煙火藥是由可燃劑、氧化劑、粘合劑等粉末狀材料經(jīng)機(jī)械混合制成的一種非均勻多孔介質(zhì),劇烈的燃燒反應(yīng)使氣、液滴、固相粒子并存于火焰中,大部分煙火制品難于展現(xiàn)類如碳?xì)淙剂虾屯七M(jìn)劑燃燒時(shí)清晰的火焰結(jié)構(gòu)。本文基于粒子圖像速譜儀（Particle Image Velocimetry,PIV）、高速攝影儀（High Speed Camera,HSC）、紅外測(cè)溫儀等設(shè)備,進(jìn)行了煙火藥燃燒火焰流場(chǎng)、溫度場(chǎng)的可視化研究,在此基礎(chǔ)上研究了這種復(fù)合含能材料的燃燒反應(yīng)機(jī)理。研究了煙火藥燃燒火焰中燃燒粒子粒度與濃度分布。利用高速攝影儀,測(cè)試燃燒煙火藥火焰中離散粒子的全程動(dòng)態(tài)流場(chǎng),利用間歇性高壓空氣射流取樣法,通過火焰截取、熱敏紙板燒蝕、圖像處理,基于標(biāo)準(zhǔn)粒子定標(biāo)與參數(shù)修正,分析了燃燒粒子在燃燒火焰噴射軸向上的一維粒子粒度和濃度。研究了煙火藥火焰流場(chǎng)及其氣-粒子兩相流動(dòng)�；诹Ｗ訄D像速譜儀和高速攝影儀的測(cè)試結(jié)果,通過圖片處理、閾值分割、粒子分組、邊緣檢測(cè)、輪廓提取等手段,另外根據(jù)不同亮度區(qū)域粒子識(shí)別難度,采用了多分辨分析圖樣處理方案,建立了煙火藥燃燒粒子軌跡追蹤模型,得到火焰區(qū)域中燃燒粒子的濃度分布、速度矢量和空間位... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１經(jīng)造粒后壓制成型的煙火藥柱微結(jié)構(gòu)示意圖與顯微實(shí)物圖??

煙火藥燃燒流場(chǎng)可視化及其燃燒機(jī)理研宄??粒子，說明了煙火藥火焰結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。燃燒復(fù)合粒子反應(yīng)介于單質(zhì)反應(yīng)與復(fù)雜的煙火??藥燃燒反應(yīng)之間，體現(xiàn)了微尺度的概念。如下圖２．２所示，可以清晰看到具有高溫燃燒??質(zhì)點(diǎn)效應(yīng)的燃燒的粒子。??０１９??（ａ）燃燒劇烈圖示?（ｂ）燃燒末期圖示??圖２．２高速攝影儀拍攝的燃燒粒子??在煙火藥燃燒時(shí)，分析出煙火藥燃燒時(shí)，各個(gè)區(qū)域存在的粒子尺度和粒子濃度是研??宄本課題的關(guān)鍵。在燃燒最為劇烈時(shí)（圖２．２?Ｕ））只有在最窄的縫隙處能夠看到高溫??燃燒質(zhì)點(diǎn)的存在，而在燃燒末期（圖２．２?（ｂ））才能看到大量的具有高溫燃燒質(zhì)點(diǎn)效應(yīng)??的燃燒粒子的存在。??２．２．２．２燃燒過程??傳統(tǒng)煙火藥的燃燒過程可以認(rèn)為玷按藥粒表血平行層逐層燃燒的，如閣２．３所￥，??左側(cè)為未燃管狀藥截面圖，右側(cè)為部分燃燒管狀藥截面圖。這種燃燒規(guī)律稱之為皮奧捫??特定律或幾何燃燒定律。幾何燃燒定律是理想化的燃燒模堺，它是建立在下面三個(gè)假設(shè)??基礎(chǔ)上的：??１）

煙火藥燃燒流場(chǎng)可視化及其燃燒機(jī)理研宄??粒子，說明了煙火藥火焰結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。燃燒復(fù)合粒子反應(yīng)介于單質(zhì)反應(yīng)與復(fù)雜的煙火??藥燃燒反應(yīng)之間，體現(xiàn)了微尺度的概念。如下圖２．２所示，可以清晰看到具有高溫燃燒??質(zhì)點(diǎn)效應(yīng)的燃燒的粒子。??０１９??（ａ）燃燒劇烈圖示?（ｂ）燃燒末期圖示??圖２．２高速攝影儀拍攝的燃燒粒子??在煙火藥燃燒時(shí)，分析出煙火藥燃燒時(shí)，各個(gè)區(qū)域存在的粒子尺度和粒子濃度是研??宄本課題的關(guān)鍵。在燃燒最為劇烈時(shí)（圖２．２?Ｕ））只有在最窄的縫隙處能夠看到高溫??燃燒質(zhì)點(diǎn)的存在，而在燃燒末期（圖２．２?（ｂ））才能看到大量的具有高溫燃燒質(zhì)點(diǎn)效應(yīng)??的燃燒粒子的存在。??２．２．２．２燃燒過程??傳統(tǒng)煙火藥的燃燒過程可以認(rèn)為玷按藥粒表血平行層逐層燃燒的，如閣２．３所￥，??左側(cè)為未燃管狀藥截面圖，右側(cè)為部分燃燒管狀藥截面圖。這種燃燒規(guī)律稱之為皮奧捫??特定律或幾何燃燒定律。幾何燃燒定律是理想化的燃燒模堺，它是建立在下面三個(gè)假設(shè)??基礎(chǔ)上的：??１）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎂粉對(duì)鋁/冰燃料燃燒特性的影響[J]. 李浩,朱寶忠,孫運(yùn)蘭.  推進(jìn)技術(shù). 2015(12)
[2]含不同粒度鋁粉的鋁/冰燃料的燃燒特性[J]. 李凡,朱寶忠,堵同寬,李浩,孫運(yùn)蘭.  過程工程學(xué)報(bào). 2015(05)
[3]基于彩色火焰圖像的鋁、硼納米顆粒燃燒特性[J]. 孔成棟,于丹,姚強(qiáng),卓建坤,李水清.  光學(xué)精密工程. 2015(08)
[4]高溫預(yù)混燃燒對(duì)湍流積分尺度影響的PIV研究[J]. 龔志軍,陳偉鵬,武文斐.  熱能動(dòng)力工程. 2015(04)
[5]掛滴燃燒中的微汽泡行為和液滴跳動(dòng)[J]. 陸奇志,龔景松,樸英,殷雅俊,李輝,范紅雨.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2015(06)
[6]基于PIV技術(shù)對(duì)三級(jí)旋流杯燃燒室流場(chǎng)的測(cè)量[J]. 王成軍,江平,辛欣,陳保東,陳科華.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2015(05)
[7]有閥式脈動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)出口瞬態(tài)速度場(chǎng)測(cè)量[J]. 蔡文祥,祁斌,馬虎,武曉松,宋孝東.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2014(12)
[8]雙旋流燃燒室主燃區(qū)流動(dòng)特性PIV測(cè)量和分析[J]. 唐軍,宋文艷,肖隱利,李建平,陳亮.  推進(jìn)技術(shù). 2014(12)
[9]薄膜型低燃溫紅外誘餌的輻射性能研究[J]. 林紅雪,朱晨光,李敏,汪海珍.  紅外與激光工程. 2014(10)
[10]碳酸二甲酯層流火焰特性的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究[J]. 于會(huì)賓,胡二江,楊柯,黃佐華.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(11)

博士論文
[1]新型含能材料的燃燒機(jī)理研究[D]. 孫運(yùn)蘭.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]原子發(fā)射光譜雙譜線法測(cè)量火工藥劑燃燒溫度[D]. 李彥.中北大學(xué) 2015
[2]航空發(fā)動(dòng)機(jī)紅外測(cè)溫監(jiān)控技術(shù)研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 杜欣悅.西南交通大學(xué) 2015
[3]燃燒火焰輻射毫米波的煙火材料制備及其輻射機(jī)理[D]. 彭儒.南京理工大學(xué) 2015
[4]煙火藥對(duì)HTPB復(fù)合推進(jìn)劑紅外特征信號(hào)衰減性的研究[D]. 鄭亭亭.南京理工大學(xué) 2012
[5]Hot Disk法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀的開發(fā)[D]. 趙世遷.天津大學(xué) 2009
[6]爆炸火焰溫度場(chǎng)測(cè)量裝置的研制[D]. 孫崐.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[7]生成絮碳懸浮物的煙火藥劑研究[D]. 鄒德霖.南京理工大學(xué) 2007
[8]PIV測(cè)試中示蹤粒子性能的研究[D]. 趙宇.大連理工大學(xué) 2004
[9]載流子輸運(yùn)問題的蒙特卡羅模擬研究[D]. 侯永森.大連理工大學(xué) 2000



本文編號(hào)：3274539