金属/水反应冲压发动机理论性能计算与分析

基于水与金属燃料反应的水冲压发动机是一种新型的水下动力装置。为了研究水下冲压发动机的基本性能,在简述热力计算原理的基础上,以含铝贫氧推进剂为例对燃气发生器式水冲压发动机、以铝金属燃料为例对漩流式水冲压发动机进行了不同工作状态下的热力计算,得出了发动机比冲与水燃比、工作压强等之间的定性关系。

金属基燃料与水反应研究现状及应用前景

金属基燃料与水反应具有能量密度高的特点,可用于水下高速推进,也可用于新一代燃料电池。文中介绍了国外关于金属基燃料与水燃烧反应的一些研究方法和成果,以及金属基燃料与水凝相反应用于燃料电池等方面的研究现状,同时对国内关于金属基燃料与水反应的研究现状做了简要介绍,并对金属基燃料与水反应的应用前景进行了展望。

含能粘合剂BGAP在水反应金属燃料中的应用研究

水反应金属燃料是一种近年来备受关注的水下武器的高能推进剂。为了提高水反应金属燃料的能量性能,可以考虑将普通的HTPB粘合剂替换成为含能粘合剂。本文对含能粘合剂BGAP在水反应金属燃料中的应用作了比较系统的阐述。首先介绍了BGAP的主要物理化学性质和特点,然后利用正交试验等方法考察了应用BGAP的金属燃料的制作工艺以及它的燃速特性、药柱密度,获得了对BGAP金属燃料的燃速和密度影响较大的影响因素。最终获得的适用配方的燃速可达10.7mm/s,密度可达1.59g/cm3。研究结果表明,BGAP可以应用在水反应金属燃料中,并且燃料的燃速和密度较为理想。

钠水反应喷水发动机研究

为了克服现有的水中载运工具推进装置结构复杂、噪声大、需要耗氧及螺旋桨易被水草缠绕的不足,在对水反应金属燃料、喷水推动装置结构进行分析和融合创新的基础上,提出了一种基于喷水推进技术的新概念钠水反应喷水发动机的构想。对其工作原理、结构方案和性能进行的初步研究分析表明,该发动机结构简单、维护方便、使用寿命长、工作噪声小、不需要耗氧,可用于需要在水下长期工作的潜艇和要求结构简单、推进快速的鱼雷等的辅助推进工具。

超空泡鱼雷推进系统相关问题设计初探

总结了超空泡鱼雷对推进系统的3个设计要求,通过超空泡鱼雷推进系统与传统推进系统比功率的对比,确定超空泡鱼雷推进装置的类型宜选喷射推进装置;计算确定了鱼雷航程与燃料比冲量及密度的关系,选择水反应金属作为主要燃料。对采用金属水反应发动机的超空泡鱼雷推进系统工作原理和控制方式进行了详细论述,提出使用启动药柱和涡流旋转燃烧室解决金属水反应发动机启动和持续反应的问题,通过改变超空泡鱼雷尾部喷嘴喷出气体的方向来控制鱼雷的航行姿态。研究表明,采用铝水反应发动机的喷射推进系统可以满足超空泡鱼雷推进系统的设计要求。

镁基水反应金属燃料的热分解性能

采用热重-差热分析联用(TG-DTA)、差示扫描量热(DSC)、加压热重(PTG)等热分析方法,研究了镁基水反应金属燃料热分解反应的基本特性及其变化规律。研究发现,燃料热分解过程中先后发生AP分解反应、HTPB分解反应,氩气中不发生Mg的氧化反应;添加催化剂、减小AP粒度、增大氧化剂与粘合剂比例、增大细Mg粉含量等,可以降低燃料中AP的分解温度T,减小表观活化能Ea,增大反应速率常数k;减小AP粒度、增大氧化剂与粘合剂比例可以降低燃料中HTPB的分解温度,减小表观活化能Ea,增大反应速率常数k;随着压强增大,AP与HTPB分解失重速率增大、AP失重百分数增大、燃料热分解凝聚相产物质量百分数减少,压强对AP分解影响较大,对HTPB分解影响较小。

扫描电化学显微镜在电催化氧反应研究中的应用

本综述首先简单介绍了扫描电化学显微镜的基本概况,尤其是不同的工作模式.其次,有针对性地介绍了SECM的不同工作模式在氧还原和水解析氧反应相关研究中的应用.最后,对扫描电化学显微镜未来在新能源转换存储系统研究领域的应用进行了展望.

水反应金属燃料发动机三维两相燃烧数值模拟

用三维湍流N-S方程及颗粒轨道模型描述水反应金属燃料发动机内部喷雾两相湍流燃烧过程。通过耦合求解气液两相流模型方程,得到发动机燃烧流场。通过模拟Mg与水的反应,分析比较了一次和二次进水方案的不同流场特性。研究结果表明,二次进水方案更有利于火焰稳定和提高燃烧性能。

氟化物包覆对镁铝合金与水催化反应效率的影响

为了提高镁铝合金与水的反应效率,采用氟化物对镁铝合金粉进行表面包覆,利用扫描电镜、X射线衍射仪和粒度分析仪对合金粉与高温水反应产物进行表征,对比研究了高温下不同比例的氟化物对镁铝合金与水催化反应效率的影响。结果表明,包覆氟化物的镁铝合金与高温水反应产物的粒径减小,分散性明显改善;固相燃烧产物中主要包含Al_2MgO_4、MgO和Al,表明Al未完全反应;合金粉包覆氟化物后铝的反应效率明显提高,其中,包覆质量分数2%氟橡胶和2%有机氟化物的合金粉反应效率高达89.7%,与未包覆样品相比提高了14.6%。

一种新型铝合金的制备及其水反应性能研究

为解决现有水冲压发动机启动困难、金属燃料难于储存等问题,通过熔炼法制备一种新型铝铟镁三相合金。运用水反应测试装置、高压热分析天平、金相显微镜等测试手段,分析合金常温及高温下的水反应性能、表面形貌和活化机理。结果表明:该铝合金具有良好的储藏性能,在常温下单位质量的合金与水反应的产氢量仅为0.029 m L/mg;高温下铝合金与水蒸气反应分为4个阶段,在450℃前完成低温区反应,启动迅速。该合金能够代替现有普通铝粉和纳米铝粉,作为水冲压发动机主燃料使用。

原子数精确的金属纳米团簇在电催化领域的应用研究进展

金属纳米团簇(MNCs)是由几个到数百个金属原子组成,其尺寸一般小于2nm。金属纳米团簇在许多催化反应中表现出高的催化活性和选择性,这与金属纳米团簇具有高的比表面积、较多暴露的活性原子,以及与金属纳米粒子(MNPs)不同的电子结构有关。金属纳米团簇确定的组成和结构使其成为一种新型模型催化剂,对纳米团簇的催化性能研究有利于人们深入理解催化剂结构-性质之间的关系,更利于催化剂的理性设计与发展。结合近几年国内外和本课题组在金属纳米团簇电催化领域的研究进展和现状,本文对该领域的代表性工作进行了简要综述,并对其未来在电催化领域的应用前景和需要解决的关键问题进行了展望。

一种新型铝基合金的制备及其与水反应性能研究

为了降低铝水反应的启动温度,提高铝基燃料的反应速率,通过熔炼法制得一种新型铝基合金。采用原子发射光谱(AES)、差热分析(DTA)和水解性能测试考察了制备方法、合金表面形态、反应温度和两种不同添加剂对合金性能的影响,并且考察了合金作为阳极材料的性能。结果表明:合金常温与水反应速率为35.53mL/(g.min),反应率为82.1%。球磨改变合金表面形态之后,不但反应速率提高10倍,反应率也得提高到90.52%。对体系预热能有效的降低反应启动时间,同时提高反应率也提高到92.69%。自行设计的熔炼装置能使金属镁的烧损率降低到3%。添加剂b的综合性能优于a,能使合金的熔化温度大幅降低为855 K。作为电池阳极时,由于自腐蚀析氢比较严重,放电性能不稳定,需进一步优化降低自腐蚀。

金属/水反应燃料内燃机定容燃烧仿真计算

以某型内燃机为研究对象,对内燃机燃烧室结构进行了改进性设计,以提高金属/水反应燃料的燃烧效率和动力输出为目的,在建立燃烧反应动力学模型的基础上,利用Fluent仿真软件,采用SIMPLE算法对燃烧室进行了2维流场模拟仿真。仿真计算结果表明:金属/水反应燃料的最高燃烧压力可达到1 000 MPa,1 kg燃烧产物中只有7.197 3e-3g氧化氮产物,燃烧速度最高可达7.5e4m/s,说明在改进燃烧室结构后,金属/水反应燃料的燃烧效率和内燃机性能都得到了显著提高。