温度和压力对煤油燃烧反应诱导时间的影响

煤油作为航空航天发动机的理想燃料,其点火特性对动力装置的研制至关重要。本文开发了等容绝热燃烧的化学动力学计算软件,可进行包含准总包反应的燃烧机理计算。采用8组分19步反应计算了氢-空气燃烧,采用10步准总包简化反应机理计算了煤油-空气燃烧,计算结果与实验结果符合较好。计算了不同初温和压力条件下煤油的反应诱导时间,结果表明,初温和压力对煤油反应诱导时间的影响都很大;温度和压力的提升会使反应诱导时间迅速缩短;初始压力为18 MPa时反应诱导时间只有5. 3μs,而101. 325 kPa时的反应诱导时间长达800μs。     

甲烷-氢气-空气预混合气燃烧特性研究

在定容燃烧弹内进行了甲烷-氢气-空气混合气燃烧试验,采集燃烧压力数据和火焰扩散图片,讨论不同的初始温度、初始压力、燃空当量比、掺氢比对甲烷-氢气-空气混合气的最大燃烧压力、最大压力升高率、燃烧速率和燃烧稳定性的影响.结果表明:混合气在较高初始温度和较低初始压力下,燃烧速率相对较大;随着混合气中氢气比例增加,最大燃烧压力值增大,其出现时刻提前,火焰半径明显增大且出现褶皱,火焰传播稳定性降低.     

燃烧轻气炮氢氧燃烧特性详细反应动力学模拟

应用氢氧燃烧19步详细化学反应机理,建立了某燃烧轻气炮氢氧燃烧单区模型,数值模拟了氢氧混合气体燃烧发射弹丸的过程。模拟结果与文献［1］实验结果基本吻合,较好地模拟了某燃烧轻气炮氢氧燃烧热力学过程。在此基础上,对多种工况参数下的氢氧混合气体燃烧进行了系统仿真计算,分别讨论了初始温度、初始压力、稀释气体成分与比例对燃烧轻气炮氢氧燃烧特性以及内弹道性能的影响,分析了氢氧燃烧过程中各化学组分的变化。研究结果表明,氢氧混合气体初始温度、初始压力和稀释气体成分与比例对燃烧轻气炮内弹道性能有着显著影响。     

高温预混气体火焰传播速度研究

为明确高温预混气火焰传播规律,计算了不同初始温度、压力及当量比下氢气/空气、甲烷/空气、乙烯/空气的层流火焰传播速度,分析了层流火焰传播速度随混合气初始状态的变化规律;并结合经验公式给出不同层流燃烧速度下湍流火焰传播速度随脉动速度的分布规律。结果表明:对于轻质碳氢燃料,高温高压条件下,层流火焰传播速度随混合气初始温度增加而增加,随初始压力增大而减小;高温高脉动速度条件下,湍流火焰速度达百米/秒量级。     

甲烷掺混氢气的燃烧特性试验研究

通过在定容燃烧室内研究不同的初始温度、初始压力、燃空当量比、掺氢比下甲烷-氢气-空气混合气的燃烧压力变化规律,得到了上述条件对混合气最大燃烧压力、最大压力升高率、火焰发展期、燃烧持续期以及最大燃烧压力循环变动的影响.研究结果表明:其他初始条件不变时,甲烷-氢气-空气混合气在高温低压时火焰传播的更快;随着甲烷中掺氢比增加...     

粉末活性炭喷射装置的设计

粉末活性炭喷射装置,通过控制螺旋电子称和风机工作,实现气流输送参数的现场控制.当管路内无粉末活性炭、管路内混合气体浓度与规定值不同时,固体流探测器发出信号.当空气压力损失不正常或管路阻塞时,输送空气压力报警装置自动报警,并停止螺旋电子称供料.系统气流输送须考虑气流速度、空气压力等因素.风机根据计算空气量和总压力损失的数值进行选择.     

管道中瓦斯爆炸特性的数值模拟

应用计算流体动力学软件AutoreaGas定量研究了管道中瓦斯爆炸特性。分析了不同初始压力、初始温度、障碍物形状、尺寸及空间位置等条件对管道中瓦斯爆炸超压及火焰速度的影响。研究结果表明:初始温度和初始压力对爆炸峰值超压有一定影响,初始压力越高超压越大,而初始温度越高超压越小,并且变化呈近似线性关系;火焰速度变化不大;障碍物对爆炸过程有显著影响,障碍物在管道中间比在两侧影响大,平板障碍物比长方体和圆柱体障碍物影响大,长障碍物比短障碍物影响要大。     

基于最小自由能的MTV体系热力学性能研究

基于最小自由能法计算了镁粉/聚四氟乙烯/氟橡胶(MTV)体系反应产物以及绝热反应温度,分析了VITON含量、MT比例、空气以及环境压力对MTV体系绝热反应温度和产物的影响。研究结果表明:VITON的引入对反应体系影响较小;在MT体系中,镁粉含量约35%时绝热反应温度最高;随着MTV体系中参与反应的空气量增加,绝热反应温度逐渐降低,空气质量分数为50%时达到最低,之后略有上升;随着环境压力的上升,绝热反应温度增大,对产物的影响较小。     

铝氧比对水中爆炸近场冲击波的影响

为揭示铝氧比对水中爆炸近场冲击波压力的影响,对三种不同铝氧比的RDX/Al体系柱形装药进行了水中爆炸实验,通过高速扫描方法求解了水中爆炸近场冲击波峰值压力随传播距离的衰减规律,分析了所含铝氧比对冲击波初始压力峰值和压力峰值衰减的影响.结果表明,Al/O=0时,初始冲击波峰值压力达到了18.95 GPa,Al/O=0.4时初始冲击波峰值压力约为13.66 GPa,而Al/O=0.7时初始冲击波峰值压力约为8.35 GPa,而峰值压力的衰减速率也随着铝含量的增加而降低.铝粉参加反应的时间、反应的程度等因素对近场冲击波初始峰值压力和峰值压力的衰减影响显著.     

初始压力对TNT密闭空间爆炸温度的影响

为研究密闭空间内初始压力对TNT炸药爆炸温度的影响,采用真空爆炸罐测试系统,开展了不同初始压力条件下0.5kg和1kg药量TNT内爆炸温度试验研究,对测试所得的温度峰值、峰值到达时间、温度变化趋势进行了分析。结果表明:初始压力相同条件下,爆炸温度峰值与药量成正比;同等药量条件下,爆炸温度峰值、峰值到达时间及温度上升速率随初始压力的下降而增加,峰值后的温度下降速率随初始压力下降而减小;随着压力的降低,1kg TNT和0.5kg TNT爆炸温度峰值的比值呈线性减小,当初始压力不同时,小药量TNT的爆炸温度峰值可大于大药量TNT的爆炸温度峰值。     

双基药燃烧产物热物性参数计算分析

为准确获得双基药燃烧混合气体生成物的热物性参数,求解火药燃烧产生的高温气体与身管内壁面的对流换热系数以及火炮发射过程中内壁面的温度,根据双基药组分,给出了火药燃烧化学反应方程式,计算得到燃烧生成物各组分的含量。基于已有的标准大气压下CO₂、CO、H₂O(g)、H₂和N₂的动力黏度、导热系数、比定压热容随温度的变化实测数据,采用最小二乘法拟合得到双基药燃烧混合气体生成物的热物性参数计算模型,并针对3种典型的双基药进行计算分析。结果表明：最小二乘法拟合得到的计算模型可以较好地应用于标准大气压下纯气体热物性参数的求解;气体的动力黏度、导热系数和比定压热容均随着温度的升高而增大;硝化棉含氮量越高,导热系数和比定压热容值越小,硝化棉含氮量对混合气体的动力黏度值影响较小,可忽略不计。     

固体火箭冲压发动机补燃室内硼颗粒点火计算研究

采用King硼颗粒点火模型,研究固体火箭冲压发动机补燃室内温度、压强、氧气摩尔浓度、硼颗粒初始半径对硼颗粒点火的影响。计算结果表明：当颗粒初始条件确定后,存在一个颗粒点火所需的最低环境温度;当氧气摩尔分数比较低时,增加环境总压,颗粒点火时问增加;当氧气摩尔分数比较高时,增加环境总压,颗粒点火时间反而减少;增大颗粒半径后,颗粒点火时间也增加;当环境温度升高时,颗粒点火时间显著减少。     

基于快速压缩机的二甲醚燃烧特性研究

为了研究二甲醚（DME）的燃烧特性,在初始温度293 K、驱动压力0.6 MPa、初始压力0.04~0.08 MPa、氮气稀释率47.29%~60.81%、压缩比8.82~12.02的实验条件下,利用快速压缩机（RCM）研究了初始压力、氮气稀释率、压缩比对DME-O₂-N₂混合气着火延迟期和最高燃烧压力的影响。结果表明：DME-O₂-N₂混合气出现两阶段放热现象与两阶段着火延迟期;随着压缩比的增加,混合气的着火延迟期出现负温度系数（NTC）现象,随初始压力的升高,出现NTC现象的温度向高温方向发展;随氮气稀释率的增加,出现NTC现象的温度向低温方向发展;初始压力一定,不同压缩比下,随氮气稀释率的增加,混合气的最高燃烧压力和第2阶段着火延迟期呈相反的变化趋势;氮气稀释率一定,不同初始压力下,随压缩比的增加,混合气的最高燃烧压力和总着火延迟期呈相反的变化趋势。     

同心筒发射燃气流二次燃烧数值研究及导流板结构改进

针对同心筒热发射燃气射流二次燃烧冲击效应问题,采用3阶精度的MUSCL格式求解11组分12步基元化学反应动力学模型,弹体运动运用域动分层网格更新方法,数值模拟了同心筒发射H₂/CO混合燃气流场。在燃气自由射流二次燃烧数值模拟结果与文献实验数据对比验证的基础上,分析了同心筒发射燃气流含化学反应的流动特点,以及在导弹出筒时筒口导流板结构对弹体的影响。数值结果表明：在筒外燃气与空气混合区域出现明显的二次燃烧,而在筒内二次燃烧几乎可以忽略;当弹底出筒后,从内外筒间隙排除的燃气、导弹尾部燃气射流和弹底之间相互干扰,形成反溅激波;反应流流场轴线温度高于冻结流和单一组分流流场轴线温度;导流板结构能明显降低弹体表面温度,其高度最优值在1.5倍内外筒间隙附近。研究结果对同心筒发射装置结构优化设计具有一定理论参考意义。     

激光加热温度对冷喷Stellite 6合金沉积层表面特性的影响

激光辅助冷喷涂(LCS)工艺是一种新的涂层和制造工艺,它结合了冷喷涂的固态沉积、保持原有粉末成分、高沉积效率优势,能够沉积冷喷涂难以或不可能沉积的材料。以N₂气作为高压载气,在中碳钢基体材料上采用LCS沉积Stellite 6粉末颗粒。采用金相、SEM以及EDX对沉积层进行表征,分析了激光加热的沉积点温度和N₂温度对沉积层的表面形貌、沉积厚度和沉积密度的影响。结果表明：激光加热导致的沉积点温度越高,沉积表面起伏越大,颗粒撞击形成的凹陷越深,粉末沉积层越厚;沉积层的致密度与沉积点温度和N₂温度有关。在氮气压力3 MPa,工件进给速度为15 mm/s的条件下,氮气温度450 ℃,沉积点温度1 100 ℃时,沉积层质量最好。     

有机玻璃管热降解对燃气流降温影响的数值模拟

研究有机玻璃在较快升温速率下的热降解特性,并将恒定质量流量高温燃气流过有机玻璃管内孔,有机玻璃管从内孔壁沿径向热降解,对燃气流降温过程分为初始降解与平衡降解两个阶段进行数值模拟.假设有机玻璃热降解一步化学反应方程式,分别模拟有机玻璃管内径为9,12,14,16,18,20 mm燃气流的降温过程来逼近有机玻璃管内径连续降解变化时燃气流的降温过程.     

稀释率与温度耦合作用对天然气预混燃烧等量影响研究

基于定容燃烧弹,利用球形发展火焰和纹影法研究了在初始压力0.3 MPa、当量比1.0条件下,不同初始温度、稀释率时的天然气预混燃烧等量影响关系。分析了拉伸火焰传播速度、无拉伸火焰传播速度、马克斯坦长度、层流燃烧速率及NO_x排放变化规律。结果表明：在拉伸火焰传播速度相近组别的工况点,无拉伸火焰传播速度、火焰发展期、燃烧持续期近乎相同,但层流燃烧速率存在较大的差异;在稀释率较小阶段,无拉伸火焰传播速度和层流燃烧速率受稀释率影响比受初始温度影响更大。进一步研究发现：温度差50 K与稀释率差2%具有一定等量影响效果;相近拉伸火焰传播速度组别的边界条件下,相比更小初始温度与稀释率工况点,更高初始温度与稀释率工况点的NO_x排放量更低。     

火药燃烧等离子体电导率理论计算研究

基于火药燃烧等离子体低温、高压、瞬态的弱非理想性质,提出了综合考虑电子与离子、电子与中性粒子碰撞作用的电导率计算模型。通过计算含电离种子K_2CO_3发射药燃烧产物的电子密度和电导率,揭示了火药燃气电子密度和电导率随温度、时间的变化规律。结果表明:在2 000~3 000K范围内,火药燃气的电子密度和电导率随温度的上升而增大;火炮发射过程中,火药燃气的电子密度和电导率随时间逐渐减小,且呈非线性下降趋势。初始时刻,电子密度ne和电导率σ最大,分别为2×10~(22)m~(-3)、705.6 S/m。