探针结构对Ti/CuO微波点火延迟时间的影响

为了研究探针结构对微波点火性能的影响,使用4种探针对Ti/CuO点火药的微波点火延迟时间进行了测试,并通过模拟对探针结构进行优化,获得了探针参数(长度、包覆层厚度、尖端锥度和镀层厚度)对电场强度的影响规律。结果表明,探针针尖处的电场强度显著影响点火延迟时间,在2.45 GHz、50 W微波作用下,探针1、2、3、4最大电场分别为1800、190、34和53 kV/m,Ti/CuO的点火延迟时间分别为222.6、660.5、949.1和921.3 ms;在2.45 GHz、1 W微波作用下,当探针长度为26 mm、PTFE包覆层长度为8 mm、厚度为0.75 mm、针尖锥度为0.243和金镀层厚度为5μm时,能够将电场强度从原来的约10 kV/m提升到约1000 kV/m,并且电场分布集中于尖端。

点火延迟时间对粉尘最大爆炸压力测定影响的研究

根据粉尘云形成时颗粒分散及沉降的时间效应,指出目前国际通行的球型爆炸装置采用固定点火延迟时间测定粉尘最大爆炸压力的方法具有不确定性,并以煤粉为介质在20 L标准爆炸球装置上进行系列爆炸实验,研究装置点火延迟时间对粉尘爆炸压力的影响。结果表明:点火延迟时间对粉尘爆炸压力测定有十分显著的影响,不同粒径粉尘的最大爆炸压力有不同点火延迟时间,目前仅以气相湍流度所确定的固定点火延迟时间下,所测粉尘最大爆炸压力可能严重偏离实际。

点火延迟时间对铝粉爆炸压力的影响研究

在实验室自行设计的水平管道式粉尘爆炸装置中,利用高压电极点火,在不同点火延迟时间对3种粒度铝粉的爆炸压力进行了实验研究.结果表明:随着点火延迟时间的增大,铝粉的最大爆炸压力和最大压力上升速率先增大后减小;存在一个最佳点火延迟时间使得最大爆炸压力和最大压力上升速率的值最大.而且铝粉粒度越大,最佳点火延迟时间越小.同时,还存在一个可爆延迟时间范围,随着铝粉粒度的改变,该延迟时间范围也会发生相应的变化.最后,从理论上对实验结果进行了定性分析.

利用OH自由基特征发射谱测量正庚烷的点火延迟时间

在化学激波管中利用反射激波进行点火,采用OH自由基在306.4nm处特征发射谱线强度的急剧变化标志燃料的着火,由光谱单色仪、光电倍增管、压力传感器和示波器组成测量系统,测量了正庚烷/氧气的点火延迟时间,点火压力(1.0±0.1)和(0.75±0.05)atm,点火温度1 170～1 730K,当量比1.0,得到了在此实验条件下正庚烷/氧气点火延迟时间随温度变化的关系式。研究结果表明正庚烷/氧气点火延迟时间随温度的增加呈指数减小,点火压力为0.75atm时,随着点火温度的增加,点火延迟时间的变化率要小于1.0atm条件时。实验结果为建立正庚烷燃烧反应动力学模型,验证正庚烷燃烧反应机理提供了实验依据。

点火延迟时间对甘薯粉尘爆炸的影响研究

为了预防甘薯粉尘爆炸事故的发生,本文研究点火延迟时间对甘薯粉尘爆炸的影响规律,利用20 L球形爆炸仪研究甘薯粉尘的爆炸特性及其在200 g/m3,500 g/m3和800 g/m3质量浓度下通过改变点火延迟时间的爆炸规律。结果表明:粉尘的最佳点火延迟时间与浓度有关,在该点火时间下所测得的最大爆炸压力均高于在固定点火延迟时间下的测量值,60 ms的固定点火延迟时间不适用于甘薯粉尘爆炸测试。

高湿度下点火延迟时间对粉尘爆炸参数的影响

为了全面评估粉尘爆炸的危险性,在5 L爆炸罐内进行了高湿度环境下土豆淀粉、红薯淀粉和小麦粉的爆炸实验,获得了3种粉尘的最大爆炸压力Pmax和最大压力上升速率(dp/dt)max随点火延迟时间的变化规律.结果表明:在80%的高湿度环境下,随着点火延迟时间的增加,土豆淀粉和红薯淀粉的Pmax和(dp/dt)max先增大后减小,而小麦粉则随着点火延迟时间的增加而迅速减小.当爆炸装置和气相湍流度都相同的情况下,不同粉尘的最佳点火延迟时间也不同.实验测得的土豆淀粉、红薯淀粉和小麦粉的最佳点火延迟时间分别为80 ms,60 ms和20 ms.该研究可作为对同类粉尘爆炸进行危险性评价的参考.

气相爆轰波胞格尺度与点火延迟时间关系研究

讨论点火延迟时间和爆轰波胞格尺度的内在关系,将点火延迟时间作为特征参量来模拟胞格尺度.分别对两个总包单步化学反应模型和一个基元反应模型的点火延迟时间进行了数值模拟研究.对于满足当量比的氢气/空气混合气体,分析了不同初始压力下点火延迟时间随初始温度的变化关系.研究表明:总包单步反应模型的点火延迟时间不随压力变化,且与初始温度呈线性关系.基元反应模型的点火延迟时间随压力变化,而且存在理论上的S型曲线,但是在拐点区域和低温区域与CHEMKIN计算的结果相差1～3个量级.现有模型模拟的胞格尺度普遍偏小,其相应的点火延迟时间也偏小,胞格尺度与点火延迟时间具有正相关性.入射激波后的气体的点火延迟时间与三波点的运动周期一致,是定量化模拟胞格的关键因素.

点火延迟时间对CO_(2)-超细水雾的抑爆特性影响

利用20 L球爆炸实验平台,系统研究了不同点火延迟时间对CO_(2)-超细水雾抑制瓦斯/煤尘爆炸特性的影响。结果表明:相比单一抑爆,在CO_(2)-超细水雾作用下,随着点火延迟时间延长和水雾浓度增大,瓦斯/煤尘爆炸强度削弱,火焰传播速度降低,火焰亮度降低且出现下沉现象,火焰内部煤尘粒子运动状态由向心运动向旋转运动转换。10%CO_(2)、306 g/m3超细水雾时,在1500 ms点火延迟时的最大爆炸压力和最大压力上升速率比无水雾时分别降低了6.79%和16.14%,最大爆炸压力来临时间延长了24.47%;10%CO_(2)、204 g/m^(3)超细水雾下,在2000 ms点火延迟时的最大爆炸压力和火焰平均速度比1000 ms点火延迟时分别降低了5.22%和37.5%,最大爆炸压力来临时间延长24.66%。研究结果为气液两相抑爆剂抑制瓦斯/煤尘爆炸控制参数的确定提供了技术指导。

煤尘爆炸最大压力随点火延迟时间的时序性分析

为研究煤尘爆炸最大压力随点火延迟时间的变化规律,采用20 L球形爆炸装置进行试验,通过采集不同点火延迟时间下煤尘爆炸最大压力数据,建立最大压力-点火延迟时间的自回归移动平均(ARIMA)时间序列模型。采用差分法消除最大压力数据的上升趋势性。通过计算自相关、偏相关系数与赤池信息量准则(AIC)函数值、贝叶斯信息量准则(BIC)函数值,确定模型自回归、移动平均阶数,并采用最小二乘法估计模型参数。运用模型预测20组不同点火延迟时间下的最大压力。结果表明,用ARIMA时间序列模型预测的最佳点火延迟时间与实测情况基本吻合,同时实现了对最大压力数据波动特征的合理分析。

Zr/KClO_4激光点火延迟时间与装药密度的关系

采用光纤插入式激光点火器测定了Zr/KClO4点火药的装药密度和压药压力的关系及激光点火延迟时间和装药密度的关系，得出在压药压力5-130 MPa范围，对应的装药密度变化为0.94-1.39 g·cm^-3；在密度1.0-1.38 g·cm^-3范围，对应的点火延迟时间变化为2.83-0.54 ms。在装药密度≤1.25 g·cm^-3时，点火延迟时间随密度变化较快，装药密度≥1.30 g·cm^-3时，点火延迟时间随密度增加趋于稳定，最短点火延迟时间约为0.54 ms。在装药密度较低时，如低于1.07 g·cm^-3，对应压药压力低于30 MPa，实验数据散布较大。

固体推进剂电弧点火延迟时间仿真研究

首先对电弧进行了仿真研究,得到了不同电弧功率下电弧温度时间特性,然后利用该温度特性,作为固体推进剂点火的边界条件,采用数值差分方法,计算了固体推进剂的点火延迟时间;结果表明:固体推进剂的点火延迟时间随着电弧功率的增大而减小,当电弧功率从50 W增加到500 W时,固体推进剂的点火延迟时间从8.82 ms减小到0.99 ms,并且随着电弧功率的升高,点火延迟时间减小的速度减慢。

点火延迟时间影响粉尘爆炸泄放压力的试验研究

本文报导了在1m^3和30m^3粉尘爆炸泄压试验装置内完成的一系列点火延迟时间t_V对粉尘爆炸泄放压力P影响的试验。试验结果表明t_V对P有很大的影响,t_V≈0.52秒时,P值最高,而t_V>1.0秒时,P已降到很低。有些实际工业环境可能根本不会产生点火延迟时间很短的播散可燃粉尘的工况,这种情况下,要求的泄压面积可以小一些。所以无论是进行粉尘爆炸泄压试验研究,还是有粉尘爆炸危险性的受限空间泄压面积的计算中,都应当考虑点火延迟时间对爆炸泄放压力的影响。

实际气体效应对碳氢燃料点火延迟时间的影响

当前商业软件或数值计算方法基于理想气体假设对点火延迟时间等碳氢燃料基础燃烧数据进行仿真模拟,在高压或超临界压力条件下可能导致较大误差。本研究依托开源化学反应动力学计算平台Cantera,构建了考虑实际气体效应的模拟仿真框架,进行了平台可靠性的验证,计算了丙烷、正庚烷和正十二烷等典型燃料体系在不同压力条件下的点火延迟时间,分析了实际气体效应对碳氢燃料点火延迟时间的影响。结果表明:高压条件下实际气体效应对点火延迟时间的影响较为显著,仿真计算中须考虑该效应以获得准确结果;燃料物化性质的非理想性随压力升高而增加,采用实际气体状态方程可以恰当地描述该变化特征;点火延迟时间的非理想性偏差与压力、温度存在较明显关联,且随着压力升高而单调增大,与温度的关联则呈现非单调性,在负温度系数区域出现峰值。本研究可为碳氢燃料在热力设备高压或超临界压力条件下燃烧反应过程的高精度模拟提供理论支持。

矿井乏风瓦斯点火延迟时间的数值模拟

运用Chemkin程序和GRI-Mech 3.0机理,对入射激波诱导下矿井乏风瓦斯点火延迟时间进行数值模拟.首先,根据乏风瓦斯燃烧基元反应敏感性分析,定义CH3峰值出现的时刻为乏风瓦斯的点火延迟时间,然后分别研究瓦斯体积分数、入射激波速度、乏风瓦斯初始温度、初始压力对点火延迟时间的影响.研究结果表明,入射激波速度、乏风瓦斯初始温度、初始压力的增加均会使燃烧温度增加,CH3峰值增加,点火延迟时间缩短,其中入射激波速度的增加缩短点火延迟时间的效果最为显著,乏风瓦斯体积分数变化(0.1%～1.0%)对点火延迟时间的影响较小.

掺杂物对药剂激光点火感度和延迟时间的影响

分别研究了碳黑、石墨、KCl和石蜡四种掺杂物对Zr/KClO4 点火药及碳黑对B/KNO3 点火药的激光点火感度和延迟时间的影响。实验结果表明 ,四种掺杂物均能降低药剂的激光点火延迟时间 (其中碳黑的效果最强 ,石墨的效果最弱 ) ,但只有碳黑能够降低药剂的激光点火感度。

二甲苯点火延迟时间和燃烧发射光谱测量

为了研究二甲苯三种同分异构体的点火特性,获得该燃料燃烧反应重要自由基OH,CH和C2的变化信息,在化学激波管中利用反射激波点火,点火温度1224~1478K,点火压力0.18~0.21MPa,燃料当量比1.0,由单色仪光谱系统测得了二甲苯/空气的点火延迟时间,并用ICCD瞬态光谱探测系统测得了点火温度1440K时对二甲苯/空气燃烧的时间分辨瞬态发射光谱。实验结果表明:对二甲苯点火延时对温度的敏感程度最高,邻二甲苯和间二甲苯的点火延时对温度的敏感程度相近;在相同实验条件下,间二甲苯和对二甲苯的点火延迟时间比较接近,邻二甲苯的点火延迟时间最短。在对二甲苯燃烧反应中,OH,CH和C2自由基一旦出现很快达到其浓度峰值,但各个自由基的消失过程各不相同,CH和C2自由基存在的时间很短,且相对浓度变化趋势几乎完全一致,而OH自由基持续时间最长。

点火延迟时间对镁粉尘云爆炸特性影响研究

利用20 L柱形爆炸容器,开展不同点火延迟时间及镁粉质量浓度条件下的镁粉尘云爆炸特性研究。结果表明:镁粉尘云质量浓度低于200 g/m3,随着点火延迟时间增加,pmax及(dp/dt)max逐渐减小;质量浓度大于200 g/m3,pmax和(dp/dt)max呈现先增大再减小的趋势;镁粉尘浓度较高时,点火延迟时间对于pmax的影响远小于质量浓度较低时。镁粉质量浓度较低时,最佳点火延迟时间随质量浓度增大而增大;镁粉质量浓度大于450 g/m3时,最佳点火延迟时间均为60 ms。相同镁粉质量浓度条件下,随着点火延迟时间增大,爆炸冲量曲线呈锯齿状趋势;相同点火延迟时间条件下,镁粉质量浓度越高,爆炸冲量越大。

BC干粉抑制93#汽油爆炸的最佳点火延迟时间研究

为了探究BC干粉抑制汽油蒸汽爆炸的效果研究,以93#汽油为例,在220 L爆炸罐内开展抑爆实验。通过时间继电器调节点火延迟时间,控制干粉在在油气爆燃转爆轰阶段喷射,以油气爆炸的最大爆炸压力、压力上升速率以及爆炸能量作为抑爆效果的衡量指标。实验结果表明:不同BC干粉浓度存在一个相同的最佳点火延迟时间为20 ms;BC干粉的最佳抑爆质量浓度在0.455 g/L左右,可以将油气的爆炸压力削减31.3%。

离子型短点火延迟自燃液体推进剂研究进展

自燃液体推进剂不仅可简化液体火箭发动机设计,而且可实现多次无故障点火,并提高动力设备的运行安全性,是航天推进技术领域的研究重点之一。降低自燃推进剂点火延迟时间,不仅可提高发动机启动过程可靠性及推进剂燃烧效率,也可避免推进剂积存在燃烧室内导致启动时产生过高的压力峰或激发剧烈振荡燃烧而发生爆炸。自燃离子液体(HILs)因蒸汽压低、物化性质可调节、毒性小等优点,有望弥补或替代肼类物质作为自燃液体推进剂燃料。以点火延迟时间小于5 ms的燃烧性能特点为核心,对短点火延迟时间HILs以及复配体系的合成制备方法进行了综述。针对自燃推进系统提出的要求,尽管现有短点火延迟的HILs或复配体系有成为未来绿色自燃推进剂燃料的潜质,但存在黏度高、燃烧产物复杂、比冲低等制约性问题。因此,还需在性能提升、工程适用性、系统匹配性等方面开展理论和试验研究,以加快HILs或复配体系早日走向工程应用。

裂解态正癸烷点火延迟时间的理论研究

在先进飞行器发动机中,吸热碳氢燃料在进入燃烧室之前会发生热裂解反应,生成未反应燃料和小分子裂解产物的混合物(称为裂解态燃料)。本工作研究了在1300~1800 K、0.1~3.0 MPa和当量比为1.0的条件下,不同的裂解转化率、裂解压力、点火压力和自由基对正癸烷裂解着火特性的影响。通过采用一种精确的组合机理,从理论上计算了流动反应器中3.0和5.0 MPa下正癸烷裂解组分,与文献中的实验结果吻合较好。结果表明,正癸烷在3 MPa和5 MPa下裂解的出口转化率分别为46.2%和58.8%,裂解产物分布一致,但乙烯的含量随着压力的升高明显的降低,而烷烃含量随着压力的增大而增加。尽管自由基总体含量很低,但在3 MPa条件下裂解产物中的自由基浓度依然高于5 MPa条件下。对于点火延迟时间的计算结果则表明,裂解态正癸烷的点火延迟时间随着转化率的增大而延长,且在5 MPa下随着转化率的变化更明显。相同转化率下,5 MPa下的裂解态正癸烷的点火延迟时间比3 MPa下更短。此外,与无自由基的裂解正癸烷相比,裂解正癸烷中自由基的存在可以加速着火过程,转化率小于40%时,着火延迟时间缩短15%以上。