毫米级光滑圆管内爆轰波起爆距离实验研究

由于在脉冲爆轰发动机进口端设置微孔可有效促进爆轰起爆,故通过高速相机拍摄在初始压力为10–100kPa下等当量比丙烷/氧气的火焰传播过程研究了毫米级圆管中缓燃向爆轰转捩（deflagration to detonation transition,DDT）距离,实验在长为1930mm,管径分别为0.5、1、2、4mm的管道中进行。实验结果表明：面积发散（ξ）效应导致DDT距离与管径和初始压力不同的变化关系,当初压低于60kPa以下时,DDT距离与管径呈线性关系,而当初压在60kPa以上时,DDT距离大致在100-200mm,随管径的变化并不明显。而在同一管径下,DDT距离随初始压力的增大而减小且呈现反比关系,这与大尺度下DDT距离与初压的关系相似。最后,通过讨论边界层厚度对DDT距离的影响得到区分大小尺度DDT模式的临界值。     

小尺度管道中CH4-O2爆炸火焰传播规律实验研究

为研究小尺度管道中CH₄-O₂爆炸火焰传播规律,设计并建立了小尺度管道实验系统,由小尺度管道、配气系统、点火系统、爆炸压力数据采集系统、高速摄影系统以及数据处理系统等组成. 利用小尺度管道实验系统,研究了不同初始压力、不同初始浓度条件下CH₄-O₂混合气体爆炸火焰传播的规律. 爆炸火焰传播速度由高速摄影系统采集的图像利用Matlab程序进行处理并计算得到. 结果表明:同一初始浓度条件下,随着初始压力的增加,爆炸火焰在管道中传播的最大速度随之增大;管道中爆炸火焰最大速度与初始压力的倒数近似呈线性关系;对于不同初始浓度下的混合气体,都存在使混合气体形成加速火焰的最低初始压力;以化学当量浓度（CH₄+2O₂）为界限,当初始浓度越接近化学当量浓度时,混合气体形成加速火焰所需的最低初始压力越小.      

狭缝内C2H4/O2预混气的起爆与速度亏损

受限通道内的预混气起爆与传播受外界因素影响较大,如初始压力、通道尺寸等。通过自制不同高度的狭缝通道,考察了狭缝高度和初始压力对C_2H_4/O_2可燃预混气起爆特性及传播过程的影响。结果发现:改变初压和狭缝高度确实对预混气起爆有较大影响,尤其是狭缝高度的不断降低可能获得不同于常规管道的DDT特性;爆轰波的速度亏损同时与初压和狭缝高度有关,其值正比于H~(-0.8)P_0~(-0.5)。考虑到实验结果的局限性,后续还需进行多次重复实验,以获得更加准确的实验数据。     

障碍物对火焰加速及爆燃转爆轰过程影响研究

为研究设障管内火焰传播特性以及爆轰转捩机理，比较固体障碍物和流体障碍物对火焰加速以及爆燃转爆轰（DDT）过程影响的区别，采用CFD软件对丙烷、氧气和氮气在爆轰管内爆燃转爆轰过程开展了模拟研究。研究结果表明：火焰前锋在固体障碍物的作用下，呈现先加速后减速的趋势；而火焰前锋在流体障碍物的作用下，加速趋势更为稳定。将首个固体障碍物改为流体障碍物能够缩短爆燃转爆轰的时间与距离，爆燃转爆轰距离与时间随着流体障碍物个数的增加呈现先减小后增加的趋势。     

脉冲爆轰推进装置中波过程的实验研究与分析

研究了脉冲爆轰推进装置(PDE)中各种波的过程与相互作用,包括爆轰波的建立与传播、爆轰波后的Tay-lor稀疏波以及因开口处气流膨胀产生的反射稀疏波等.在实验中引入了预燃腔从而实现了氢气/空气混合气体的快速起爆.针对实验结果,采用CJ理论以及不带化学反应的多组分Euler方程对整个PDE装置的波运动过程进行了分析,其结果显示出口端反射稀疏波足以排出爆轰管内的爆轰产物,使爆轰管内的压力降低到较低的水平.最后给出了一定燃料/氧化剂的混合气体和初始压力下估算该PDE的推力性能以及最大可能的工作频率的方法.     

初始压力对狭缝内爆轰传播特性影响的实验研究

在高度H=1 mm,宽度W=20 mm的狭缝内,实验研究了不同初始压力(P_0=10~40 k Pa)下化学恰当比的C_2H_4/O_2预混气的爆轰传播特性。采用烟迹法记录爆轰胞格结构,同时采用高速摄影捕捉火焰面。实验结果表明,随着初始压力降低,爆轰波的化学反应诱导区距离增大,壁面条件(如摩擦、导热)的影响增强,导致火焰传播的速度震荡加剧,爆轰波传播从多头模式向单头模式过渡,并可出现多次起爆或者熄爆等复杂现象。此外,稳定自持传播爆轰波的速度亏损会随初始压力降低而增大,但详细规律还需进一步研究。     

瓦斯体积分数对火焰传播规律影响的实验研究

为研究长直管道中体积分数对瓦斯爆炸的影响以及瓦斯爆炸火焰的传播特征,进行了有无障碍物条件下不同体积分数的瓦斯爆炸实验,用高速摄影仪拍摄火焰阵面发展的过程. 实验结果表明,火焰在密闭管道中传播经历了多次振荡的过程,这是火焰前方未燃气体在压缩波的作用下形成湍流所致;瓦斯的体积分数对最大火焰速度和火焰最大传播距离有很大的影响;得出了障碍物对火焰的传播有加速作用,接近当量体积分数的瓦斯爆炸火焰传播速度最快,在一定条件下会发生爆燃转爆轰.      

C2H2-2.5O2-Ar混合气体临界管径和爆轰胞格及临界能量的实验研究

建立了C2H2-2.5O2-Ar混合气体爆轰临界管径的测试系统,其中高压电火花作为起爆源.首先分别测定了C2H2-2.5O2,C2H2-2.5O2-50%Ar,C2H2-2.5O2-70%Ar三种混合气体在不同初始压力下的爆轰临界管径.结果表明:随着氩气稀释浓度的提高,在管道直径相同的条件下,可形成球形爆轰的临界压力增加,表明物质的爆轰敏感性降低.进一步探究各种物质临界管径与爆轰胞格的关系,得到了三种物质临界管径与胞格宽度的比例系数.最后分析了三种物质的临界管径和直接起爆的临界能量的关联性,并与Lee表面积能量模型对比,实验结果与理论模型基本吻合,得出C2H2-2.5O2-Ar混合气体爆轰临界管径与临界起爆能量之间的关系为Ec=16-1πρ0v2CJIdc3.     

等离子体低压电极孔对点火起爆的影响

针对以低温等离子体点火起爆的脉冲爆震发动机,研究放电区体积不变,低压电极孔对点火触发爆震发展过程的影响. 以丙烷为燃料,空气和纯氧为氧化剂,充分考虑其详细化学反应动力学机理,将低温等离子体放电区等效为高温高压火核,利用Fluent软件,对不同低压电极孔数和直径的5种点火器结构,进行点火起爆过程数值模拟. 结果显示,低压电极孔数多、直径大,初始阶段放电区压力和温度下降快;爆震管内轴向初始火焰体积随低压电极孔面积增大而减小、火焰传播速度变慢,爆震波峰值压力增加缓慢,DDT时间大幅增加;低压电极孔面积越小,越有利于触发爆震;对多循环工作的PDE,需合理设定低压电极孔数和直径,以获得良好的点火起爆特性.      

基于MATLAB图像处理的大缸径定容弹中甲烷/空气射流火焰传播特性

在带有预燃室的大缸径定容燃烧系统中进行甲烷/空气射流引燃主燃室内预混气体的实验研究.基于MATLAB软件平台编写火焰图像批处理算法,并通过该算法进行图像预处理进而获取特征参数;通过分析瞬时压力曲线以及高速摄影仪拍摄的火焰传播图像,研究甲烷/空气预混射流火焰的传播特性以及初始压力和过量空气系数等初始条件对射流火焰发展过程及火焰传播速度的影响.研究结果表明:位于预燃室中的火花塞偏置会造成主燃室内的引燃射流火焰的不均衡发展,且这种不均衡性在过量空气系数越小时愈发严重;射流火焰传播速率随初始压力和过量空气系数的增大而减小,并且当过量空气系数较小(λ=0.8)时,射流火焰对背压的变化较为敏感.     

Characteristics of flame spread over the surface of charring solid combustibles at high altitude

To explore the characteristics of flame spread over the surface of charring solid combustibles at high altitude, the whitewood with uniform texture was chosen to conduct a series of experiments in Lhasa and Hefei, with altitude of 3658 m and 50 m respectively. Several parameters, including the flame height, flame spread rate, flame temperature, surface temperature, were measured on samples with different width and inclinations. A quantitative analysis of flame spread characteristics over sample surface at high altitude was performed. Results showed that, in the environment of lower pressure and oxygen concentration at high altitude, the flame height and flame spread rate over sample surface decreased, but the flame temperature increased slightly. However, with increasing of sample width, the relative difference between the flame spread rates at different altitudes decreased.     

环保型阻燃剂的研究进展

概述了无卤阻燃剂主要品种的特点、阻燃机理和应用，阐述了含卤阻燃材料在工业中的污染问题，提出了研制和开发高效、低毒、低烟、无环境污染、热稳定性好的环保型阻燃剂和阻燃材料，它是今后阻燃剂发展方向。     

磁场作用下液体乙醇微尺度扩散火焰的实验研究

通过实验研究了微尺度扩散火焰的长度、温度以及火焰稳定燃烧的流量范围随磁感应强度变化的关系。实验结果表明：对液体乙醇微尺度扩散火焰,当其在固定磁场的作用下,火焰的高度会降低,火焰的温度会有所升高,火焰稳定燃烧的流量范围扩大。这是固定磁场对火焰中没有完全燃烧的离子和离子团作用的结果。实验结果为掌握磁场对液体燃料微尺度扩散火焰的影响规律,用磁场来强化微燃烧提供了有益的参考。     

膨胀型阻燃剂五氧化二磷-季戊四醇-三聚氰酰胺聚合物在防火涂料中的应用

以五氧化二磷(P2O5)、季戊四醇(PT)和三聚氰胺(M)为原料制得膨胀型阻燃剂,将其用于制备氯化橡胶防火涂料,实验证明:膨胀型阻燃剂的膨胀度与阻燃剂的组成有关,最佳配比为n(P2O5):n(PT):n(M)=1.0～2.0:1.0:1.7～2.7;膨胀型阻燃涂料的阻燃隔热性与阻燃剂的组成有关,阻燃剂组成为n(P2O5):n(PT):n(M)=2:1:2.5时效果最好;膨胀型阻燃涂料的阻燃隔热性与阻燃剂的添加量有关,添加量达一定量后,阻燃剂用量增加阻燃效果变化不大.     

两种沥青路面阻燃剂的阻燃效果研究

研究了氢氧化物阻燃剂和有机磷系阻燃剂对沥青的阻燃效果。采用热重分析仪、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜等设备表征两种阻燃剂的阻燃效果。研究结果表明，两种阻燃剂都能促进沥青表面生成具有阻燃效果的致密氧化层，从而起到阻燃作用。阻燃沥青热解产物中C―O和O＝C特征峰强度比纯沥青的大。无机阻燃剂质量分数为8%、有机阻燃剂质量分数为10%时，阻燃效果较好，并且有机阻燃剂的效果要优于无机阻燃剂。有机阻燃剂在热解前期就可以减少一部分芳香分和饱和分的挥发，同时，由于阻燃剂的黏连效果，氧化阻燃层较无机阻燃剂的更加致密。     

溴代阻燃剂

溴代阻燃剂是添加型阻燃剂的一种,其种类繁多,是目前世界上产量最大、阻燃效率最高、应用最广泛的有机阻燃剂之一。溴代阻燃剂在国际上的生产与使用可以追溯到上世纪七十年代,目前在生产的溴代阻燃剂大约有70多种,其中最为重要的是多溴代二苯醚类(PBDEs)、四溴双酚A(TBBPA)以及六溴环十二烷(HBCD)等。前两者的产量可占溴代阻燃剂总产量的50%左右。近年来,随着全世界环境安全观念意识的增强,部分传统的溴代阻燃剂如十溴二苯醚因为受到环境安全要求的压力已被限制使用,这就迫使研究人员及相关企业寻找溴代阻燃剂的代用品,因而促进了许多新型环保型阻燃剂的问世。多溴代二苯醚类等传统溴代阻燃剂市场的萎缩,为溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷以及溴化聚苯乙烯等环境友好型溴代阻燃剂产品提供了更为广阔的市场空间。     

2.5MW煤粉氧燃烧旋流火焰数值计算

为了准确地数值预报煤粉旋流火焰特征和主要烟气成分,比较扩展的涡耗散模型在多湍流模型下的预测性和影响,针对IFRF(国际火焰研究基地)2.5MW煤粉氧燃烧和空气燃烧实验,利用组分输运方程,结合7步改进的总包反应,对炉内煤粉氧燃烧进行数值计算,并与实验结果和空气燃烧基况对比.结果表明:氧扩散率、发射率和比热容等物性参数修正后,湿循环、氧预混二次流的煤粉氧燃烧扩散火焰温度场与空气燃烧总体一致,火焰稳定且为Ⅱ型火焰结构;EDC模型(涡耗散概念模型)对组分预测更为准确,尤在可实现k-ε模型下的缓慢反应CO生成和IRZ(中心内回流区)高温预测;而FRED模型(有限速率涡耗散模型)在多湍流模型下对炉内温度、组分、火焰结构预测亦较准确.     

一种新型膨胀阻燃剂的合成及其无卤阻燃乙丙橡胶

采用三氯氧磷、季戊四醇、邻苯二胺为原料合成一种新型磷氮类膨胀阻燃剂四邻苯二胺磷酸酯磷酰氯缩季戊四醇(PDP),通过热重分析(TGA)发现其在700℃氮气氛中具有高达40.8%的残炭率.即使添加20份的炭黑、60份的PDP也能使乙丙橡胶复合材料达到UL-94 V-0级.原位红外光谱揭示残炭中含有丰富的PN键.这归因于PNHC弱碱中氢原子与磷酸酯的相互作用.扫描电镜(SEM)表明燃烧时形成了膨胀炭层.而对乙丙橡胶复合材料的力学性能的研究结果显示增加PDP含量提高了其阻燃性但损害了其力学性能.     

管道中锆粉云火焰传播的温度与速度特性

粉末状的锆金属不仅燃烧速度快,而且燃烧释放出的热量非常高,作为高能燃料被广泛应用在航天和军工领域.锆金属以粉尘云的形态燃烧时,大量微小悬浮锆颗粒燃烧会形成具有一定面积的火焰,采用实验方法研究锆粉云火焰在竖直管道中的温度和速度特性.研究结果表明,热电偶处的锆粉云最高火焰温度与瞬间火焰传播速度有相同变化趋势,都随锆粉云质量浓度增加先增大后减小.当锆粉云质量浓度为0.625 kg·m-3时,出现最高火焰温度,可达1777.81℃,在此条件下管道中最快火焰传播速度可达39.7 m·s-1.当质量浓度超过0.625 kg·m-3后,热电偶处的锆粉云最高火焰温度与瞬间火焰传播速度都会降低,主要是由于富燃料燃烧、管道中氧气不足而导致颗粒不能完全燃烧.实验得到了不同质量浓度锆粉云的最高火焰温度值与最快火焰传播速度.     

QJ-1000 型氢氧焰焊割机的研制

本文论述了体内循环式氢氧焊割机的设计原理和方案。研制的ＱＪ－１０００型氢氧焊接机是一种体积小、重量轻、安全性好、自动控制程度高的新型气体焊割设备。