超细铝基复合粉体燃烧机理研究

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1、上海交通大学硕士学位论文超细铝基复合粉体燃烧机理研究硕士研究生：彭晶学号：1120209343导师：肖进副教授申请学位：工程硕士专业学位学科：动力工程所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONCOMBUSTIONMECHARISMOFULTRAFINEALUMINUMNANOCOMPOSITESPOWDERCandidate：PengJingStudent

2、ID:1120209343Supervisor：AssociateProf.XiaoJinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《超细铝基复合粉体燃烧

3、机理研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印

4、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海交通大学硕士学位论文超细铝基复合粉体燃烧机理研究摘要超细铝基复合粉体是为了保证纳米铝粉活性而在其表面进行包覆或复合处理得到的高性能复合材料。纳米铝粉尺度小、比表面积大、表面配位不全的特点，使得化学活性增加。将纳米铝粉作为含能材料添加剂，将有可能大大提升固体推进剂和火炸药的燃烧效果。因此研究纳米铝粉的燃烧性能、燃烧机理及其影响因素具有重大的现实意义。本文设计了一种新型的用

5、于固体微粒燃烧的定容燃烧系统，并基于定容燃烧系统对纳米铝粉燃烧性能进行了实验研究,通过CHEMKIN软件对纳米铝粉燃烧性能进行了模拟计算。获得的主要成果有：1）搭建了一套定容燃烧系统,完成了定容燃烧器、点火系统、测试系统等的设计、加工、校核，最终结果显示该套系统可用于纳米铝粉燃烧机理实验研究。2）基于定容燃烧系统，通过对比火焰结构，燃烧弹体内的温度和动态压力的变化，以及对燃烧产物的显微结构及组成成分进行分析，研究了不同初始压力对纳米铝粉燃烧性能的影响。结果表明，纳米铝粉和空气反应生成复杂的氧化铝、氮化铝多型体，随着压力的增大，反应速率不断增大，峰

6、值压力升高且达到时间缩短，但总放热量大致相同。I摘要3）建立纳米铝粉的准稳态燃烧模型：内表面、火焰面、凝结面和外边界这四个无限小薄层将燃烧区域分为内区、中区和外区这3个部分。基于CHEMKIN，采用包含8种组分和10个反应的铝粉与空气燃烧反应机理进行模拟计算。结果表明初始压力越高，氧化剂扩散速度越快，铝液滴汽化潜能越小，铝粉燃烧反应速率越大，但压力对中间产物的生成量没有明显的影响。初始温度越高，氧化剂扩散速度越快，液态铝蒸发产生更多的铝蒸汽，铝粉燃烧反应速率越大，中间产物的生成量峰值就越大，且峰值出现的时间就越早。关键词：准稳态燃烧模型、定容燃烧

7、系统、纳米铝粉、燃烧机理、CHEMKINII上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONCOMBUSTIONMECHARISMOFULTRAFINEALUMINUMNANOCOMPOSITESPOWDERABSTRACTUltrafinealuminumnanocompositespowderisonekindofhighperformancecompositematerialswithitssurfacecoatedorcompoundedtoensureitshigh-activity.Withthecharacteristicsofsmal

8、lersize，largerspecificsurfaceareaandimperfectsurfacecoordinatebond，t