铝粉浓度对汽油-纳米铝粉悬浮液滴多相爆轰影响的一维数值计算

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1、第37卷第5期火箭推进V01．37．№．52011年10月JOURNALOFROCKETPROPULSION0ct．2011铝粉浓度对汽油一纳米铝粉悬浮液滴多相爆轰影响的一维数值计算胡洪波，翁春生(南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏南京210094)摘要：采用带化学反应的一维多相流模型，运用CE／SE数值计算方法和处理源项的四阶龙格一库塔方法对爆轰管内汽：)Fh／纳米铝粉悬浮液滴、空气混合物的多相爆轰过程进行了数值模拟，讨论了悬浮液滴中纳米铝粉浓度对爆轰参数及燃烧转爆轰过程的影响。数值结果表明，添加纳米铝粉后，稳定传播的爆轰波速度变大；随着纳米铝粉浓

2、度的增加，爆轰波压力峰值与平台压力都增大，但两者增大的速率不同；DDT距离先缩短后增长，在体积浓度为l％附近有最短距离。关键词：爆轰；多相流；纳米铝粉；CE／SE方法；数值计算中图分类号：V51—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2011)05—0047—06Onedimensionalnumericalcalculationforinfluenceofaluminumconcentrationonmultiphasedetonationofsuspendedgasoline／nano—-aluminum·-powderliquiddrops

3、HUHong—bo，WENGChun—sheng(NationalKeyLabofTransientPhysics，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Multiphasedetonationprocessofsuspendedgasoline／nano-aluminum--powderliquiddropsandairmixtureinacirculartubeisnumericallysimulatedinthispaper．Themulti-flui

4、dmodelwithchemicalreactioniSusedtotreattheliquid．aluminumandtheoxidizerunderonedimensionEu一1ercoordinates．Theconservationelementandsolutionelement(CE／SE)basedonrectangularmeshmethodisappliedtosolvingthecontrolledequationSinwhichthesourceitemsaredealtwithfourth．orderRunge—Kuttameth

5、od．TheinfluenceofaluminumconcentrationondetonationparameterandprocessofdeflagrationtodetonationiSdiscussed．Theresultsofnumericalcalculationjndicatethatthevelocityofdetonationwaveincreaseswhennano—aluminum．powderiSadded；withthein—creasingofnano—aluminum—powderconcentration，thepeakp

6、ressureandplateaupressureofdetona收稿日期：201l一04一l4；修回日期：201l-06—04基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20093219110037)；江苏省研究生培养创新程(CXLX11_0249)作者简介：胡洪波(1987一)，男，博士研究生，研究领域为新概念发动机技术48火箭推进2011年1O月tionwaveincreasewithdifferentincreasedrates；theDDTdistanceshortensatthebeginningandthenincreases；andthere

7、isashortestdistanceneartheconcentrationof1％．Keywords：detonation；multiphaseflow；nano—aluminum—powder；CE／SEmethod；numericalcal—culation爆轰过程是十分复杂的物理化学过程，涉及了气0引言体、液滴和固体颗粒的多相流动，液滴蒸发、燃烧以及固体颗粒的燃烧等。图l是研究问题的简铝粉经常被用作燃料添加剂来提高燃料的性易物理模型，其中1为爆轰管，2为管中汽油／纳能，理论上，将铝粉添加到液体燃料中可有效提米铝粉悬浮液滴及其放大图。管内爆轰过程可

8、简高燃料的能量性能；实际燃烧中，由于铝粉颗粒单描述为：汽油／纳米铝