NEPE推进剂热安全性的尺寸效应

为了解NEPE推进剂热安全性的尺寸效应,在不同温度下对不同尺寸的NEPE推进剂药柱进行了热爆炸试验,测得其热爆炸延滞期,并计算得到不同尺寸NEPE推进剂药柱在90、100、110、120℃下的热分解反应速率;通过在药柱内部布置热电偶监测了尺寸为Ф100mm×100mm和Ф150mm×150mm药柱在90℃和100℃环境温度下的内部温度变化。结果表明,当温度高于76.2℃时,NEPE推进剂药柱的尺寸越大,反应速率常数越大;活化能与药柱的比表面积呈线性相关,比表面积越小,活化能越大,当NEPE推进剂药柱的比表面积小于0.02mm-1时,活化能(Ea)为179.3kJ/mol,指前因子(A)为4.62×1019s-1。硝酸酯增塑剂的存在是NEPE推进剂在200℃以下发生热爆炸的主要原因。

NEPE推进剂热安全性的理论计算与数值模拟

为了预测不同尺寸乃至大尺寸NEPE推进剂的热安全性,在不同尺寸NEPE推进剂热安全性试验的基础上,基于尺寸与热分解反应表观动力学参数之间的数学关系,采用理论计算和数值模拟方法研究了不同尺寸NEPE推进剂的热安全性。结果表明,某尺寸试验发动机装药热爆炸临界环境温度和延滞期的数值模拟结果为78~79℃、100~150d(79℃);原始的Semenov、Frank-Kamenetskii、Thomas理论算法和有限元算法得出的热爆炸临界环境温度偏高,工程化修改的Semenov理论算法获得的计算结果与试验结果更为接近;长径比为1的药柱在其直径由10 mm递增至3000 mm过程中尺寸增大,热爆炸临界环境温度由130℃逐渐向60℃靠近,且尺寸越小,增大尺寸导致热爆炸临界环境温度降低的效果越明显。

全氟已酮灭火剂灭火装置储罐密封件选型分析

介绍了工程应用中以全氟已酮灭火剂为灭火介质的灭火装置储罐出现的相容性、腐蚀性问题,通过浸泡实验采用称重、排水、目测的方法分析了6类O型密封圈与灭火剂的相容性,以及灭火剂对6类金属材料的腐蚀性,以此论证了密封件宜采用的非金属材料和金属材料,为以全氟已酮灭火剂为灭火介质的灭火装置储罐密封件的选型提供参考。

烟火型气溶胶发生器温度场仿真分析

利用FLUENT流体计算软件和瞬态热分析软件,通过流场-热耦合三维有限元方法,分析了一种烟火型气溶胶发生器燃气流场情况,得出外表面温度在工作结束的19s最高。分析燃烧19s再放置181s后气溶胶发生器内、外表面温度场分布及其随发生器位置、燃气流量、气溶胶燃温、工作时间的变化规律,结果表明:降低发生器燃气流量、提高气溶胶的燃速和降低气溶胶配方燃温均可有效降低气溶胶发生器温度。进行气溶胶发生器点火试验,验证了仿真分析结果的准确性。

脉冲发动机金属膜片式隔舱打开过程研究

为了优化金属膜片式隔舱的结构和预测膜片的打开压强,根据圆板的弯曲理论和脆性断裂理论,建立了金属膜片结构尺寸与预测打开压强之间的定量关系,用显示动力学的方法对膜片打开过程进行了模拟,在此基础上,进行了双脉冲发动机点火试车试验。结果表明,膜片断裂裂纹沿着预置缺陷槽扩展,最终断裂为6片较大的扇形碎片和无数块小碎片;随着预置缺陷槽的深度h和宽度2c的增加,膜片的打开压强变小,且h对打开压强的影响更大。膜片打开压强的试验值为1.02 MPa,与预测结果相差6%左右,验证隔板打开压强预测方法是可行的。

灭火弹气体发生器内流场数值模拟

为了提高灭火弹灭火性能,优化灭火弹结构设计,利用Fluent对灭火弹气体发生器内流场进行仿真计算,通过改变气体发生器开孔情况及发生剂参数调整弹内流场分布。计算结果显示:当首孔距离等于15倍气体发生器排气孔孔径时,灭火弹壳体近壁面存在5个大小相近且数值较高的压强峰,压力分布最利于灭火弹壳体预制孔槽破裂;灭火弹内气体发生器上排气孔对称性越强,发生器内压力分布越均匀。经过试验验证,仿真所得压力-时间曲线与试验测得数据吻合良好,说明该模型适用于灭火弹内流场仿真。