發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 09:20

　　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(jìn)劑中。自上世紀(jì)七十年代以來,國內(nèi)外許多研究人員針對鋁的氧化機(jī)理、點(diǎn)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(jié)、點(diǎn)火延遲時(shí)間長等缺點(diǎn)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(diǎn)與鋁差異較大的金屬添加至金屬鋁中,構(gòu)建合金體系,通過在點(diǎn)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(jié)行為,并縮短鋁的點(diǎn)火延遲時(shí)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(diǎn)火和燃燒測試平臺(tái),對單顆鋁和鋁鎂合金燃料以及鋁鎂合金粉末燃料進(jìn)行測試,對比分析鋁與鋁鎂合金的點(diǎn)火和燃燒性能差異。因此該研究對于改善鋁的點(diǎn)火及燃燒性能,并深入揭示鋁鎂合金的燃燒機(jī)理具有重要意義,為進(jìn)一步推進(jìn)鋁的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本文首先自行搭建了一套單顆粒燃料激光點(diǎn)火和顯微高速成像實(shí)驗(yàn)裝置,可清晰地記錄微米級單顆粒金屬燃料在點(diǎn)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(jìn)而分析點(diǎn)火延遲時(shí)間、火焰?zhèn)鞑ニ俾省⒒鹧驿h面變化等信息,結(jié)合理論分析獲得其關(guān)聯(lián)的點(diǎn)火和燃燒機(jī)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(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

單顆粒燃料激光點(diǎn)火和燃燒實(shí)驗(yàn)裝置圖

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)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(jì)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(diǎn)火延遲時(shí)間判定方法點(diǎn)火延遲時(shí)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(shí)刻為點(diǎn)火起始時(shí)刻，第一次出現(xiàn)火焰的時(shí)刻為著火時(shí)刻，因此其點(diǎn)火延遲時(shí)間為該兩時(shí)刻之間的時(shí)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(shí)刻為0ms，圖2.2（c）為顆粒第一次出現(xiàn)火焰的時(shí)刻，所以點(diǎn)火延遲時(shí)間為（c）時(shí)刻的時(shí)間減去（b）時(shí)刻的時(shí)間。圖2.2基于圖像法判斷點(diǎn)火延遲時(shí)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(gè)最高峰值與激光開啟時(shí)刻的差為整個(gè)著火過程。但由于激光開啟需要一定的時(shí)間，所以根據(jù)另外一個(gè)光電探測器獲得激光開啟時(shí)間。而點(diǎn)火延遲時(shí)間為這兩段時(shí)間差。如圖2.3中黑色線條為實(shí)驗(yàn)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(shí)間，圖中標(biāo)示區(qū)間即為樣品的點(diǎn)火延遲時(shí)間。本文中的點(diǎn)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(xué)碩士學(xué)位論文13圖2.5為同一組實(shí)驗(yàn)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(guān)掉了激光器。在紅外熱像儀對應(yīng)軟件中，可選擇多種自定義區(qū)域進(jìn)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(diǎn)上的溫度值并繪制溫度曲線。圖2.5給出0ms、10ms、20ms、30ms時(shí)刻，該線性ROI區(qū)域的溫度變化曲線。圖2.5實(shí)驗(yàn)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顆粒基底溫度(℃)時(shí)間(ms)添加線性


本文編號：2964338