航空煤油的羟丙基纤维素凝胶力学性能研究

采用软固体测定仪，研究了胶凝剂、表面活性剂、稳定剂用量对航空煤油凝胶力学性能的影响。结果表明在实验条件下，随胶凝剂用量和表面活性剂OP-10用量的增加，凝胶的屈服应力增加。引入稳定剂C可使凝胶形成时间显著缩短，抗剪切能力显著增强。     

凝胶推进剂管道流动特性影响因素数值分析

为讨论管道收敛角、体积流率、胶凝剂类型与含量等三因素对凝胶推进剂管道流动特性的影响,用SIMPLEC算法、二阶迎风格式离散柱坐标系下N-S方程,对凝胶推进剂在圆管中的流动进行了二维数值模拟,计算结果表明: (1) 体积流率增大,粘度减小,含量增大,粘度增大,它们的改变引起粘度变化不显著;(2) 收敛角增大,出、入口截面平均表观粘度降低幅度不断增大,出口截面平均表观粘度不断减小至近牛顿粘度水平η∞,当角度改变到一定值后,其引起粘度的变化将不再明显.结果说明: 流经管道的体积流率和胶凝剂类型与含量的改变是引起管道流动粘度变化的非显著因素,而管道收敛角是引起粘度变化的重要因素,且在粘度变化与压降需求之间存在最佳结合点.     

时间与温度依赖的RP-1煤油凝胶本构方程建模

根据凝胶特殊的固-液形态,研究了无机和有机凝胶剂与RP-1煤油的成胶机理,通过Brookfield流变仪测量流变参数,并构建出煤油凝胶的非时间依赖、时间依赖和温度依赖的本构方程。结果表明:加入无水乙醇有利于凝胶剂A(一种干性油衍生物)对煤油的凝胶化;无机煤油凝胶的稠度系数k和凝胶剂含量Y_(amout)具有幂律函数关系;由于幂律指数n为负,制备的煤油凝胶比典型的剪切变稀流体(0n1)的稀化能力更强;无机和有机煤油凝胶的复凝性很弱且不受凝胶剂含量和类型的影响;随剪切速率的增大,凝胶从完整结构到完全破坏结构状态所需的时间缩短,中间过程曲线的振幅减小;随温度的增加,无机煤油凝胶的粘度先减小后增大,有机煤油凝胶的粘度逐渐减小并在90℃接近煤油的粘度。     

HMX级配对醇醛高聚物粘结炸药流变性能的影响

为了探索HMX颗粒级配对醇醛浇注型高聚物粘结炸药流变性能的影响,采用幂律模型和卡森模型,研究了HMX不同颗粒配比下的物料状态。结果表明,该物料属于具有触变性的假塑性流体。非牛顿指数n值与小颗粒含量呈负相关。低剪切速率(2.15 s~(-1))时,物料粘度随小颗粒含量增加出现极大值。高剪切速率(53.85 s-1)时,物料粘度与小颗粒含量呈正线性关系。物料的屈服值与小颗粒含量负相关,且中颗粒含量对物料屈服值的影响最显著。认为,n值越大、粘度越小、屈服值越低的物料流变性能更好。     

煤油凝胶液滴破碎时空特性实验研究

为了探究煤油凝胶液滴破碎的时间和空间分布特性,采用高速摄像机拍摄破碎过程,获得在不同气流速度下煤油凝胶液滴的破碎特征、流动参数对破碎时间和破碎区域的影响。结果表明:随着韦伯数(We)增大,煤油凝胶液滴依次发生与煤油(牛顿流体)液滴相同的破碎模态,且模态转换We随着胶凝剂含量的增加而提高。三种煤油凝胶的总破碎时间和初始破碎时间的比值(Ttot/Tini)均随奥内佐格数(Oh)的升高而降低,且均趋近于牛顿流体的该值(3.125)。在破碎结束时,横向破碎区域随着We数的升高而扩大,且胶凝剂含量越低范围越大;纵向破碎区域随着We数升高会扩大到一个极值,胶凝剂含量为1%和2%的煤油凝胶,破碎区域和初始液滴直径的比值趋于20,胶凝剂含量为3%时,该值趋近17。     

基于硝基甲烷的两类凝胶推进剂流变性能研究

分别制备了以气相二氧化硅（SiO2）和羧甲基纤维素硝酸酯(CMCN)为胶凝剂的硝基甲烷(NM)凝胶推进剂,研究了两类凝胶的形成机理及胶凝剂类型对凝胶体系流变性的影响规律。采用线性的流变学方法研究了凝胶体系的屈服性、触变性、蠕变性与温敏性等动态粘弹性,分别利用PowerLaw模型、HerschelBulkley模型、Burger模型对凝胶的流动曲线、蠕变曲线进行了数据拟合。研究发现,NM/SiO2凝胶是SiO2粒子间通过氢键形成的小分子聚集体团聚而成堆积型网路结构凝胶,而NM/CMCN凝胶是由CMCN大分子链上两亲性基团与有机小分子基团间通过分子链间疏水键、氢键等非共价键相互作用形成的一种交联网络型凝胶。两类凝胶的非牛顿系数n≤0.60. 与NM/CMCN凝胶相比,NM/SiO2凝胶具有较高的屈服应力、剪切稀化性和弹性柔量与弹性响应性,具有较差的触变恢复性和较小的内耗,且其凝胶强度在高温与低温下反而有一定的增强。     

含纳米铝颗粒的JP-10凝胶燃料理化及流变性能

为了提高液体燃料能量并解决纳米金属颗粒在燃料中沉降的问题,研究以有机小分子凝胶剂(LMWG)为凝胶因子,制备了含有纳米铝颗粒的JP-10凝胶燃料,测定了最低凝胶剂含量和凝胶相转变温度,探讨了凝胶剂含量和纳米铝颗粒含量对燃料密度、黏度、离心稳定性等物理化学性能的影响,通过剪切变稀测试、触变性测试、应变扫描、频率扫描等测试了凝胶燃料的流变性能。结果表明,纳米铝颗粒在LMWG/JP-10凝胶燃料中稳定分散,同时凝胶燃料可以在施加剪切力或加热的条件下实现凝胶态与液态的相互转变;铝颗粒的加入显著提高了燃料的密度、体积热值和黏度,当纳米铝颗粒含量为25%时,2%LMWG/JP-10的密度为1.156 g·mL^-1,剪切黏度为840 mPa·s,体积热值为45.8 MJ·L^-1。铝颗粒含量少于25%时会影响凝胶体系的稳定性,但当铝颗粒含量达到25%时,体系的稳定性超过同等LMWG凝胶剂含量的纯燃料。铝颗粒的加入显著增强凝胶体系的机械强度和结构稳定性,但燃料依旧保持良好的剪切变稀特性,并且无法恢复至受剪切作用前的状态。     

推进剂模拟液的室温快速胶凝化及其流变学性能

添加羧酸盐调制表面活性剂在极性混合溶剂中的簇集行为,实现了推进剂模拟液的室温快速胶凝.采用3因素4水平正交实验系统考察了混合溶剂组成、胶凝剂组分(表面活性剂/羧酸盐)比例、凝胶形成温度等三种因素对推进剂模拟液凝胶力学强度、高剪切速率下粘度的影响.极差分析表明影响模拟液凝胶力学强度的因素主要是胶凝剂组成,其次是混合溶剂组...     

浇铸无烟CMDB推进剂流变性能

为有效调节改性双基(CMDB)推进剂(主要组分为硝化棉、硝化甘油和黑索今)的流变性能,利用HAAKE旋转流变仪研究了增塑剂、高分子增稠剂及温度对CMDB推进剂流变特性的影响。结果表明,CMDB推进剂为具有屈服应力的假塑性流体,调整增塑剂硝化甘油与吉纳的比例(m(NG)∶m(DINA)=10∶1,8∶1,6∶1),当增塑剂比例降低,CMDB推进剂粘度和屈服值增大,流动活化能减小;高分子增稠剂含量增加,CMDB推进剂粘度明显增大,流动活化能减小;温度升高,CMDB推进剂粘度减小。     

高触变性高密度凝胶碳氢燃料的制备及性能

采用有机凝胶剂(Gn)和气相二氧化硅(SiO_2)分别与HD-01、HD-03、HD-03-I、QC四种纯液体高密度燃料制备了相应的凝胶碳氢燃料,研究了所需凝胶剂Gn和SiO_2的最小添加量,测定了凝胶碳氢燃料的密度、黏度、热值等基础物理性质。考察了其热稳定性、离心稳定性、长期存储挥发性等稳定性能,以及流变性能。结果表明,至少添加6%SiO_2才能使纯液体高密度燃料形成凝胶碳氢燃料,而Gn最小添加量不大于1%,且Gn对燃料本身的密度和热值几乎没有影响;Gn凝胶碳氢燃料在-40℃低温保存、长期室温存储或高速离心后无液体渗出现象;Gn凝胶碳氢燃料的黏度随剪切速率增加而明显下降,接近纯液体燃料黏度;通过扫描电镜发现Gn凝胶剂在燃料中可自组装形成三维纤维网状结构,搅拌或高温(150℃)可破坏该结构,静置或降温又可恢复,使得Gn凝胶碳氢燃料具有明显优于SiO_2凝胶燃料的流变性和触变性,更利于管道运输和雾化。     

高能硝胺发射药流变性能研究

为了提高高能硝胺发射药工艺稳定性并为成型模具设计提供依据,利用毛细管流变仪研究了溶剂比、温度、硝化棉含氮量对硝胺发射药胶化物料流变性能的影响规律。通过对数据进行线性回归分析,得到了物料的非牛顿性指数n、粘流活化能△E_η。实验结果表明:物料流变性能呈现典型假塑性流体特征,随着剪切速率的增大,n值减小非牛顿性增强;表观粘度随着溶剂比增大、温度升高或含氮量的降低而降低。     

氮化硅泡沫陶瓷浆料性能的研究

通过对原料粉体ζ电位的分析及对氮化硅水基浆料相对沉降高度的测量和不同实验条件下浆料粘度的测定,研究CMC添加量、固相含量及剪切速率对氮化硅浆料稳定性、流变性及粘度的影响。结果表明,pH为10,分散剂CMC的质量分数为0.2%及固相的质量分数在50%左右时,可以制备出具有良好稳定性和流动性的氮化硅悬浮体。     

石蜡/HTPB复合流体黏温特性测试

采用旋转黏度计分别测定了石蜡和不同固化系数(r=0.5、0.6、0.7)的端羟基聚丁二烯(HTPB)以及石蜡和端羟基聚丁二烯(HTPB)两者混合形成的复合流体不同温度下的黏度,获得了黏温特性曲线,采用黏温模型方程对黏温特性进行了描述.通过比较黏温方程的参数发现,随着固化系数的增加,HTPB的黏度随温度上升而变化的敏感程度先减小后增大;而HTPB/石蜡复合流体的黏度随温度变化的敏感程度减小.     

幂律型煤油凝胶在不同几何构型管道的流动特性数值研究

为了优化煤油凝胶供给管道和锥形喷注器设计,构建出幂律流体的二维/三维稳态层流的求解方法,采用基于FLUENT平台的SIMPLE算法进行求解,开展煤油凝胶的流动特性数值研究。推导出了推进剂在直圆管中各参数的解析解以及层流的动能修正系数。研究结果表明：直圆管的柱塞流区域在管径不变时是固定的;为降低喷注器出口截面的平均表观粘度,需减小出口段长度;喷注器的收缩角选择在40°左右是较为合理的;弯管内存在双涡旋形式的二次流,且剪切速率和表观粘度的非对称性比速度的非对称性显著。为了优化煤油凝胶供给管道和锥形喷注器设计,构建出幂律流体的二维/三维稳态层流的求解方法,采用基于FLUENT平台的SIMPLE算法进行求解,开展煤油凝胶的流动特性数值研究。推导出了推进剂在直圆管中各参数的解析解以及层流的动能修正系数。研究结果表明：直圆管的柱塞流区域在管径不变时是固定的;为降低喷注器出口截面的平均表观粘度,需减小出口段长度;喷注器的收缩角选择在40°左右是较为合理的;弯管内存在双涡旋形式的二次流,且剪切速率和表观粘度的非对称性比速度的非对称性显著。