用灵敏度法简化化学反应动力模型

介绍了用于简化化学反应动力模型的灵敏度方法的基本思想与具体方法，然后用该方法来对两个化学反应实例：甲醛氧化反应和一氧化碳／氢气在空气中燃烧的化学反应进行简化，均得到了比较好的结果。     

Ti/ZrO_2界面反应研究

借助DSC、SEM分析 ,分别对Ti ZrO2 体系、Ti Al ZrO2 体系、Ti B Al ZrO2 体系中Ti和ZrO2 的界面反应进程及初始反应温度进行了研究。结果发现 :随着Al、B及微量添加剂的加入 ,Ti和ZrO2 的初始反应温度逐步升高 ;Ti Al ZrO2 和Ti B Al ZrO2 体系与Ti ZrO2 体系相比较 ,Ti和ZrO2 初始反应温度分别提高近 5 0℃和70℃ ,从而弱化了Ti和ZrO2 型壳材料之间的界面反应     

Ti2SnC的合成及其反应机制的研究

采用常压烧结技术,分别对Ti/Sn/C和Ti/Sn/TiC两种配料,在950～1250℃温度范围、保温15～360 min,真空条件下进行烧结.结果表明,两种配料均在1200℃短时间内合成了高纯度Ti2SnC粉.利用X射线衍射(XRD),能量色散谱仪(EDS)及扫描电镜(SEM)对Ti2SnC粉末进行了表征,并对Ti2SnC的形成机制进行了分析.所制备的Ti2SnC为片状颗粒,表面光滑,颗粒尺寸小于10 μm,厚度约为1～2 μm.Ti2SnC的形成机制是,在Ti-Sn-C反应系统中,Ti和Sn先反应形成Ti-Sn化合物;然后是Ti和C反应形成TiC;最后,Ti-Sn化合物和TiC反应形成Ti2SnC.此反应机制进一步由Ti-Sn-TiC反应系统验证.     

三维网络碳化硅多孔陶瓷的制备

以中间相沥青添加55%(质量分数,下同)的Si粉混合物为原料,制备了含Si的炭泡沫模板。在高温反应烧结炉中,氩气气氛下1500℃保温1～6h,结合反应烧结工艺制备了碳化硅多孔陶瓷。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对碳化硅多孔陶瓷的微观形貌、物相组成进行了观察,并对熔融Si与C的反应机理进行了探讨。结果表明:碳化硅多孔陶瓷的微观结构与炭泡沫模板的微观结构一致,烧结温度1500℃下,随着保温时间的延长,多孔陶瓷的弯曲强度先增大后减小,而孔隙率先减小后增大;在保温4h的条件下制备的碳化硅多孔陶瓷主要由β-SiC相组成,最大弯曲强度为26.2MPa,对应的孔隙率为45%。内部熔融的Si与外部熔融的Si同时与C反应生成SiC,最后两者结合在一起形成致密的SiC多孔陶瓷。     

RP-3航空煤油模拟替代燃料的化学反应详细机理

在化学激波管中对RP-3航空煤油的着火特性进行了实验测量,获得了多工况下RP-3航空煤油的着火延迟时间.根据RP-3航空煤油的化学组成及物理特性,提出了由体积分数分别为0.65,0.1,0.25的正癸烷、甲苯与丙基环己烷3种组分组成的模拟替代燃料,并形成了该模拟替代燃料的化学反应详细机理.采用该化学反应详细机理对该模拟替代燃料在化学激波管中多工况下的着火特性进行了数值计算,并与实验数据进行了对比分析.结果表明:在不同压力与当量比下,RP-3航空煤油着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈线性关系,并且随着火温度与压力的升高以及当量比的降低,着火延迟时间逐渐缩短;同时,在各工况下采用该化学反应机理计算得到的该模拟替代燃料着火延迟时间与RP-3航空煤油着火延迟时间的实验值吻合良好.      

再入钝锥体烧蚀热防护内部热响应的数值仿真

研究了烧蚀热防护系统内部热响应的计算模型和计算方法.采用碳化层-热解面-原始材料层模型,建立碳基材料内部热响应物理模型和数学模型,利用有限元法分析和计算再入目标热防护系统轴对称内部热响应.着重研究和分析了轴对称烧蚀过程中热解气体质量流率计算方法和传热机制.将热解气体与碳化层之间的对流换热处理为源项,通过保证刚度矩阵和形函数矩阵的正定对称性可以加速温度场计算收敛.计算表明:热解气体的质量流量主要由厚度方向构成,占80%以上;头部驻点附近最大烧蚀厚度接近10mm,需要采用抗烧蚀能力强的碳-碳材料,身部烧蚀量小于2mm,可以采用密度较小的碳-酚醛材料.      

RP-3航空煤油燃烧特性及其反应机理构建综述

目前耦合航空煤油多步燃烧反应机理的数值模拟计算已引起学者们的重视,燃烧反应机理的构建已成为研究热点。详细介绍了国内外关于航空煤油模拟替代燃料的选取、化学反应动力学模型构建和简化、着火延迟时间和层流燃烧速度等的实验规律。依据国外研究进展,指出了中国在国产RP-3航空煤油燃烧反应机理研究方面应从基础研究做起,全方位、多维、立体地合作开展相关研究,主要包括:国产RP-3航空煤油化学动力学模型的建立、低温高压工况条件下航空煤油与模拟替代燃料的基础实验研究与模型燃烧室研究,以期丰富相关研究成果,推进航空发动机的高质量发展。     

Effects of chemical energy accommodation on nonequilibrium flow and heat transfer to a catalytic wall

The accurate prediction of the aeroheating performance of hypersonic vehicles requires more detailed modeling of the catalysis process, rather than merely employing a catalytic coefficient. In this paper, the theoretical modeling, as well as the direct simulation Monte Carlo method,is used to preliminarily study the incomplete chemical energy accommodation effects, that is, only a part of the potential energy released in the heterogenous recombination reaction is transferred to the surface, whil...     

原位聚合法制备多壁碳纳米管-聚对苯撑苯并双噁唑纳米复合材料

采用强氧化性酸处理多壁碳纳米管(MWNTs),形成官能化的多壁碳纳米管(FMWNTs),用傅立叶红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)对处理前后MWNTs的表面官能团进行了分析,并利用原位聚合法成功制备了FMWNTS-PBO纳米复合材料。结果表明,碳纳米管经过酸处理后,表面含有较多羰基和羟基的极性官能团,FMWNTs-PBO纤维的钩接强度比同条件下PBO纤维的钩接强度高出30%。文中给出了FMWNTs和PBO低聚物的聚合机理。     

Standing window of oblique detonation with pathological behaviour

Standing of an Oblique Detonation Wave (ODW) on a wedge within combustor is the prerequisite of thrust generation for ODW engine which is regarded as a novel and conceptual propulsion device with hypersonic flight Mach number. Usually a standing window of ODW is defined as the wedge angle ranged from the ODW detached angle from wedge (upper limit) to the angle that a Chapman-Jouguet (CJ) detonation occurs (lower limit). For pathological detonation cases, however, the CJ detonation cannot be achieved, and thus the lower limit of the standing window of ODW should be revisited. In present study, two types of reactions in hypersonic incoming flow that include the behavior of pathological detonation, that is, the single-step irreversible reaction with mole variation and the two-step irreversible reactions with exothermic process followed by endothermic process, have been used for studying standing behavior of ODW. The steady detonation polar analysis of ODW is carried out for both reaction systems. The results reveal that the reaction with more mole decrement and the reactions with stronger endothermic process show the pathological detonation feature and therefore modify the lower limit of standing window of ODW. Three equivalent parameters are proposed to quantitatively measure the standing window range of ODW from points of view of thermodynamics, Mach number of incoming flow and heat effect of reactions. It is found that the standing window of ODW is determined by the specific heat ratio, the overdrive degree of detonation and the endothermic level of the hypersonic incoming flow, regardless of whether the detonation is pathological or not.