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纳米铝粉(ANPs)燃烧研究最新进展
2019年01月29日 发布 分类:技术前沿 点击量:787
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今年1月,哈尔滨工程大学航建学院刘平安副教授、刘俊鹏博士和兼职教授王孟军合作的论文《纳米铝颗粒的点火与燃烧:反应分子动力模拟研究》在燃烧权威期刊《Combustion and Flame》上发表。

 

Combustion and Flame》期刊(IF-4.494,JCR一区)由ELSEVIER出版,是国际燃烧学会会刊,专注报导国际上燃烧基础研究的最新进展特别是燃烧反应化学动力学,被公认为是燃烧学领域的国际顶级期刊。论文发表表明该论文在纳米颗粒燃烧机理方向的研究得到了国际学术界的认可,代表了前沿水平。

 

Al nano-sized particles (ANPs) 纳米铝粉ANPs常被加入微米铝粉以提升固体推进剂的燃烧性能

 

论文主要研究对象为火箭动力燃料纳米铝颗粒的燃烧。与微米铝颗粒相比,纳米铝颗粒燃烧以其独特的物化特性,可最大限度提高固体推进剂的性能。但过高的反应活性使得纳米铝颗粒在制造后往往覆盖氧化层,带有氧化壳层的纳米铝颗粒燃烧是一个既普遍又复杂的问题。近20年间,多位国际学者及学术团队展开深入研究,形成壳层碎裂燃烧模型和质量扩散控制燃烧理论两个学派,但纳米铝颗粒的点火燃烧机理在学术界依然没有定论。

 

刘平安所在科研团队应用分子动力模拟的方法,从纳米、飞秒尺度研究铝颗粒燃烧过程和各组分热动力行为,并首次考虑辐射传热对铝颗粒传热影响。论文结果表明,氧化壳层并没有在铝核熔化时瞬间碎裂,点火阶段是一个由内外组分扩散所主导的过程。氧化层薄厚不同的纳米铝颗粒遵循不同的应力传播规律。氧化层区域的铝氧比例是影响外界氧气分子扩散速率的关键因素。

 

论文成果为扩散主导燃烧学派提供了有力的证据,具有重要的学术价值,并指导了纳米铝基金属燃料的研制与应用。目前,团队铝基金属燃料发动机已经试验成功。

 

参考来源:工学新


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