含懸浮納米鋁粉的氣相含能材料的爆轟機理研究

《含懸浮納米鋁粉的氣相含能材料的爆轟機理研究》是依託深圳大學，由楊向龍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：含懸浮納米鋁粉的氣相含能材料的爆轟機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊向龍
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

以含懸浮納米鋁粉的氣相含能材料爆轟時鋁粉在爆轟波陣面內的反應程度以及納米鋁粉對氣相含能材料爆轟特性的影響為主要關注點，用實驗和數值計算相結合的方法，探索含納米鋁粉的氣相含能材料爆轟的微觀機理。以納米鋁粉、氣相含能材料(氫和碳氫燃料)和氧氣的混合物為反應介質，在爆轟管中實現含懸浮納米鋁粉氣相含能材料的穩定爆轟。通過測量爆轟壓力隨時間的變化規律，並結合化學反應流體動力學計算，研究含不同粒徑納米鋁粉的氣相含能材料的爆轟特性，分析納米鋁粉在爆轟波陣面內的反應程度以及納米鋁粉在聲速面前反應放熱和在聲速面後反應放熱對爆轟參數的影響，確定含納米鋁粉的氣相含能材料爆轟的微觀機理。以求在納米鋁粉粒徑對氣相含能材料爆轟特性的影響，含納米鋁粉的氣相含能材料爆轟的微觀機理等方面獲得新的認識，為認識含納米鋁粉的固體含能材料的爆轟機理提供參考，為納米鋁粉在軍事和工業上的套用提供理論支持。

結題摘要

本項目將自製的納米粉塵拋撒裝置套用於水平爆轟管中，對含納米鋁粉的氣相含能材料的爆轟特性進行了實驗研究。研究發現，納米鋁粉可以減緩純氧氣中爆轟波的衰減速度，但對氣相含能材料的爆轟波速影響不大。發展了一種混合WENO格式，並成功套用到爆轟波的模擬中；考察了混合燃燒模型在兩相爆轟模擬中的特點，發現考慮Al2O3的分解與否，對兩相爆轟波的爆壓和爆溫有較大影響。發展了一種雙顆粒模型，結合MUSTA通量構造格式，可用於解決反應物和生成物中均含固體顆粒的爆轟問題。將納米鋁粉當成氣相介質處理，詳細考察了納米鋁粉含量對氣相含能介質爆轟特性的影響。研究發現在貧氧狀態下，納米鋁粉含量增加會導致爆轟波速降低;在富氧狀態下，納米鋁粉含量對氣相含能材料的爆轟波速影響不大。而無論是在貧氧還是富氧狀態下，納米鋁粉含量增加均會使得爆轟溫度增加。