C2H4-O2混合气体直接起爆的临界能量

主要基于化学动力学和Ng模型,对C2H4-O2混合气体的爆轰胞格尺寸进行预测;结合Lee表面积能量模型,预测物质在不同初始压力和化学当量比的条件下,直接起爆引起球面爆轰的临界起爆能量。直接起爆实验主要采用高压电点火提供起爆能量,起爆能量通过放电过程中电流的输出信号确定。结果表明,理论预测与实验值较吻合。首先,通过化学动力学计算得出ZND模型的爆轰参数,利用Ng模型得出爆轰胞格尺寸与ZND诱导区长度之间的比例因数A在不同初始压力与当量比的条件下分别为:A=43.815(1+p1/p0)-0.123 71和A=8.531exp(φ/3.135)+28.644,在此基础上对爆轰胞格尺寸进行定量预测。胞格尺寸的理论预测与实验结果吻合。其次,把爆轰胞格尺寸作为中间特征参数并结合Lee的表面积能量模型,提出可以预测临界起爆能量的定量模型,并得出C2H4-O2混合气体直接起爆的临界起爆能量与初始压力和化学当量比的参量拟合关系分别为Ec=0.332(p1/p0)-2.017和Ec=exp[3.951(φ-1.401)2-1.9]。     

碳氢燃料空气混合物无约束起爆临界起爆能估算

本文在矩形激波管内和无约束条件下分别测定了不同当量比的丁烷和空气混合物的临界起爆能，并利用Ｒａｍａｍｕｒｔｈ提出的爆炸长度的概念，推导出可以很方便的由平面起爆估算无约束起爆临界起爆能的公式。根据此式估算的起爆能结果与实验结果吻合较好。     

气相爆轰波临界直径的实验研究

作者分别用圆形和方形爆轰管,通过改变惰性气体的比例和圆锥管道的锥角,对H2-O2和C2H2-O2系统进行了爆轰临界直径的实验研究,得到了不同稀释浓度下方管中爆轰波熄灭的临界直径,验证了Mitrofanov.V.V.和Soloukhin,R.I.以前得到的结果（dc/=10）,也得到了圆锥管道中不同锥角对临界直径的影响（dc/-）,并用流管理论对实验结果作了初步的分析。     

液体碳氢燃料云雾爆轰特性的实验研究

采用升降法和烟迹技术在立式激波管中分别实测了液态燃料（环氧丙烷、硝酸异丙酯、己烷、C5~C6、庚烷、癸烷）与空气混合物直接起爆的临界起爆能和胞格尺寸。数据表明,气液两相云雾爆轰的临界起爆能与当量比呈U形曲线关系,这与气相爆轰得到的结论是一致的;临界起爆能的最小值并不是对应于等化学当量的混合物而是偏向于富燃料;根据三波点运动的烟迹记录,分析了云雾爆轰作用机制,认为液滴的碎解、汽化过程以及燃烧区前导是控制气液两相云雾爆轰的主要步骤。此外,还测定了无限空间下可燃气云的临界起爆能,并将激波管内得到的临界起爆能数据外推到无约束气云的临界起爆能,理论推算结果与实验值吻合较好。     

几种燃料云雾爆轰临界起爆能的研究

采用自行设计的立式激波管 ,测定了几种燃料与空气混合物不同当量比时的临界起爆能 ,并且从理论上将激波管内得到的起爆能数据外推到无约束条件下的临界起爆能 ,理论结果与实验值吻合较好。这一结果对预防意外爆炸事故的发生以及研究其在军事上的应用具有重要的参考价值。     

可爆性气体爆炸极限和爆燃转变成爆轰的研究

我们成功地研制了长为6.6m、内径为100mm的柱形爆炸激波管。利用此激波管我们研究了氢气和氧气混合物的爆炸特性。研究表明:氢气和氧气混合物的可爆性极限为25％H2至84％H2（体积比）;混合物起爆的临界初始压力P0c近似与混合物的浓度无关。我们还用石英传感器技术测量了混合物从爆燃转变为爆轰的过程（DDT）,确定了爆炸速度、爆炸压力与混合物初始压力P0的关系。爆燃波速度D和压力P快速增加,并且DG0（声速）时,爆燃波能转变成爆轰。爆燃波速度D和压力P衰减时,爆燃波将熄灭。氢氧混合物浓度接近上限时,爆燃向爆轰转变时的爆轰呈过激励状态,然后逐渐趋于正常爆轰。C-J理论可近似预估气体爆轰参数。     

燃料-空气云雾爆轰的直接引爆实验研

在直径240mm的立式激波管中环氧丙烷(PO)、正己烷、癸烷分别与空气混合进行了直接起爆,测定了不同燃料、不同当量比的云雾直接引爆的临界起爆能。实验发现,当PO 空气混合物、正己烷 空气混合物及癸烷 空气混合物的当量比分别为1.05、1.12及1.15时,其临界起爆能均最小;三种混合物的可爆下限当量比分别为0.47(质量浓度4.23%)、0.75(质量浓度5.29%)及0.89(质量浓度5.8%)。实验表明,在本实验条件下,三种燃料与空气混合物的云雾都容易在较大当量比范围内引发爆轰并实现爆轰波稳定传播。     

圆柱形爆轰波的二维数值模拟

基于带化学反应的二维Euler方程,对圆柱形爆轰波的直接起爆和传播过程进行了二维数值模拟研究,拟分析起爆条件和初始压强对圆柱形爆轰波形成和传播的影响。研究发现,圆柱形爆轰波起爆成功向外传播的过程中,新的三波结构的生成标志着爆轰波进入稳定传播阶段。在起爆能量足够的情况下,起爆半径(曲率)的大小决定着三波结构初始形成时的数目和传播半径,起爆压强对其基本不产生影响;起爆半径大(曲率小)时,三波结构初始形成时的传播半径大、数目多,圆柱形爆轰波进入稳定传播阶段的传播距离长;数值模拟中,初始压强的提高,有助于圆柱形爆轰在较短的传播距离内进入稳定传播阶段。     

用环形激波聚焦实现爆轰波直接起爆的数值模拟

利用基元反应模型和有限体积法对环形激波在可燃气体中聚焦实现爆轰波直接起爆进行了数值模拟。研究结果表明，标准状态下的氢气-空气混合气体在马赫数为3.1以上的环形激波聚焦产生的高温高压区作用下会诱发可燃气体的直接起爆形成爆轰波，爆轰波与激波和接触间断相互作用产生了复杂的波系结构；爆轰波爆点位置在对称轴上并不是固定的点，而是随着初始激波马赫数的变化而发生移动；可燃气体初始温度和压力对起爆临界马赫数都有影响，但是初始温度的影响大得多。     

初始压力和狭缝宽度对毫米量级狭缝内爆轰起爆距离的影响

为获得狭缝内爆轰起爆距离的影响因素,分别在高度为1.0 mm,宽度为10、20、30 mm的狭缝爆轰管内,对不同初始压力下(p₀=5.0~50.0 kPa)等当量比的乙烯/氧气预混气体进行了单次爆轰性能实验研究。根据烟迹法、高速摄影图片判定起爆位置,分析了初始压力和狭缝宽度对爆轰起爆距离的影响。结果表明:(1)p₀=21.0~30.0 kPa时,起爆距离随着狭缝宽度的增大而逐渐缩短;(2)p₀=35.0~42.5 kPa时,起爆距离随着狭缝宽度的增大先缩短后增大,在p₀=45.0~50.0 kPa时起爆距离随着狭缝宽度的增大基本保持不变;(3)3种狭缝宽度下,量纲一起爆距离随量纲一初始压力的变化曲线差异较大。     

氩气对乙炔预混气爆轰不稳定性的影响及量化分析

为定量研究氩气对预混气爆轰不稳定性的影响,在管径为50.8、63.5 mm的管道内对未稀释及氩气稀释(氩气的体积分数为50%、70%、85%)的C₂H₂-O₂预混气进行了实验研究和量化分析,通过烟膜轨迹获得了不同初始压力下各种预混气的爆轰结构。对烟膜图像进行数字化处理,得到了氩气稀释下C₂H₂-O₂预混气爆轰轨迹的不规则度表征:轨迹间距的柱状图、标准差曲线、自相关函数。结果表明:随着氩气体积分数的升高,三波点轨迹愈加规则,不稳定性在爆轰自持传播过程中逐渐失去主导作用。稀释后预混气爆轰轨迹间距的柱状图和自相关函数的峰值和分布离散情况基本一致,与标准差分布一致。C₂H₂-O₂-85%Ar、C₂H₂-O₂-70%Ar、C₂H₂-O₂预混气的柱状图主胞格尺寸占比分别为33%、23%、20%,标准差分别为2.66~6.60 mm、5.37~10.96 mm、27.63~36.67 mm,自相关函数的第1个最高峰值分别高于其他峰值1/3倍、1/6倍、1/7倍。通过分析标准差数据,拟合得到氩气的体积分数与不稳定度的多项式函数,为选取不稳定度和氩气稀释浓度提供了依据。     

NUMERICAL ANALYSIS OF LAMINAR MIXED CONVECTION HEAT TRANSFER OF THE Al2O3–H2O NANOFLUID IN A SQUARE CHANNEL

Journal of Applied Mechanics and Technical Physics - In this study, the Al2O3–H2O nanofluid flow through a duct with a square cross section under a constant heat flux is simulated using a...     

Supersonic H2-air combustions behind oblique shock waves

In order to study the mechanisms of initiation and stabilization of H₂-Air combustions (stoechiometric mixture initially atT ₀=293 K andp ₀=0.5 bar) in supersonic flow conditions behind an oblique shock wave (OSW), an original technique is used where OSW is generated in this mixture by the lateral expansion of the burnt gas behind a normal CJ gaseous detonation propagating into a bounding reactive mixture. Four Mach numberM of propagation of OSW are considered in the study, namelyM=7.7-6.1-4.4 and 3. Depending on the Mach numberM and inclinaison angle of OSW different regimes of combustion may occur in the driven mixture. For high values ofM (6.1 and 7.7) delayed steady overdriven oblique detonation waves (SODW) were obtained with a near CJ detonation wave as the critical regime. It was found that SODW obtained correspond quite well to prediction of the polar method. When thermal conditions behind the OSW are lower, either for high Mach number 6.1 and 7.7 for smaller angle than the previous case, or for lower Mach number, 4.4 and 3, the flame initiated at the apex is stabilized as a turbulent oblique flame behind the OSW. With much lower conditions, no combustion appears in the H₂-Air mixture.     

Crystalline phase of Y_2O_3 :Eu particles generated in a substrate-free flame process

In this study, factors affecting the crystal structure of flame-synthesized Y 2 O 3 :Eu particles were inves- tigated, especially the particle size effect and its interaction with Eu doping concentration. Polydisperse Y 2 O 3 :Eu (size range 200 nm to 3 m) powder samples with Eu doping concentrations from 2.5 mol% to 25 mol% were generated in either H 2 /air or H 2 /O 2 substrate-free flames. The crystal structure of the powder samples was determined by powder X-ray diffraction (XRD), which was complemented...     

氢氧混合气体爆轰波的真实化学反应模型数值模拟

采用高精度的ENO格式和基于基元化学反应的真实化学反应模型求解氢氧混合气体一维爆轰波的精细结构。采用直接起爆方法得到稳定传播的爆轰波 ,计算的爆轰波阵面参数和实验相当符合。对爆轰波反应区化学反应的研究表明 ,参与反应的不同组分具有不同类型的变化特征。网格尺寸影响的研究表明 ,计算结果的精度随着网格尺寸的增加而增加 ,并能保持较好的收敛性。移动网格研究结果表明 ,网格运动速度和爆轰速度接近时 ,两者的相互作用对计算结果产生一定影响。     

不同晶型CL-20热分解反应机理计算分析

基于反应力场,采用NPT、NVT系综和Berendsen方法,对ε-、β-和γ-CL-20超晶胞在不同温度下的热分解反应过程进行分子动力学计算。结果表明:3种晶型CL-20的初始分解路径均是五元环和六元环中的N-NO₂键断裂生成·NO₂自由基,生成的主产物包括N₂、H₂O、CO、CO₂、NO₂、NO₃、HNO₂、HNO₃、N₂O₅、N₂O₂和NO等。相同晶型的CL-20发生热分解生成的主产物的反应速率常数随温度的升高而增大。     

惰性气体对C3H8可燃下极限的影响

为探究CO₂、N₂和Ar对C₃H₈可燃下极限的影响,在5 L爆炸容器中测定了C₃H₈在O₂/CO₂、O₂/Ar、O₂/N₂三种气氛下的可燃下极限。首先分析了稀释气浓度、稀释气种类和氧气浓度对C₃H₈的可燃下极限的影响。结果表明,在O₂/CO₂气氛下,稀释气浓度变化对C₃H₈的可燃下极限影响最大,对O₂/Ar的影响次之,对O₂/N₂的影响最小。在相同稀释气浓度条件下,CO₂对C₃H₈可燃下极限的影响最大,N₂的影响次之,Ar的影响最小。随着O₂浓度的上升,O₂/CO₂气氛的可燃下极限出现较为明显的下降,O₂/N₂和O₂/Ar的氛围的可燃下极限平缓上升。通过建立能量平衡方程分析了稀释气的比热和辐射效应对可燃下极限的影响。结果表明,混合气比热的改变是C₃H₈可燃下极限改变的主要原因,辐射热损失是影响可燃下极限的重要因素。