含碳颗粒的凝胶推进剂雾化特性实验研究

固体含能颗粒对提高凝胶推进剂的能量特性具有重要作用,是凝胶推进剂的重要组成部分。雾化问题是凝胶推进技术的关键问题之一,为了研究添加固体含能颗粒对凝胶推进剂雾化的影响,选择碳颗粒作为固体添加剂,开展了含碳颗粒凝胶推进剂雾化的实验研究。制备了3种不同含碳颗粒凝胶推进剂模拟液,并对它们的流变和触变特性进行了测量;分析了不同射流速度、不同撞击角度下的雾化场特点和形成机理,以及撞击速度对雾化模式,撞击角度对雾化场基本形状,碳颗粒质量分数、平均粒径等因素对模拟液流变特性和雾化效果的影响;提出了一种基于尺度不变特征变换关键点匹配的雾化场速度计算方法,定量分析了含碳颗粒凝胶推进剂的雾化场速度;以雾化场速度分析为基础提出了一种新的液膜厚度估算方法。研究结果表明：雾化效果随着射流速度和撞击角度的增大而显著改善;碳颗粒的添加对雾化效果有着重要影响,雾化效果随着碳颗粒质量分数的增大而降低,适当增大碳颗粒的粒径可以改善雾化效果;雾化场平均速度与射流速度的比值v_a/v_j可以用于表征雾化效果,v_a/v_j越小,能量转换效率越高,雾化效果越好。     

含碳颗粒凝胶推进剂模拟液雾化研究（英）

制备了含质量分数5%平均粒径5 μm的碳颗粒的凝胶推进剂模拟液并研究了其雾化特性。测量了模拟液的流变特性,在射流速度10~22 m·s^-1、撞击角60°~90°、喷嘴直径0.5~1.5 mm及喷嘴长径比3.5~8条件下进行了雾化实验,利用线性稳定理论研究了其液膜破碎特性。结果表明,碳颗粒的添加导致凝胶模拟液的稠度系数增大、流动指数减小;在本文实验范围内,模拟液只能雾化形成液丝及大尺寸液滴,雾化效果随着射流速度、撞击角度的增加而改善,喷嘴长径比及喷嘴直径变化对雾化模式的影响很小;理论预测的液膜破碎长度与实验值之间存在14.9%~24%的误差,但线性稳定理论预测的液膜破碎长度变化趋势与实验吻合良好。     

射流偏心撞击对凝胶推进剂撞击雾化影响的实验研究

为研究射流偏心撞击对凝胶撞击雾化的影响,建立撞击雾化实验台,制备凝胶推进剂及其模拟液,对单股射流形态及不同偏心度下的撞击液膜和液滴尺寸分布进行测量。理论推导了偏心撞击下撞击液膜偏角,并与实验结果进行了对比。研究表明：随着喷射速度的增大,单股射流受到的扰动逐渐增大;在靠近喷注器出口处扰动有限,不同速度下的射流变形都很小;不同偏心度下液膜发展和破碎形式基本相同,当偏心度达到1.5/6时,液膜自撞击点开始出现了呈一定角度较为暗淡的区域,流量不对称性增强;随着偏心度的增大,液膜偏角逐渐增大,但与理论值相比偏小;偏心度的大小对撞击雾化的液滴尺寸分布影响较小,但偏心撞击的索特平均直径值比无偏心时小,并在0.5/6达到最小值。     

含碳颗粒凝胶推进剂模拟液雾化研究（英文）

制备了含质量分数5%平均粒径5μm的碳颗粒的凝胶推进剂模拟液并研究了其雾化特性。测量了模拟液的流变特性,在射流速度10~22 m·s~(-1)、撞击角60°~90°、喷嘴直径0.5~1.5 mm及喷嘴长径比3.5~8条件下进行了雾化实验,利用线性稳定理论研究了其液膜破碎特性。结果表明,碳颗粒的添加导致凝胶模拟液的稠度系数增大、流动指数减小;在本文实验范围内,模拟液只能雾化形成液丝及大尺寸液滴,雾化效果随着射流速度、撞击角度的增加而改善,喷嘴长径比及喷嘴直径变化对雾化模式的影响很小;理论预测的液膜破碎长度与实验值之间存在14.9%~24%的误差,但线性稳定理论预测的液膜破碎长度变化趋势与实验吻合良好。     

再生式液体药火炮中受限射流雾化性能的研究

再生式液体发射药火炮中液体药射流雾化性能是影响弹道性能稳定性的主要因素之一。本提出一种观测射流雾化形态的实验方法和相应的测试系统。利用所研制的测试系统，研究了受限空间中高速惰性液体和含能液体射流的扩展结构，环境反压，喷嘴形状和尺寸等各种参量对射流雾化形态的影响，分析了泰勒雾化理论和湍射流扩射理论对于ＲＬＰＧ的适用范围，在观测射流雾化性能的基础上，提出了进一步测定射流雾化规律的方法。     

横向射流液滴雾化研究现状分析

燃油在横向气流中的破碎、蒸发以及油气混合均匀性对污染物的生成、燃烧室性能以及燃烧不稳定性等均有重要影响。液滴的雾化程度直接关系到燃油的掺混和燃烧,进而影响发动机的性能。针对高速气流中横向射流雾化的特点,回顾了在高速气态横向流注入液体射流的特征文献,分析了液滴雾化的内部和外部影响因素及液滴二次雾化中的影响因素。研究了液滴在横向流中的雾化过程和机理。通过改善液滴雾化的参数特性可获得较高的雾化特性,有效拓宽横向射流液滴雾化的设计渠道,并指出横向脉冲射流的液滴雾化、射流迎风面表面波的产生机理研究等将成为未来主要研究方向。     

超音速气流中煤油蒸发与掺混特性研究

数值模拟了超燃冲压发动机模型燃烧室中煤油在空气中的蒸发与掺混特性,分别计算了煤油温度、煤油液滴直径、雾化角等射流参数的影响;结果表明：煤油温度越高,雾化颗粒直径越小,则颗粒蒸发成气相所需的时间越短,相应的浓度就越高,雾化角的变化对蒸发和掺混的效果不明显;模拟结果对超燃冲压发动机煤油雾化和掺混设计具有一定的指导意义.     

再生式液体发射药火炮射流雾化特性研究

为了研究再生式液体发射药火炮液体药再生喷射过程的雾化机理,搭建了可视化的再生式射流雾化实验平台,用高速摄像拍摄冷态下再生喷射过程的射流形态,观测了射流的雾化规律,为射流雾化机理研究提供了参考。在实验基础上,基于FLUENT流体仿真软件利用VOF模型对射流雾化的两相流问题进行了模拟。仿真结果表明,环形射流出喷口后逐渐向轴线聚并,环形射流湍流卷吸效应导致的负压区是其聚并的根本原因,压强是影响射流雾化质量的重要因素,压强越高,卷吸效应越明显,雾化质量越好。     

液体工质喷雾特性的测量与分析

借助粒子动态分析仪PDA系统,开展了HAN基液体推进剂模拟工质喷雾特性的试验研究,分别观测了单孔圆柱形射流和双孔对撞射流在大气中的雾化特性,研究了喷射压力、喷孔直径及喷射模式对雾化性能的影响,定量测试了喷雾场轴向、径向雾化液滴的索特平均直径D_(32)和液滴速度v.结果表明,对撞射流与单股圆柱形射流相比,在喷雾场中下游空间里雾化液滴均匀度较高,液滴D_(32)和速度v易达到稳定.     

凝胶汽油双股撞击式雾化速度场实验研究

为研究凝胶剂含量、撞击角以及喷射压力等参数对凝胶汽油双股撞击式雾化速度场的影响,实验室制备了凝胶剂含量分别为4%和5%的QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油样品。利用旋转式流变仪分别对QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油的表观粘度进行了测量,并拟合了反映其表观粘度变化的幂率公式。采用粒子图像速度仪测量了撞击角θ分别为60°、75°、90°、105°和120°,喷射压力p为0.5 MPa、 0.75 MPa、1.0 MPa和1.25 MPa条件下双股撞击式雾化流场的速度分布。结果表明：凝胶剂含量越高,反映凝胶汽油表观粘度变化的幂率公式中,粘度系数k越大,流动指数n越小;凝胶剂含量越高,凝胶汽油撞击雾化后的液滴速度越小;在撞击点下游,中心轴线上的液滴速度v_l沿轴线呈总体下降的趋势,但由于撞击点产生的不稳定波的作用,液滴速度v_l会出现波动;随着撞击角的不断增大,凝胶液滴的核心速度v_c不断减小,但在撞击角为105°会出现暂时增大;随着喷射压力的增大,凝胶汽油雾化后的核心速度v_c不断增大,但增大幅度越来越小。     

TNT熔化雾化燃烧系统设计

在对TNT熔化雾化燃烧安全性可行性分析和实验的基础上,设计了一套将固态TNT熔化、空气雾化并点火燃烧的工艺和装置,实现了报废弹药中TNT的安全燃烧和能量回收利用,解决了野外焚烧TNT对环境污染难题。     

再生式液体发射药火炮中雾化燃烧过程的模拟

再生式液体发射药火炮（ＲＬＰＧ）内弹道过程最为棘手的问题是对液体（ＬＰ）射流从贮液室喷注到燃烧室，射流破碎形成具有一定尺寸分布的液雾及液滴燃烧这一复杂过程如何进行数学描述。为此提出了一个再生式液体发射药火炮的内弹道改进模型，模型中考虑了膛内气流运动的拉格朗日问题。为此基础上，模拟了液体药雾化燃烧过程。对提出的几种雾化燃烧模型进行了比较，同时与Ｃｏｆｆｅｅ编码计算结果也进行了比较。     

应用激光技术对伞喷喷油嘴喷雾特性的研究

本文应用激光技术对伞喷喷油嘴的喷雾贯穿距离、喷雾锥角、喷雾粒径及其分布等进行了研究，并对伞喷喷油嘴与多孔喷油嘴的喷雾特性进行了比较．     

RLPG环形喷嘴雾化特性的实验研究

应用激光衍射瞬变喷雾场测量系统，进行了ＲＬＰＧ环形喷嘴雾化特性的实验研究，实验表明：（１）ＤＭ随时间增加呈山岭谷型分布，贮液室压力随时间增加呈山峰型分布，二者比较反映了环形喷嘴喷射压降对雾化质量的影响；（２）ＤＳＭ随轴向距离增大而增大，喷雾场前沿多为大液滴。     

含能液体雾化特性的实验研究

利用喷雾模拟装置和激光全息摄影系统，研究含能液体HY911在8MPa喷射压力下的雾化特性，分析了含能液体喷雾场颗粒分布规律，着重探讨了喷雾粒度和平均直径在轴向和径向的变化规律。     

全氮材料基础性能理论研究:Ⅱ.生成焓预测

为了准确预测全氮材料的生成焓,基于原子化反应,采用B3PW91、B3P86、B3LYP、X3LYP、O3LYP、M052X、M062X、M06HF、B2PLYP 9种密度泛函分别对52种多氮化合物的气相生成焓进行了计算。通过与实验数据对比,双杂化泛函B2PLYP的平均绝对偏差最小,为30.1 k J·mol~(-1),且优于G4方法,选择该泛函计算了N_4(T_d)、_N6(D_(3h))、N_8(O_h)、N_(10)(D_(5h))及N_(12)(D_(6h))5种全氮分子的气相生成焓,计算结果依次为756.4,1338.2,1878.5,2144.3,2787.0 k J·mol~(-1)。     

液体射流破碎机理及其在再生式液体发射药火炮中的应用

本文对液体射流各种破碎机理进行了讨论.对于再生式液体发射药火炮.假设液流破碎主要是由于环境气体和液流间的气动力作用引起的.根据扰动产生液流不稳定理论,确定出相应液滴形成的最大波长值以及从射流表面形成液滴的质量速率.并对120 mm再生式液体发射药坦克炮内弹道循环初期,进行了雾化计算.根据给出的近似液面燃速公式,估计再生式液体发射药火炮内弹道循环初期液体雾化所占比重,对再生式液体发射药火炮进行了液体燃料初期堆积的预测.