金屬鋁由于其低氧消耗、高能量密度和低成本而被廣泛用于推進劑中。自上世紀七十年代以來,國內(nèi)外許多研究人員針對鋁的氧化機理、點火及燃燒特性開展了大量的研究,針對微米鋁存在燃燒易燒結、點火延遲時間長等缺點提出了多種方案,但仍未完全解決。本文從二元合金的角度出發(fā),將另一種沸點與鋁差異較大的金屬添加至金屬鋁中,構建合金體系,通過在點火和燃燒過程產(chǎn)生沸騰和微爆炸的方式來削弱鋁的燒結行為,并縮短鋁的點火延遲時間。通過篩選,本文選擇鋁鎂合金為研究體系,自行搭建激光點火和燃燒測試平臺,對單顆鋁和鋁鎂合金燃料以及鋁鎂合金粉末燃料進行測試,對比分析鋁與鋁鎂合金的點火和燃燒性能差異。因此該研究對于改善鋁的點火及燃燒性能,并深入揭示鋁鎂合金的燃燒機理具有重要意義,為進一步推進鋁的實際應用奠定基礎。本文首先自行搭建了一套單顆粒燃料激光點火和顯微高速成像實驗裝置,可清晰地記錄微米級單顆粒金屬燃料在點火和燃燒過程中的物理形態(tài)變化（如形狀、粒徑等）、著火特征、火焰特征,進而分析點火延遲時間、火焰?zhèn)鞑ニ俾�、火焰鋒面變化等信息,結合理論分析獲得其關聯(lián)的點火和燃燒機理。然后通過TEM、SEM、XRD、TG等方法表征鋁以及鋁鎂... 

【文章來源】：杭州電子科技大學浙江省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

單顆粒燃料激光點火和燃燒實驗裝置圖

杭州電子科技大學碩士學位論文9徑；對于非球形顆粒的粒徑則采用圖像分析方法加以計算，用等效粒徑dp表示，即：4pppSdL=，其中Sp、Lp分別表示顆粒的面積和周長。2.2.2.2點火延遲時間判定方法點火延遲時間判定方法主要包括兩種：1）直接基于圖像的分析方法。定義激光作用于樣品上的時刻為點火起始時刻，第一次出現(xiàn)火焰的時刻為著火時刻，因此其點火延遲時間為該兩時刻之間的時間差。如圖2.2（a）為顆粒的原始狀態(tài)，圖2.2（b）可明顯觀察到有激光作用到顆粒表面，定義圖2.2（b）時刻為0ms，圖2.2（c）為顆粒第一次出現(xiàn)火焰的時刻，所以點火延遲時間為（c）時刻的時間減去（b）時刻的時間。圖2.2基于圖像法判斷點火延遲時間2）基于輻射信號的分析方法。從光電倍增管獲得的輻射信號中第一個最高峰值與激光開啟時刻的差為整個著火過程。但由于激光開啟需要一定的時間，所以根據(jù)另外一個光電探測器獲得激光開啟時間。而點火延遲時間為這兩段時間差。如圖2.3中黑色線條為實驗過程中樣品的燃燒火焰發(fā)出的輻射信號，紅色虛線為硅光探測器檢測到的激光信號，主要用來觀測激光的開啟時間，圖中標示區(qū)間即為樣品的點火延遲時間。本文中的點火數(shù)據(jù)主要由第一種判斷方法獲得，第二種方法用于輔助判斷。

杭州電子科技大學碩士學位論文13圖2.5為同一組實驗中顆粒溫度與顆粒附近基底溫度的對比，可見樣品顆粒與基底的溫度變化趨勢相同，都呈三階梯狀，但每階段溫差逐漸變大，分別為100℃、200℃和260℃。溫度下降的原因是關掉了激光器。在紅外熱像儀對應軟件中，可選擇多種自定義區(qū)域進行溫度檢測。在此次測試中，選擇了兩種合適的檢測方法，分別為劃定線性ROI區(qū)域和單像素ROI區(qū)域。圖2.6展示的是過顆粒的中心添加一條線性ROI區(qū)域，測溫方法為提取該線段像素點上的溫度值并繪制溫度曲線。圖2.5給出0ms、10ms、20ms、30ms時刻，該線性ROI區(qū)域的溫度變化曲線。圖2.5實驗過程中基底和顆粒的溫度變化對比圖2.6線性ROI軟件界面01000200030004000500060000100200300400500顆�；诇囟�(℃)時間(ms)添加線性


本文編號：2964338