微尺度装药燃烧特性研究

论文摘要

本文研究了钨系延期药在微尺度下的燃烧特性，通过大量的实验得出了燃烧速度随药柱直径和密度变化的规律。研究结果表明，药柱直径相同，燃烧速度随着密度的增大而减小。在相同密度下，燃烧速度随着药柱直径的减小而减小；燃烧稳定性随着药柱直径的减小而下降，当药柱直径小到一定值时，燃烧过程不能持续进行而熄灭。装药密度不同临界直径不同，装药密度为4.08 g·cm-3在厚壁壳体药柱稳定燃烧的临界直径是1mm。在能量守恒方程和物质守恒方程的基础上建立了微尺度下的一维燃烧理论模型，来揭示尺度对于燃烧特性影响的本质。建模的过程中引进了热损失参数K，即燃烧过程中热损失量与热生成量的比值。对模型进行了理论求解，得出了理论燃速和热损失参数K的关系式。分析认为热损失参数K值随着药柱尺度的减小而增大，K值大小更直接地反应了微尺度下药剂燃烧过程的稳定性，随着K值增大，燃烧速度减小，稳定性变差。文章还在建立一维模型的基础上建立了二维燃烧模型，模型的求解还在进一步研究中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 本文研究背景和意义
• 1.2 微尺度燃烧特性
• 1.2.1 热损失
• 1.2.2 微尺度燃烧的稳定性
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 燃烧理论基础
• 2.1 燃烧的基础理论及发展
• 2.1.1 燃烧基本理论
• 2.1.2 固相化学反应理论
• 2.1.2.1 固相反应的特征
• 2.1.2.2 固一固相反应
• 2.1.2.3 预点火反应
• 2.1.3 传热学计算基本理论
• 2.1.3.1 热量传递的主要方式
• 2.1.3.2 热传导微分方程
• 2.1.3.3 导热过程的单值性条件
• 2.2 微尺度燃烧特性影响因数
• 2.2.1 临界直径
• 2.2.2 熄灭距离对稳定性的影响
• 2.2.3 温度对稳定性的影响
• 2.2.4 基本热传递对微尺度燃烧稳定性的影响
• 2.2.5 尺度对稳定性的影响
• 2.2.6 周期波动
• 2.3 小结
• 3 微尺度下燃烧试验
• 3.1 W系延期药
• 3.1.1 W系延期药的组成
• 3.1.1.1 可燃剂
• 3.1.1.2 氧化剂
• 3.1.2 延期药燃烧过程
• 3.1.3 W系延期药反应机理
• 3.1.4 影响延期药燃速的因素
• 3.1.4.1 药剂成分配比对燃速的影响
• 3.1.4.2 粒度对燃速的影响
• 3.1.4.3 装药密度对燃速的影响
• 3.1.4.4 管壳材料和尺度对燃速的影响
• 3.1.4.5 掺合物对燃速的影响
• 3.1.4.6 环境温度和气压对燃速的影响
• 3.2 实验方案和装置
• 3.2.1 实验方案
• 3.2.2 材料准备
• 3.2.3 燃烧速度的测试方法
• 3.3 延期药时间的测试
• 3.3.1 实验原理
• 3.3.2 实验的装置
• 3.4 实验结果与分析
• 3.4.1 燃速和装药密度的关系
• 3.4.2 燃烧室尺度对燃速的影响
• 3.5 小结
• 4 微尺度下燃烧理论分析
• 4.1 燃烧稳定性的定性分析
• 4.2 燃烧模型的建立及求解
• 4.2.1 燃烧模型的建立
• 4.2.2 方程的求解
• 4.3 二维燃烧模型
• 4.4 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献