延期药和点火药燃速测试新方法

燃烧速度是延期药、点火药的重要技术指标。传统的燃烧速度测试方法只能测延期药的平均燃速，且测试精度较低。本将ＣＣＤ（光电耦合器件）技术应用于药剂燃烧速度的测试，解决了以往无法测延期药、占火药瞬时燃速的难题。以Ｔｉ－ＢａＣｒＯ４系延期药为例，用该方法对其燃烧速度进行了实际测试，得到了该延期药燃烧波面位置－时间曲线、瞬时燃速曲线以及平均燃速随压力变化的曲线。     

硝胺（RDX,HMX）发射药燃烧性能的模拟

在火药燃速预估模型的基础上，分析了硝胺炸药热分解机理，提出了硝胺燃烧初期热分解反应的假设，对燃烧表面气相组成进行了分类，推导了硝胺发射药燃速公式和压力指数公式。将硝胺发射药燃速表达为燃烧室压力和发射药组成的函数。对硝胺含量、种类不同的发射药的燃烧性能进行了数值模拟。计算值与实测数据十分吻合，最后讨论了硝胺发现药燃还压力指数全程特征和压力指数的可能性。认为燃烧表面附近Ｎ２Ｏ气体氧化性活化和硝胺化学结     

小尺寸延期装置性能影响因素的数值模拟

针对延期药长秒量和延期装置小型化的要求,采用烟火药剂爆发点比较计算方法,利用Ansys软件对小尺寸的延期装置在不同的环境温度下、有无绝缘套管以及不同绝缘套管厚度下的热传导进行模拟,并对延期时间进行了计算.模拟结果表明,对于隔板延期装置,隔板输出端中心点的热传导速度大于隔板边缘点的热传导速度;装绝缘套管延期装置的延期时间比不装绝缘套管的延期时间长;但当内直径为2mm,绝缘套管厚度为1mm时,延期装置出现熄火现象;延期装置的延期时间随外界环境温度的降低而增长,但当外界环境温度低至-30℃和-40℃时,会出现熄火现象.     

低温感包覆药破孔过程理论计算

针对包覆药能够降低混合装药温度系数的现象,对其低温感装药原理进行了理论计算。通过分析包覆药单个内孔破孔过程,计算出不同温度下的破孔压力和破孔时间;在此基础上研究了大量包覆药的破孔过程,得到破孔增加燃面的规律并进行了模拟计算。研究结果表明,混合装药在不同温度下燃烧时,其包覆药燃面的变化可弥补燃速变化引起的燃气产生量的改变,从而实现降低装药温度系数的目的。     

固体微推进器工作过程数值分析

目的针对一种基于MEMS技术的固体微推进器结构,分析比较瞬态燃烧效应和推进器喉部尺寸对推进性能的影响。方法选择dp/dt燃速瞬态燃烧模型对推进器工作过程进行三维数值仿真。结果在同一燃速模型中随着喉部面积的增大,压强有显著地减小,而推力有明显的增大。结论瞬态燃烧效应不是影响固体微推进器工作性能的主要因素。     

二茂铁类燃速催化剂对含镁铝富燃料推进剂一次燃烧性能的影响研究

为了研究二茂铁类燃速催化剂对含镁铝富燃料推进剂一次燃烧性能的影响,设计了含不同种类、不同含量燃速催化剂的含镁铝富燃料推进剂配方,并对各配方的燃速、燃烧温度和爆热进行了测试。实验结果表明:叔丁基二茂铁、卡托辛和巴特辛均可明显提高含镁铝富燃料推进剂的燃速,其中巴特辛对含镁铝富燃料推进剂的燃速提升效果最为明显;加入叔丁基二茂铁和卡托辛后,含镁铝富燃料推进剂的燃速指数基本不变,但加入巴特辛后,推进剂的燃速与压强的关系背离指数关系;三种二茂铁类燃速催化剂均可通过提高一次燃烧过程中燃料和氧化剂的混合程度,使得推进剂的燃烧温度和放热量提高,其中巴特辛的效果最为明显。     

冲击波引燃全密封延期管的研究

通过对冲击波在隔板中的衰减规律及点火药点火临界条件的研究，找出了在雷管输出冲击波引燃点火药的条件下，延期药精确燃烧的技术．从而提出了引信用全密封延期管的设计方案，并研制了延期时间和精度为（１００±２０）ｍｓ的全密封延期管．文章还提出了不同延期时间系列全密封延期管的设计思路．解决了引信界提出用雷管输出引燃延期管的问题．     

运行参数对微型内燃机微燃烧特性影响机理分析

微型内燃机微燃烧过程对当量比和转速变化非常敏感,采用层流有限速率模型和甲醇氧化反应机理对其预混层流微燃烧过程开展仿真研究,探讨当量比和转速对微燃烧特性的影响规律及临界运行参数。在此基础上,提出采用热着火理论和化学反应动力学理论探索当量比对微燃烧特性的影响机理。结果表明仿真与实验比较吻合。当量比从0.6增加到1.1时,燃烧速率增加,压力和温度增加,压力最高值增加约1.5E+6Pa,温度最大值增加约1 300K,此后随当量比增加,燃烧速率减小,压力和温度减小。研究还进一步揭示了当量比影响微燃烧特性的机理:稀燃区当量比主要通过温度变化来影响微燃烧特性,随当量比增加,燃料浓度增加,燃烧释放的总热量增加,所以温度和压力增加,燃烧速率增加;浓燃区当量比主要通过氧气量变化来影响微燃烧特性,当量比越大,氧气量越不足,基元反应速率越小,所以燃烧速率越小,温度和压力越低。转速越高,燃烧时间越短,燃烧越不充分,所以温度、压力越低。受微燃烧相对热损大、驻留时间短的特征影响,微型发动机实现完全燃烧的运行区域较窄,其实现完全燃烧的稀燃极限约0.9,最高转速约6 000r/min。这在设计微型内燃机时值得关注。     

秒级隔板延期装置输入输出特性的实验及数值模拟

为了将热传导技术应用到秒级延期药中控制延期时间,采用以钨系延期药作为能量输入药剂的金属隔板装置对延期时间的影响因素作了实验研究,并采用ANSYS软件进行了数值模拟验证.结果表明,在热传导过程中,第二点火药的发火是从延期装置隔板输出端的中心点开始;第二点火药的5s爆发点为189.33℃,燃点较低,利于隔板点火;装药密度越大,延期时间精度越高,当装药密度为4.0g/cm3时,相比装药密度为3.2g/cm3,其相对误差由11.2%下降到1.6%;利用Origin的数值拟合得到延期时间与隔板厚度呈二次函数关系.     

嵌涂层金属丝药柱的稳态燃烧模型

本文导出了稳态燃烧时嵌长涂层金属丝药柱的沿丝燃速数学模型。通过对该模型的求解可得出具体的燃速数值。分析该模型可得出影响燃速的各种因素以及这些因素变化对燃速的影响规律性。实践证明理论分析计算与实验结果基本一致。该燃速模型对嵌涂层金属丝或嵌裸丝药柱的燃速计算与分析都适用。     

直喷式柴油机燃用F-T柴油时燃烧特性的研究

根据实测的喷油器针阀升程和示功图，对一台单缸、直喷式柴油机燃用Fischer—Tropsch（F—T）柴油时的燃烧放热规律进行了计算，并系统分析了其燃烧特性．研究结果表明：与0号柴油相比，F—T柴油的喷油延迟角和喷油持续期稍长，滞燃期平均缩短了18．7％，预混燃烧放热峰值平均降低了26．8％，扩散燃烧放热峰值较高，快速燃烧期较短，燃烧持续期相当；燃用F—T柴油时的最高燃烧压力略低，最大压力升高率显著降低，燃烧噪声和机械损失较小，有效燃油消耗率和有效热效率得到了改善．     

低热值气体燃料层流燃烧特性

在定容燃烧弹中开展了当量比、燃料组分、初始压力对低热值气体燃料层流燃烧特性影响的试验研究,建立了准维双区模型,基于在定容弹内实测的压力曲线,计算了规范化质量燃烧率.研究结果表明:燃料中氮气比例的增加导致压力峰值降低,火焰发展期和燃烧持续期增长;化学计量比附近的燃料燃烧进行的较充分,压力峰值最高,火焰传播速率最快,燃烧持续时间短;初始压力的增加使质量燃烧率下降,燃烧持续期有所延长.     

气烧石灰竖窑内温度场的数值模拟

气烧石灰环型竖窑内气体燃料在石灰石固体颗粒间流动燃烧是典型的多孔介质内燃烧传热问题.本文建立了三维多孔介质模型湍流非预混燃烧数学模型,对某厂日产300 t/d的气烧石灰环型竖窑内的温度场进行了仿真模拟研究.结果表明,不同的窑高对温度场的影响很大,通入煤气量一定的条件下,窑炉越矮,高温区距离出口处越近,出口处平均温度越高,烟气带出的热量越多,热量损失越大.建议该气烧竖窑应改造成16m高料柱的窑体结构,煅烧石灰石使用的高炉煤气总体积流量最佳控制约为14 875m3/h.     

预混合燃烧系统中多孔介质作用数值研究

根据气固两相局部非热平衡假设,建立了混合气在惰性多孔介质中预混合燃烧的一维数学模型,研究了不同情况下甲烷-空气的预混合气在多孔介质中燃烧时的温度分布和燃烧速率,并与自由空间中相应的值进行比较．结果表明,多孔介质的存在可以扩展混合气的燃烧极限,明显改善了燃烧室的换热性能,强化了对新鲜混合气的预热,降低了热量损失;在多孔介质中混合气的燃烧温度和燃烧室的温度明显升高,反应区厚度和燃烧速率显著增大．数值结果与其他研究者的实验结果是一致的．     

火药包覆层外层燃烧规律的研究

该文提出了研究包覆火药包覆层外层燃烧规律的方法，利用中止燃烧实验获得了火药包覆层外层燃烧时的ｐ－ｔ曲线及曲线，分析这些曲线的变化规律，讨论了温度和包覆层厚度对ｐ－ｔ曲线及曲线变化规律的影响，并得到了包覆层外层燃烧的燃速—压力关系式，这对建立包覆火药装药的经典内弹道模型、促进包覆火药装药技术的推广应用都具有重要意义。     

二甲基醚发动机工作过程的数值模拟研究

以二甲基醚着火反应机理和热力学燃烧模型为基础,建立了二甲基醚着火数据库及发动机工作过程的数学模型,藉此进行了发动机的循环模拟计算．计算结果与验证实验结果对比表明,Wiebe模型、Watson模型和Whitehouse-Way模型均可应用于二甲基醚发动机工作过程的模拟计算．应用化学反应动力学模型对DME发动机着火过程模拟计算结果所建立的着火数据库表明,滞燃期是缸内温度、压力和燃空当量比的函数,在一定的燃空当量比范围内,着火滞燃期随燃空当量比增大而变小．而采取将着火数据库与Watson燃烧子模型相耦合的模拟计算能够与实验结果相吻合。     

基于化学平衡的等离子体助燃计算与分析

研究了非平衡等离子体助燃的机理,并用最小Gibbs自由能理论对注入粒子后甲烷的燃烧进行了计算。对注入不同量粒子后燃烧温度和燃烧产物的分析证明,等离子体所具有的化学动力学特性可以加快反应的进行,增加燃烧温度和降低燃烧污染物的排出,从而验证了等离子体在航空发动机燃烧室中助燃的可行性。     

基于准维多区模型的DME发动机燃烧数值模拟

提出了一种基于准维多区模型的直喷式二甲醚发动机燃烧过程的数值模拟方法,其中喷雾模拟考虑了燃油分布、液滴蒸发和空气卷吸对喷雾混合的影响。自燃着火过程的模拟以二甲醚着火反应机理为基础,建立了计及温度、压力和燃空当量比因索的着火滞燃期数据库,通过将该数据库与准维多区喷雾混合模型相耦合,对二甲醚发动机的性能和一氧化氮排放进行了预测分析．实验结果表明,模拟计算结果与实测数据符合较好．     

引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性的影响

在一台TY1100单缸柴油机的进气管上安装了一套电控甲醇喷射装置，采用柴油引燃甲醇方式，开展了引燃油量对甲醇柴油双燃料发动机燃烧特性影响的研究．结果表明：在相同的平均有效压力和转速下，随着引燃油量的减少，双燃料燃烧的滞燃期延长，主燃期缩短，缸内气体最高爆发压力和最大压力升高率在高负荷时增加，放热率曲线第1峰值增大，第2峰值减小，表明预混燃烧量增加而扩散燃烧量减少；高负荷时放热率曲线型心向上止点靠近，燃烧等容度提高，燃油经济性改善；提高转速和增大供油提前角，最大放热率和最大压力均增加．