粉末燃料典型流化装置流量调节对流化的影响

粉末燃料供应系统是实现粉末冲压发动机流量调节的最关键技术,供应系统的优劣直接影响发动机性能,也是需要解决的主要问题之一。本文运用欧拉连续介质方法对粉末燃料典型流化装置流量调节对流化的影响进行研究,探究流量调节过程中等固气比调节对流化的影响,分析粉末在存储罐、流化区域、出口管路上的分布规律。通过分析等固气比调节的输出粉末质量流量变化规律、粉末分布、罐体气相压降判断粉末流化效果的优劣,进而完成粉末燃料典型流化装置流量调节对流化影响的研究。结果表明,随着输入粉末质量流量的增大,粉末供应到达稳定供应状态的时长逐渐减小;输入粉末平均质量流通量在12732.4~16976.5 kg/(m2·s)的设计工况,到达稳定供应状态需要的时间短,是较为理想的输入粉末质量流量的设计工况;粉末燃料供应系统为欠阻尼系统,供应系统开机后推力增加的过程中,阻尼振荡频率随着输出粉末质量流量的增大而增大;在到达稳定前,流化区域形成的旋流影响范围先增大再变小后保持稳定(或者消失),旋流具有稳定粉末供应的作用。

A Steam-Plasma Igniter for Aluminum Powder Combustion

High-temperature ignition is essential for the ignition and combustion of energetic metal fuels,including aluminum and magnesium particles which are protected by their highmelting-temperature oxides.A plasma torch characterized by an ultrahigh-temperature plasma plume fulfills such high-temperature ignition conditions.A new steam plasma igniter is designed and successfully validated by aluminum power ignition and combustion tests.The steam plasma rapidly stabilizes in both plasma and steam jet modes.Parametric investigation of the steam plasma jet is conducted in terms of arc strength.A high-speed camera and an oscilloscope method visualize the discharge characteristics,and optical emission spectroscopy measures the thermochemical properties of the plasma jet.The diatomic molecule OH fitting method,the Boltzmann plot method,and short exposure capturing with an intensified charge coupled device record the axial distributions of the rotational gas temperature,excitation temperature,and OH radical distribution,respectively.The excitation temperature at the nozzle tip is near 5500 K,and the gas temperature is 5400 K.

金属粉末燃料冲压发动机初步试验研究

为了检验金属粉末燃料冲压发动机的点火及燃烧特性,对设计的发动机进行了初步的直连式试验研究。初步试验结果表明,目前设计的燃料供应系统能将粉末燃料有效输送到发动机燃烧室;在火炬作用下粉末燃料能实现快速点火启动;火炬工作结束粉末燃料可自身维持燃烧;燃烧室壁面沉积较多,主要分为2层,其中表层为白色MgO,内层为Mg、MgO和Mg3N2的混合物。

Al-Li粉对AP热分解特性的影响

采用TG-DSC-FTIR-MS联用技术研究了Al-Li合金粉体燃料对高氯酸铵(AP)热分解特性的影响,探讨了其对AP的催化热分解机理。DSC、TG-DTG曲线表明,Al-Li的存在使得AP的低温分解及高温分解峰温分别降低7.7、11.2℃,分解热ΔH增加35.6%,说明Al-Li对AP的热分解过程有显著的促进作用。通过FTIR、MS对AP及Al-Li/AP的分解气体产物进行表征及对比,二者表现出明显不同。FTIR显示,低温分解过程中,Al-Li/AP相比于纯AP,出现了明显的NH3红外特征吸收;MS显示,高温分解过程中,Al-Li/AP比纯AP明显少了m/z=35(Cl)的离子流。

金属燃料在固体推进剂中的应用进展

综述了硼粉、铝粉、镁粉和合金粉等金属燃烧剂在固体推进剂中的应用状况,展望了其在固体推进剂中的应用前景。认为在固体推进剂中添加一定量的金属燃料来提高推进剂的能量有着很大的发展潜力。

金属超细粉体制备的研究进展

简要介绍了超细粉体的制备方法,并介绍了电爆炸法和电弧等离子法制备Al、Mg粉体的工艺技术及其研究进展。这2种方法具有产品颗粒直径分布窄、粒度大小易于控制和调节、产品纯度高、便于收集、无污染等优点,且易于工业化。它们是目前生产金属细颗粒较环保和成本较低的方法。

铝合金压铸模具钢表面涂层改性研究

采用超音速火焰喷涂复合金属粉末对铝合金压铸模具H13钢进行表面涂层改性,并进行涂层表面性能、模具钢试样的耐磨损性能、抗高温氧化性能和热疲劳性能测试与分析。结果表明,超音速火焰喷涂复合金属粉末表面涂层改性显著改善了模具钢的耐磨损性能、抗高温氧化性能和热疲劳性能。与未进行表面涂层改性相比,表面涂层改性使其20℃、250℃和500℃磨损体积分别减小了85.9%、90.2%和89.6%;500℃高温氧化100 h后的单位面积质量增重减少86.6%;热疲劳裂纹级别从7级变为2级。

高超声速进气道内粉末燃料喷注及流动控制特性研究

为了提高进气道性能以及金属粉末燃料的掺混效率,本文将粉末燃料的喷注提前到高超声速进气道内完成。以铝粉作为喷注燃料,氮气作为流化气,基于连续相-离散相(CFD-DPM)耦合模型,采用数值模拟的方法重点研究了在进气道内喷注粉末燃料对进气道性能和颗粒掺混度的影响。结果表明:在超额定状态下通过在外压段喷注粉末燃料进行波系控制,可以用比气体射流控制更低的喷注压力实现激波贴口的效果,在来流马赫数Ma _(0)=6时,与气体射流控制相比,两个喷嘴的入口总压分别降低了17.9%和31.8%。与常规定几何进气道相比,经过粉末燃料喷注后进气道的综合性能有了显著的提高,低马赫数下流量系数提高24%以上,总压恢复系数也明显提高,并且实现了粉末燃料与氧气的充分掺混。

高速含氧燃料表面处理技术的前景

本文讨论了第二代高速含氧燃料技术──高压高速含氧燃料装置的发展，同时还介绍了涂层特性及使用效益．

选区激光熔化工艺参数对燃料电池316L不锈钢双极板性能的影响

316L不锈钢材料具有耐蚀性好、成形性好、成本低等优点,在燃料电池金属双极板领域有着良好的应用前景。基于传统等材、减材加工方法难以成形复杂结构燃料电池双极板的瓶颈,使用选区激光熔化技术可实现复杂结构316L不锈钢双极板的成形制造。针对燃料电池不锈钢金属双极板的应用背景,系统研究了不同激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度)对所成形316L不锈钢材料微观组织及双极板所需耐蚀性和表面接触电阻的影响,并对比了传统锻造316L不锈钢与选区激光熔化316L不锈钢在显微组织和性能上的差异。结果表明,选区激光熔化成形316L不锈钢的致密度随着激光功率的增大而增大,随着扫描速度的增大而减少,并在激光功率为300 W,扫描速度为1 500~2 000 mm/s时达到最大值。相比于具有等轴晶特征的锻造不锈钢试样,选区激光熔化成形不锈钢试样柱状晶组织有利于降低晶界对电流的阻碍作用,从而降低了表面接触电阻;同时,随着样品表面粗糙度的提高,选区激光熔化成形不锈钢试样的表面接触电阻降低。致密度高的选区激光熔化成形不锈钢试样的耐蚀性优于锻造成形不锈钢试样,且随着致密度的减小,选区激光熔化成形试样的耐蚀性逐渐降低。本研究结果表明选区激光熔化成形316L不锈钢材料可用于燃料电池金属双极板。