热电池激活时间研究

分析了影响热电池激活时间的主要因素:激活方式、加热元件的引发方式及引燃元件的引燃速度、热电池活性物质、工作电流及环境温度等.针对这些影响因素,提出了在热电池使用环境一定的情况下,可以通过采用新的加热结构,高燃速的引燃加热元件,以及在电极或电解质中加入一定添加剂等几种方法减小激活时间.     

添加四氧化三铅且锆粉过量的快燃速引燃条

针对现有热电池激活时间较长的问题,提出了添加四氧化三铅且锆粉过量的方法制备快燃速引燃条。在热电池现有锆-铬酸钡引燃条中加入四氧化三铅且使锆粉过量,形成锆-铬酸钡-四氧化三铅引燃条,以缩短电池激活时间。试验表明:在高低温环境下,装有快燃速引燃条的热电池比现有热电池的激活时间减小了约50%。     

热电池激活方式综述

为了帮助引信和武器工作者了解和合理应用热电池,综述了热电池的电激活、外置机械激活、内置机械激活和冲击激活等激活机构,及其通过电点火头、撞击火帽、针刺火帽或冲击热能点火的工作原理。电激活机构热电池设计简单,相对成熟,可靠性高,电性能稳定。机械激活热电池设计要求综合考虑激活机构承受的环境力、火帽参数、电性能等因素。冲击激活热电池设计更为精细,将成为今后研究的一个方向。     

某型水下航行器电池舱段热过程CFD分析

锂/亚硫酰氯电池的发热问题会影响水下航行器电池舱段的工作效率,并可能导致严重的安全事故。采用流固耦合传热的方法,建立了某型水下航行器电池舱段内部热过程的数学物理模型,利用FLUENT 6.2软件仿真计算了其工作时内部温度分布情况和温度随时间的变化关系,并对某一工作条件下温度分布和温度随时间的变化关系进行了试验验证。结果显示:水下航行器电池舱段内部温度分布和温度随时间的变化关系主要和单体锂/亚硫酰氯电池的放电电流和传热介质的导热率有关。     

混合电解液和中孔碳电极加速锂储备电池激活

针对锂储备电池在大功率输出时激活慢的问题,提出了采用混合电解液和孔径适中碳电极提高锂储备电池激活速度的方法。该电池采用含有LiAlCl_4和AlCl_3两种电解质的混合电解液以及孔径适中的碳电极,在保持功率水平不变的前提下,以牺牲部分富余容量为代价,加快电池的激活速度。对比试验表明,使用新型电极材料后,同等放电条件下电池功率水平不变,而激活速度显著提高。当电池以3.6 W的功率放电时,电压上升到18 V的时间由原来的1.52 s缩短到90 ms,激活时间缩短到原来的6%左右。     

热电池技术进展及在引信中的应用

综述了钙系/镁系/锂系为代表的热电池技术发展进程,详细地介绍了热电池锂合金阳极、金属硫化物阴极、多元化电解质和气凝胶保温等材料发展现状;指出以高比能量和比功率、长工作寿命、长贮存寿命为特点的热电池未来发展趋势;分析了国内引信热电池在设计技术、工艺水平、激活方式、标准不足等方面存在的问题;指出LiMx/FeS2为代表的新型热电池必将成为引信电源应用发展的亮点.     

汽车尾气废热回收的热电模块布置特性研究

由于按照模块单元来实现热电材料回收废热具备优势,在试验校核的基础上建立了热- 电-结构的有限元分析模型用于热电模块在汽车排气管上布置特性的研究。首先热通量模拟结果显示排气管壁面与热电模块接触处存在大热斑,根据大热斑的轮廓得到本文研究的热电模块之间的最佳布置间隙为6. 6 mm。然后根据最大输出功率原则精确计算了热电模块的内阻值,内阻的获得为模块矩阵的结构优化提供了参考依据。最后利用模型对热电模块的薄弱结构进行热应力校核,校核结果为热电模块的可靠布置提供了参考依据。     

纳米ZrO_2热障涂层隔热性能研究

为了研究纳米ZrO2热障涂层的隔热性能,设计了涂层结构并采用有限元分析软件分别对普通试样和纳米ZrO2热障涂层试样模型的温度场进行了计算。结果表明,纳米ZrO2热障涂层有着良好的隔热性能,热源温度越高涂层隔热效果越显著。在1000℃热源下,设计的纳米ZrO2热障涂层的最大隔热温度为250℃,平衡状态下隔热温度为71℃。采用大气等离子喷涂方法制备了计算模型中设计的涂层试样,并对试样进行了隔热试验。计算结果与试验结果一致。     

考虑相变的炸药烤燃数值模拟计算

以低熔点的TNT炸药为研究对象,根据已有的TNT炸药烤燃实验,建立了炸药烤燃热反应模型,模型除了考虑炸药热传导外,还考虑了炸药多步化学反应、炸药相变和液态炸药的对流传热。采用计算流体力学软件Fluent,对加热速率为0．05K·s^-1时TNT炸药的烤燃过程进行了数值模拟计算,得到了TNT炸药的剧烈反应时间为4150s,炸药点火时3号特征点的温度为226℃;与实验结果比较,验证了计算模型和相关参数的正确性。分析了不同加热速率下（0．3K·s^-1,0．05K·s^-1,3．3K·h^-1）TNT炸药相变和温度变化情况。计算结果表明,烤燃中炸药相变熔化是从外向内逐步进行,未熔化的固态炸药会在重力作用下出现沉降。炸药熔化时会吸收热量,使温度上升速度减小。刚熔化的炸药在对流作用下温度会在短时间内快速上升。液态炸药存在热对流和热传导的共同作用,使炸药内部温度分布的均匀性增加。炸药相变对炸药点火温度,点火时间和点火位置都有影响。     

热电池可靠性的设计和评估

着重阐述了热电池可靠性的设计和评估方法,以一种典型热电池为例,指出了提高其可靠性的主要措施,对其它产品有着较高的参考价值。     

Al/AgO电池鱼雷发射管内强制对流耦合传热数值模拟

为分析鱼雷发射失效后Al/AgO电池在发射管中的热安全性,基于计算流体力学方法,应用计算流体力学软件FLUENT,对鱼雷发射失效后Al/AgO一次电池激活情况下管内强制对流耦合传热进行了数值模拟。考虑了电解液与鱼雷壳体、鱼雷壳体与发射管内海水的对流耦合换热,得到了电解液的温度变化规律以及鱼雷壳体和发射管体上的温度分布规律。仿真结果表明,电池内温度随时间的变化逐渐升高,其最高温度可达107．5℃。     

压力调节供应方式的鱼雷热动力系统启动过程匹配性研究

鱼雷热动力系统通常采用固体药柱先在燃烧室内点火再适时使燃料进入并点燃的方式实现启动，启动过程各参数变化剧烈且工作过程极为复杂，试验及统计表明，使用燃料压力调节供应方式的热动力系统在启动阶段更容易发生如热爆和无法点火等各类故障，问题主要出在系统启动过程的匹配方面。文中针对使用燃料压力调节供应方式的热动力系统，建立了包括充填集液腔和喷嘴阀杆运动等启动过程动态仿真模型；对启动过程的3个典型阶段进行了启动特性仿真，对模型与功率试验相关结果进行了比较，给出了3个典型阶段的特性，讨论了主要参数对各过程的影响；在对系统启动特性仿真和系统样机功率试验结果分析的基础上，从使用闭式喷嘴及可靠开启、喷嘴特性选择、燃料进入燃烧室时刻的参数匹配、燃料进入燃烧室后的相关匹配4个方面分析了系统的匹配性，给出了系统设置、主要参数（如燃料进入时间、燃料进入时刻的内压、燃料进入量、燃料进入后泵增压速率和药柱选择等）合理匹配以及可调控环节等方面的建议。     

锰酸锂动力蓄电池散热影响因素分析

热管理技术是锰酸锂动力蓄电池应用于电动汽车必需的关键技术。以100 Ah锰酸锂动力蓄电池电池为对象,建立三维电池热模型,定量分析工作电流、表面对流传热系数、外壳导热系数对锰酸锂动力蓄电池散热能力的影响。研究表明:降低工作电流,提高表面对流传热系数、外壳导热系数可以显著提高电池散热能力;钢外壳和铝塑膜外壳对于电池散热的影响差异不大。     

点火过程对小型固体火箭发动机内弹道影响

为了研究某小型固体火箭发动机点火过程对内弹道性能的影响,建立包含点火过程的小型固体火箭发动机的内弹道数值研究模型和试验验证方案,对点火药量为1.0 g、0.8 g、0.6 g和0.4 g的发动机进行了内弹道数值研究,试验研究了点火药量为1.0 g和0.8 g两种情况,数值计算结果与试验结果基本一致。研究结果表明:小型固体火箭发动机由于燃烧室体积小,点火过程对内弹道影响明显;点火药量越大,点火药装填密度越大,引起压力峰值越大,稳定工作时间越短;经验估算得到的1.0 g点火药量产生了过高的压力,是稳定压力的三倍,0.8 g的点火药量能够满足点火可靠性和总体设计要求,产生最大压力为27.08 MPa,稳定工作时长159 ms,建议该小型火箭发动机的点火药量为0.8 g。     

重铵油炸药热参数的计算和热分解特性的研究

为了解重铵油炸药的热分解动力学,运用微量量热法(MC)研究了3种常用的重铵油炸药:25/75、50/50、75/25(乳化炸药/多孔粒状铵油炸药质量百分比)的热分解特性。以升温速率为0.2 K·min-1时的C80热流速曲线数据为基础,求解了3种炸药热分解反应的表观活化能(Ea)、指前因子(ln A),并运用B-W法建立3种炸药的爆炸反应方程式,计算其热化学参数。结果表明:随着乳胶基质含量的增加,重铵油炸药的爆热、爆温值均呈下降趋势,乳胶基质抑制了固态硝酸铵的晶型及固-液相转变,且重铵油炸药的热安定性高于乳化炸药的热安定性。     

飞行器气动加热烧蚀工程计算

高超声速飞行器设计时,为了对防热层气动热烧蚀情况及温度场进行快速预估,提出了集成气动热、材料烧蚀、瞬态温度场的耦合计算方法。通过算例对计算方法和程序进行了验证,表明该方法具有较高的效率和精度。在给定弹道条件下,实现了气动热、热防护材料烧蚀性能和弹体温度场耦合计算。通过该方法可以在高速飞行器设计阶段,快速计算出指定飞行工况下的防热材料烧蚀情况及温度场分布,为飞行器热防护层设计提供依据。