铝粉点火微观机理的光谱研究

 铝粉是一种含能高的材料，它被广泛地添加到含能材料中。利用3台单色谱仪和OMA谱仪等多种谱仪技术，研究了铝粉在几种不同环境下的快速反应微观特性。研究表明：铝粉冲击波点火的临界条件和铝粉的物理状态相关。微米铝粉点火的临界温度为2 100 K，它接近Al₂O₃的熔化温度。它表明，在空气中容易氧化的微米铝粉点火，必须使铝粉表面的氧化层熔化。在气相反应中，微米铝粉和氧的反应是主要的；和水的反应是次要的。减小微米铝粉的颗粒尺寸，可以明显提高快速反应温度。 含铝复合燃料中的液体燃料反应后的铝粉才能参与反应；铝粉添加至气相反应介质后将明显提高反应温度。     

苯快速反应点火特性的光谱研究

利用由单色谱仪、压力传感器以及示波器组成的测试系统, 测定了高温激波管中苯快速反应的几个重要产物：H,C₂和CH的点火延迟时间和出现的顺序。提出了一种在入射激波条件下确定含能材料冲击点火延迟时间的新方法,并介绍了苯在快速反应中碳生成的微观反应机理。 研究表明: 无论马赫数如何改变,H原子总是最先出现,说明苯在快速反应过程中,首先断裂的C—H键,而不是C—C键。利用较早出现的反应中间产物H原子来测定苯的点火延迟时间更为准确。利用单色谱仪技术能较好地研究苯的快速反应点火特性,新方法与国内外常用的全色光技术相比可明显减少实验量。     

纳米铝对硝基甲烷快速反应的催化研究

在入射激波作用下,利用瞬态光谱测试系统研究了纳米铝对硝基甲烷快速反应的影响,对快速反应过程中产生的NO2、CO、CO2、CH2O、H2O、AlO等主要产物的出现时间和辐射强度进行了测量。研究发现：添加纳米铝(1g)后,硝基甲烷(1ml)点火延迟时间提前了60%;其它产物的出现时间缩短了46%～60%,辐射强度增强了30%～100%;激波速度和反应温度分别提高了1.4和2.2倍。结果表明纳米铝明显加速了硝基甲烷快速反应过程,并使其爆炸效率大大提高。由实验观察到的结果,结合热力学和动力学方面的分析,对纳米铝催化硝基甲烷快速反应的机理进行了探索性的分析。此研究将有助于深入了解新型燃料空气炸药(FAE)反应的微观机理。     

Agglomeration Evolution of Nano-Particles Aluminium in Normal Incident Shock Wave

Agglomeration behaviour of nano-particle aluminium （nano-Al） in normal incident shock waves is investigated by our devised shock tube technology. The morphology, particle size, agglomeration process of nano-Al studied in normal incident shock waves are comprehensible evaluated by x-ray diffraction, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. The above-mentioned techniques show that the high strength and temperature of incident shock wave give a chance for activity of nano-Al in the reactions and decrease the agglomeration, and the morphology of agglomeration is affected by the temperature of nano-Al reaction region. The dynamic temperature of reaction region determined by the intensity ratio of two A10 bands is 2602K, which is closer to nano-Al actual reacted temperature than the determined temperature of ordinary methods （i.e. six channel instantaneous optical pyrometer; plank black body radiation law, etc.）     

A1H分子结构与分析势能函数

本文运用群论及原子分子反应静力学方法，推导了A1H分子的基态(X^1Σ^ )、第一激发态(A^1Π)及第三激发态(C^1S^ )的电子态及相应的离解极限。并使用SAC／SAC-CI方法，采用D95(d)、6-311g(d)和cc-PVTZ等基组对A1H分子的基态(X^1Σ^ )、第一激发态(A^1Π)和第三激发态(C^1S^ )的平衡结构和谐振频率进行了几何优化计算。通过对三个基组的计算结果与实验结果的比较，得到cc-PVTZ基组是三个基组中最优基组的结论。使用cc-PVTZ基组，对A1H分子的基态(X^1Σ^ )、第一激发态(A^1Π)和第三激发态(C^1S^ )进行了单点能扫描计算，并给出了A1H的基态(X^1Σ^ )、第一激发态(A^1Π)和第三激发态(C^1S^ )的Murrell-Sorbie函数形式的电子态的完整势能函数，进而得到了AlH分子第一激发态(A^1Π)的激发能较小的结论。     

用多种谱仪技术研究环氧丙烷点火的微观特性

利用OMA(光多通道分析系统)谱仪和单色谱仪技术研究了环氧丙烷冲击点火的微观特性.OMA谱仪观察到O,CH2O,C2,CH,CH3O,CO2,H2O等许多中间产物和最终产物.利用三台单色谱仪和压力传感器确定环氧丙烷冲击点火后这些产物出现的顺序并确定了它们的点火延迟时间和临界条件.     

AlH分子结构与分析势能函数

本文运用群论及原子分子反应静力学方法,推导了 AlH分子的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Π)及第三激发态(C1S+)的电子态及相应的离解极限.并使用SAC/SAC-CI方法,采用D95 (d)、6-311g(d)和cc-PVTZ等基组对AlH分子的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Π)和第三激发态(C1S+)的平衡结构和谐振频率进行了几何优化计算.通过对三个基组的计算结果与实验结果的比较,得到cc-PVTZ基组是三个基组中最优基组的结论.使用cc-PVTZ基组,对AlH 分子的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Π)和第三激发态(C1S+)进行了单点能扫描计算,并给出了AlH的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Π) 和第三激发态(C1S+)的Murrell-Sorbie函数形式的电子态的完整势能函数,进而得到了AlH分子第一激发态(A1Π)的激发能较小的结论.     

用单色谱仪技术研究苯快速反应中碳生成的微观机理

利用单色谱仪、压力传感器和示波器等组成的单色谱瞬态测试系统研究了苯的快速反应光谱及点火特性.由于苯在冲击波的作用下极易发生高温分解,介绍了一种在入射激波条件下确定含能材料冲击点火延迟时间和防止提前触发的新方法。运用反应动力学程序模拟出主要生成物(C2)浓度随时间的变化关系,结合谱仪记录的该生成物随时间变化的信号曲线,对两条曲线的起跳点,最大波峰进行比较.模拟结果与测定的出现时间符合得较好,证明该单色谱瞬态测试系统能够较好的研究冲击发射光谱的时间分辨特性.把光谱实验和化学反应动力学相结合分析了苯在快速反应过程中碳的生成机理。     

纳米铝对硝基甲烷快速反应的催化研究

在入射激波作用下,利用瞬态光谱测试系统研究了纳米铝对硝基甲烷快速反应的影响,对快速反应过程中产生的NO2、CO、CO2、CH2O、H2O、AlO等主要产物的出现时间和辐射强度进行了测量。研究发现：添加纳米铝(1g)后,硝基甲烷(1ml)点火延迟时间提前了60%;其它产物的出现时间缩短了46%～60%,辐射强度增强了30%～100%;激波速度和反应温度分别提高了1.4和2.2倍。结果表明纳米铝明显加速了硝基甲烷快速反应过程,并使其爆炸效率大大提高。由实验观察到的结果,结合热力学和动力学方面的分析,对纳米铝催化硝基甲烷快速反应的机理进行了探索性的分析。此研究将有助于深入了解新型燃料空气炸药(FAE)反应的微观机理。     

Symmetries and variational calculation of discrete Hamiltonian systems

We present a numerical simulation method of Noether and Lie symmetries for discrete Hamiltonian systems. The Noether and Lie symmetries for the systems are proposed by investigating the invariance properties of discrete Lagrangian in phase space. The numerical calculations of a two-degree-of-freedom nonlinear harmonic oscillator show that the difference discrete variational method preserves the exactness and the invariant quantity.