液体火箭发动机燃烧稳定性数值仿真

建立液体火箭发动机燃烧稳定性数值仿真模型, 对液氧/煤油, 煤油/气氧/气氢, 气氢/液氧发动机的两相燃烧稳定性进行了数值仿真. 首次得到的系列自激燃烧振荡的仿真结果与试验规律相符: 氢气有利于烃氧火焰稳定; 提高同轴式喷嘴的气相喷射速度有利于稳定. 对仿真结果的进一步分析表明, 燃烧室头部附近的预混低温区为燃烧振荡提供了能量. 根据仿真结果提出了抑制燃烧不稳定的技术措施: 在推进剂中添加催化剂降低反应活化能, 或者改进喷注器的设计以缩小喷嘴附近的预混低温区.     

双（甲基二茂铁基）代烷羟的合成

二茂铁衍生物在复合固体火箭推进剂中用作燃速催化剂,但其挥发性和迁移性较大,直接影响储存或使用时导弹的弹导性能。本文报导三种新型燃速催化剂:双(甲基二茂铁基)甲烷,2,2-双(甲基二茂铁基)丙烷和2,2-双(甲基二茂铁基)丁烷的合成和表征。小型试验表明其催化活性、挥发性及迁移性能均优于国内目前使用的叔丁基二茂铁。     

煤油残留量的标记色谱法分析

煤油无法用光谱法测定其总含量,用其他方法测定也有困难。煤油用途广泛。在航空航天领域用煤油作火箭推进剂,具有成本低、污染小等优点。其发动机的工作过程是：先由供氧泵将液态氧送入燃气发生器,再根据所需产生的能量供给相应量的煤油。因此燃烧器煤油的残留量直接影响下次的使用性能,残留量过高还会引起爆炸。为此本文设计了一种标记色谱法,以测定液氧／煤油补燃循环液体火箭发动机“试完车”、经清洗后煤油的残留量。     

甲烷无氧直接制备芳烃研究进展

甲烷无氧直接制备芳烃和氢气是碳一化学与催化领域中一个极具挑战性的研究课题,具有碳原子利用率高、二氧化碳零排放、工艺流程短和绿色环保等优势,已经成为世界各国研究机构的重要研究方向。本研究基于作者课题组在甲烷无氧芳构化反应的研究工作,结合2013-2017年的相关文献,对目前甲烷无氧芳构化的研究现状进行综合评述。重点讨论甲烷无氧芳构化反应机理与积炭形成、催化剂改性及再生、膜反应器、非钼基催化剂体系等工作,并对甲烷无氧芳构化直接制备芳烃的未来前景进行了展望。     

聚醚环酰胺固体推进剂用键合剂的合成及使用性能

以丙三醇、环氧乙烷、环氧丙烷、氯化亚砜、异氰脲酸等为原料,合成了聚醚环酰胺键合剂。将其应用到推进剂(GAP/HMX/Al/AP)配方中,对成型后的推进剂进行力学性能测试和断面电子显微镜分析。结果表明,此类键合剂可以改善与推进剂中氧化剂的界面粘结性能,有效地提高成型后的推进剂在不同温度下的最大延伸率,但对抗拉伸强度的提高作用不明显。     

胶体推进剂——胶体化学在航天技术中的应用

推进剂是能使推进装置产生推动力的物质。常用的推进剂有化学推进剂,核能推进剂,电能推进剂和太阳能推进剂。它们分别利用化学能,核能,电能或太阳能加热、加速工质(液体H2),使其高速排出,产生使飞行器上天的推动力。化学推进剂是为火箭发动机提供能源和工质的化学制剂,通常含可     

外星推进剂质量检测标准分析

对比分析了国内外卫星推进剂在取样方法、质量检测方法、检测指标等方面所依据标准的差异,分析了我国推进剂检测实验室依据国际标准对外星推进剂进行质量分析的能力,为推进剂检测实验室具备和提高外星推进剂质量分析的能力提出了具体的措施。     

大肠杆菌异源表达pMMO活性中心pmoB及生物催化研究

颗粒甲烷单加氧酶（pMMO）是甲烷氧化菌中催化甲烷氧化生成甲醇的一种酶．Methylococcus capsulatus IMV 3021的pMMO活性位点是pmoB亚基,该亚基是一种可溶性蛋白．我们研究将pmoB亚基进行异源表达及生物催化活性的验证．当培养基中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）浓度为5 mmol／L时,可以观察到异源表达pmoB亚基具有催化甲烷氧化成甲醇活性,生成甲醇浓度为1．04 mmol／L．研究pMMO活性对于开发能直接将甲烷转化成甲醇的新型、环保催化剂有非常重要意义．     

大肠杆菌异源表达pmoB及催化甲烷氧化生成甲醇的研究

颗粒甲烷单加氧酶(pMMO)是甲烷氧化菌中催化甲烷氧化生成甲醇的一种酶.Methylococcus capsulatus IMV3021的pMMO活性位点是pmoB亚基,该亚基是一种可溶性蛋白.我们研究将pmoB亚基进行异源表达及生物催化活性的验证.当培养基中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)浓度为5 mmol/L时,可以观察到异源表达pmoB亚基具有催化甲烷氧化成甲醇活性,生成甲醇浓度为1.04 mmol/L.研究pMMO活性对于开发能直接将甲烷转化成甲醇的新型、环保催化剂有非常重要意义.     

光热催化甲烷干重整研究进展

随着工业化的推进,化石能源的消耗产生大量温室气体,其中CH₄和CO₂占据温室气体排放的98%以上。将CH₄和CO₂转化为高附加值化学品具有重要的意义,一直受到工业界和学术界广泛关注。传统的热催化甲烷干重整(DRM)可实现将CH₄和CO₂转化为合成气,但该反应过程受热力学限制,需要很高的能量输入,并且由于反应温度较高,催化剂易发生积碳而失活。绿色环保的光催化技术可以使甲烷干重整反应在温和条件下进行,但是存在太阳光利用率和反应转化率较低等问题。最近光热协同催化受到学术界广泛关注。许多研究结果表明,在相对温和的条件下,光热催化DRM可以获得良好的催化效果,可有效实现太阳能转化为化学能。本文简要介绍近期光热催化甲烷干重整反应的研究进展,总结不同金属催化剂在光热催化甲烷干重整中的应用,同时提出了光热催化甲烷干重整存在的一些挑战及展望。     

低浓度甲烷热氧化流向变换反应器的动态行为及余热回收研究（英文）

废弃煤矿的低体积分数甲烷(1%-3%)通常被直接排放到大气中,但其较高的升温潜势带来了严重的环境问题。在流向变换反应器中直接热氧化甲烷是一种有吸引力的解决方案,但潜在的爆炸和不稳定燃烧等风险限制了其应用。阐明低含量甲烷在流向变换反应器中热氧化的动力学行为是开发工业级反应器的基础。为此,采用数值模拟的方法分析了低含量甲烷热氧化流向变换反应器的自热操作边界,深入研究了热空气导出量对流向变换反应器行为的影响。结果显示,甲烷体积分数超过0.2%即可实现自热操作;甲烷体积分数从0.5%提升至3.0%,最高床温仍维持在1200℃左右。当甲烷体积分数超过0.5%,可以回收部分热量;相同甲烷含量条件下,最高床温随着热气抽出量的增加而增加;随着甲烷体积分数从0.5%提升到3.0%,允许导出的热空气从12.5%几乎线性地增加到32%。进一步研究发现,以30-50 s的时间间隔反向流动可以确保甲烷的完全转化和床温稳定。上述结果表明,甲烷体积分数在1%-3%时,采用热氧化处理可以实现余热回收;此外,通过调整换向时间和热空气导出量可以实现床层温度控制。     

室温光驱动甲烷活化

如何在较温和的条件下将甲烷转化为其它更有价值的有机衍生物,如醇、芳烃、长链烷烃和烯烃等,长期以来是催化、化学及化工领域的热点课题和难点课题之一。为了提高甲烷的转化效率,过去几十年里,研究人员不断开发新的催化剂和新的反应路径。与传统高温热催化方法相比,如果能利用自然界中丰富的太阳能驱动甲烷转化,将同时满足能源和环保两方面的要求,是各种新型非常规策略中比较令人期待的一种。本文从光催化材料的组成、结构及催化路线、催化机制等方面进行总结,对当前室温光活化甲烷分子的研究现状加以论述。     

三氯化铝—金属氯化物复合物催化苯的甲基化反应

1.前言 苯与甲烷通常是惰性很强的物质,尤其是在苯与甲烷之间,一般不容易发生化学反应。Olah曾报导,以HF-SbF_3为催化剂,苯可与甲烷直接发生甲基化反应而生成甲苯。但甲苯的收率仅为0.1％,且催化剂本身也有强烈的腐蚀性。Loffler等人以Ni/SiO_2为催化剂,在300℃下发现甲烷可与苯反应,但甲苯收率也只有约7％。 最近我们发现,无水三氯化铝及某些金属氯化物以适当的方式处理后所得到的复合物,可有效地催化苯与甲烷的反应,主要产物有甲苯和二甲苯等。实验结果表明,这些复合物对     

颗粒性甲烷单加氧酶分离纯化方法的研究进展

颗粒性甲烷单加氧酶(pMMO)是甲烷氧化菌的特征酶之一,在生物催化方面具有广泛的应用前景,但由于其内膜蛋白的性质以及纯化过程中的不稳定性,使其生物化学性质、金属活性位点等方面仍存在许多未知和争议.着重总结了颗粒性甲烷单加氧酶的分离纯化方法,并对其活性以及与甲烷氧化菌素-Cu(methanobactin-Cu)和其他物质之间的作用关系进行了概述,以促进颗粒性甲烷单加氧酶的深入研究和应用.     

纳米级PbCO3的制备与应用

PbCO3作为燃烧催化剂被广泛应用于推进剂中,但目前推进剂中使用的PbCO3颗粒尺寸大、粒度分布不均匀,严重地影响了固体推进剂的燃烧性能[1~3]。纳米粒子因其尺寸小,比表面积大,且随着粒径减小,比表面积急剧变大,活性中心数迅速增加,大大增强了纳米粒子的催化活性,使得各种纳米级     

NEPE推进剂固化交联的流变学研究

采用动态流变学方法研究了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的固化历程. 结果表明, 推进剂固化初期(黏流态)的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随时间增加缓慢增大, G′gel)缩短, 但推进剂在凝胶点和固化结束时的储能模量G′_gel(622~781 Pa)和G′_∞(831.1×10³~868.3×10³ Pa)的变化不大. 推进剂在固化初期(反应控制阶段)符合一级反应动力学关系, 推进剂的固化过程符合Hsich动力学模型, 由反应速率常数(k_c)、凝胶时间(t_gel)和特征松弛时间(τ)得到推进剂的表观反应活化能ΔE_c, ΔE_g和ΔE_τ分别为129.6, 122.1和120.6 kJ/mol.     

催化裂解甲烷制备氢气和碳纳米纤维

采用浸渍法制备了Ni/MgO与Ni/O-D(氧化金刚石)催化剂,分别研究了反应温度和空速对甲烷催化裂解转化率的影响,并利用XPS、SEM、EDS等测试技术对催化剂进行了表征. 结果表明,33Ni/O-D和41Ni/MgO分别在500与650 ℃能长时间维持其催化活性,前者在150 min内的甲烷转化率＞8%,后者则在120 min内的甲烷转化率＞25%;甲烷初始转化率随裂解反应温度升高而增大,但温度过高导致催化剂迅速失活;降低空速有利于提高甲烷的转化率,但却会降低氢气产量;甲烷裂解生成的碳产物形貌取决于载体和催化反应条件,较低温度(500和550 ℃)下,Ni/O-D表面的裂解碳呈现出纤维状,在650 ℃以上则表现为板结颗粒堆积并将Ni完全覆盖,但该温度下的Ni/MgO表面仍能形成碳纤维,并随空速降低存在直径增加的趋势.     

化学元素与航空航天

基于化学元素的视角，笔者总结了航空航天的推进剂、航空材料、能源、导航、生命保障系统等5个方面国内外的进展。航空航天的发展历程表明，高效环保的燃料、轻质高强的新材料、高功率密度的化学电源、更加精确的原子钟和可靠的生命维持系统，都需要化学元素的优化组合带来的新物质。     

RDX/BAMO推进剂结合能、力学性质和能量性能的分子动力学模拟

利用分子动力学方法研究了著名的含能材料环三亚甲基三硝胺(RDX)、3,3′-双-(叠氮甲基)-氧杂环丁烷(BAMO)和RDX/BAMO推进剂. 结果表明, BAMO与RDX(010)面之间分子相互作用最强, 其次是(100)和(001)面. 以对相关函数g(r)描述了RDX和BAMO之间的相互作用. 计算了RDX/BAMO推进剂的弹性系数、模量、柯西压、泊松比等性能. 结果表明, BAMO的加入能够改善RDX的弹性力学性能, 相对改善效应的顺序为(100)>(001)>(010). RDX/BAMO推进剂的能量性能结果显示, BAMO的加入降低了RDX的比冲, 但仍高于著名的双基推进剂的比冲.     

柠檬酸铋的热分解机理、 非等温反应动力学及其对双基推进剂燃烧的催化作用

用TG和DSC以及变温固相原位反应池/傅里叶红外光谱(RSFTIR)联用技术研究了柠檬酸铋的热分解行为, 提出了可能的反应机理, 并计算了主分解反应的动力学参数. 柠檬酸铋主分解反应的表观活化能和指前因子分别为213.82 kJ/mol和1016.48 s^-1. 将柠檬酸铋应用到双基推进剂配方中研究其对双基推进剂燃烧性能的影响, 结果表明, 柠檬酸铋对双基推进剂燃烧有良好的催化作用, 能显著提高双基推进剂的燃速, 降低压力指数, 特别是与少量炭黑(CB)复合后, 对双基推进剂燃烧的催化效果更好.