本文關(guān)鍵詞：超細(xì)鋁基復(fù)合粉體燃燒機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒模型 定容燃燒系統(tǒng) 納米鋁粉 燃燒機(jī)理 CHEMKIN

【摘要】：超細(xì)鋁基復(fù)合粉體是為了保證納米鋁粉活性而在其表面進(jìn)行包覆或復(fù)合處理得到的高性能復(fù)合材料。納米鋁粉尺度小、比表面積大、表面配位不全的特點(diǎn),使得化學(xué)活性增加。將納米鋁粉作為含能材料添加劑,將有可能大大提升固體推進(jìn)劑和火炸藥的燃燒效果。因此研究納米鋁粉的燃燒性能、燃燒機(jī)理及其影響因素具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文設(shè)計(jì)了一種新型的用于固體微粒燃燒的定容燃燒系統(tǒng),并基于定容燃燒系統(tǒng)對(duì)納米鋁粉燃燒性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)CHEMKIN軟件對(duì)納米鋁粉燃燒性能進(jìn)行了模擬計(jì)算。獲得的主要成果有:1)搭建了一套定容燃燒系統(tǒng),完成了定容燃燒器、點(diǎn)火系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)、加工、校核,最終結(jié)果顯示該套系統(tǒng)可用于納米鋁粉燃燒機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究。2)基于定容燃燒系統(tǒng),通過(guò)對(duì)比火焰結(jié)構(gòu),燃燒彈體內(nèi)的溫度和動(dòng)態(tài)壓力的變化,以及對(duì)燃燒產(chǎn)物的顯微結(jié)構(gòu)及組成成分進(jìn)行分析,研究了不同初始?jí)毫?duì)納米鋁粉燃燒性能的影響。結(jié)果表明,納米鋁粉和空氣反應(yīng)生成復(fù)雜的氧化鋁、氮化鋁多型體,隨著壓力的增大,反應(yīng)速率不斷增大,峰值壓力升高且達(dá)到時(shí)間縮短,但總放熱量大致相同。3)建立納米鋁粉的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒模型:內(nèi)表面、火焰面、凝結(jié)面和外邊界這四個(gè)無(wú)限小薄層將燃燒區(qū)域分為內(nèi)區(qū)、中區(qū)和外區(qū)這3個(gè)部分�；贑HEMKIN,采用包含8種組分和10個(gè)反應(yīng)的鋁粉與空氣燃燒反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行模擬計(jì)算。結(jié)果表明初始?jí)毫υ礁?氧化劑擴(kuò)散速度越快,鋁液滴汽化潛能越小,鋁粉燃燒反應(yīng)速率越大,但壓力對(duì)中間產(chǎn)物的生成量沒(méi)有明顯的影響。初始溫度越高,氧化劑擴(kuò)散速度越快,液態(tài)鋁蒸發(fā)產(chǎn)生更多的鋁蒸汽,鋁粉燃燒反應(yīng)速率越大,中間產(chǎn)物的生成量峰值就越大,且峰值出現(xiàn)的時(shí)間就越早。
【關(guān)鍵詞】：準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒模型 定容燃燒系統(tǒng) 納米鋁粉 燃燒機(jī)理 CHEMKIN
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK16
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 定容燃燒彈12
• 1.3 鋁粉的性質(zhì)12-16
• 1.3.1 鋁及其氧化物、氮化物的物理性質(zhì)12-13
• 1.3.2 納米鋁粉的制備方法13-14
• 1.3.3 納米鋁粉包覆技術(shù)14-16
• 1.4 鋁粉的燃燒機(jī)理研究現(xiàn)狀16-27
• 1.4.1 鋁粉燃燒的點(diǎn)火方式16-20
• 1.4.2 鋁粉燃燒的實(shí)驗(yàn)研究20-25
• 1.4.3 鋁粉燃燒的模擬研究25-27
• 1.5 論文的主要工作27-28
• 第二章 定容燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與功能介紹28-55
• 2.1 定容燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成28-29
• 2.2 定容燃燒彈設(shè)計(jì)與校核29-33
• 2.2.1 容彈厚度校核30-31
• 2.2.2 石英玻璃窗強(qiáng)度校核31-32
• 2.2.3 螺釘強(qiáng)度校核32-33
• 2.3 點(diǎn)火系統(tǒng)33-39
• 2.3.1 高能點(diǎn)火器34-35
• 2.3.2 電熱絲加熱35-37
• 2.3.3 繼電器37-39
• 2.4 高速攝影系統(tǒng)39-41
• 2.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)41-48
• 2.5.1 軟件部分43-45
• 2.5.2 硬件部分45-48
• 2.6 進(jìn)/排氣系統(tǒng)48
• 2.7 燃燒產(chǎn)物檢測(cè)技術(shù)48-54
• 2.7.1 透射電子顯微鏡原理48-49
• 2.7.2 X 射線衍射(XRD)-物相定性定量分析49-52
• 2.7.3 X 射線熒光光譜(XRF)-物相定量分析52-54
• 2.8 本章小結(jié)54-55
• 第三章 納米鋁粉燃燒的實(shí)驗(yàn)研究55-82
• 3.1 納米鋁粉樣品準(zhǔn)備55-56
• 3.2 實(shí)驗(yàn)規(guī)程的建立56-57
• 3.3 納米鋁粉在空氣中的點(diǎn)火燃燒特性57-59
• 3.3.1 納米鋁粉的點(diǎn)火特性57-58
• 3.3.2 納米鋁粉的燃燒特性58-59
• 3.4 納米鋁粉燃燒火焰分析59-68
• 3.4.1 燃燒火焰的直觀分析59-62
• 3.4.2 火焰圖像的檢測(cè)與增強(qiáng)原理62-64
• 3.4.3 納米鋁粉在空氣中的燃燒火焰分析64-67
• 3.4.4 納米鋁粉在氮?dú)夥諊械娜紵鹧娣治?/span>67-68
• 3.5 燃燒彈內(nèi)的熱力過(guò)程68-73
• 3.5.1 燃燒彈內(nèi)壓力及其升高率69-71
• 3.5.2 燃燒彈內(nèi)溫度變化及燃燒放熱率71-73
• 3.6 燃燒產(chǎn)物檢測(cè)73-81
• 3.6.1 燃燒產(chǎn)物形貌特征74-75
• 3.6.2 燃燒產(chǎn)物定性分析75-79
• 3.6.3 燃燒產(chǎn)物定量分析79-81
• 3.7 本章小結(jié)81-82
• 第四章 納米鋁粉燃燒機(jī)理分析及模擬研究82-108
• 4.1 鋁粉燃燒理論分析及反應(yīng)機(jī)理82-85
• 4.1.1 鋁粉氧化反應(yīng)機(jī)理82-84
• 4.1.2 鋁粉氮化反應(yīng)機(jī)理84-85
• 4.2 CHEMKIN軟件簡(jiǎn)介85-86
• 4.3 納米鋁粉燃燒CHEMKIN求解步驟86-88
• 4.4 納米鋁粉燃燒模擬結(jié)果分析88-106
• 4.4.1 納米鋁粉燃燒機(jī)理分析88-91
• 4.4.2 壓力對(duì)納米鋁粉燃燒的影響分析91-100
• 4.4.3 溫度對(duì)納米鋁粉燃燒的影響分析100-106
• 4.5 本章小結(jié)106-108
• 第五章 全文總結(jié)及工作展望108-110
• 5.1 全文總結(jié)108-109
• 5.2 工作展望109-110
• 參考文獻(xiàn)110-114
• 致謝114-115
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文115-116
• 附件116

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本文編號(hào)：670732