熱狀態(tài)下樣本形貌
        4.2.3 動態(tài)點火狀態(tài)下樣本形貌
    4.3 微爆現象分析
        4.3.1 微爆現象
        4.3.2 硼鎂粉末燃料微爆過程分析
    4.4 本章小結
5 硼鎂粉末燃料點火燃燒模型研究
    5.1 引言
    5.2 點火燃燒過程分析
        5.2.1 鎂氧化過程
        5.2.2 硼氧化過程
    5.3 點火燃燒模型
        5.3.1 模型思想
        5.3.2 基本假設
        5.3.3 控制方程
        5.3.4 初值和邊界條件
    5.4 計算結果驗證
        5.4.1 結果驗證
    5.5 本章小結
6 總結與展望
    6.1 研究工作總結
    6.2 論文主要創(chuàng)新點
    6.3 進一步研究工作與展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文和參加科研情況



本文編號：3767739