含能快遞

坎特伯雷大學研究了橫向和縱向自激熱聲振蕩的模態(tài)增長行為

在火箭發(fā)動機、燃氣輪機、沖壓發(fā)動機和航空發(fā)動機中經(jīng)常會產(chǎn)生自激振蕩，引起燃燒不穩(wěn)定問題，導致巨大危害。坎特伯雷大學將熱聲動力學耦合研究作為一種替代方法來預測和表征存在橫向和縱向燃燒不穩(wěn)定性的模態(tài)生長行為。結果表明，任何聲擾動的振幅都隨時間呈指數(shù)增長，直到增長速度受到某種耗散過程的限制。同時還研究了相互作用指數(shù)，時間延遲，比熱比和聲阻尼對自激振蕩產(chǎn)生的影響。將非定常放熱模型與壓力波動耦合，可以預測聲擾動的模態(tài)增長率，從而為深入了解燃燒室的穩(wěn)定性行為提供了一種新方法。

源 自：ZHAO Dan，GUAN Yi-heng.Characterizing modal exponential growth behaviors of self-excited transverse and longitudinal thermoacoustic instabilities.Physics of Fluids，2022，34（2）：024109.

巴黎薩克雷大學使用無量綱數(shù)對分布式燃燒的增益作用進行表征

固體火箭發(fā)動機中的凝相顆粒通常被認為是抑制燃燒不穩(wěn)定的阻尼項，然而鋁的分布式燃燒在一定程度上卻會導致燃燒不穩(wěn)定。巴黎薩克雷大學構建了分布式燃燒作為熱聲源的重要理論。這些新的理論發(fā)展是基于熱聲源的線性模型，且該模型已經(jīng)通過數(shù)值模擬進行了驗證。結果表明熱聲源依賴于4 個無量綱數(shù)（Sherwood 數(shù)，Stokes數(shù)，燃燒Strouhal 數(shù)，流動Strouhal 數(shù)）。并且分布式燃燒對于不穩(wěn)定的驅動作用來自兩個方面：蒸發(fā)液滴周圍的火焰動力學和液滴燃燒末端動力學，而發(fā)動機內的流場特性可能加速導致這種熱聲不穩(wěn)定性。該研究為深入了解鋁對于熱聲不穩(wěn)定現(xiàn)象的綜合作用打下了理論基礎。

源自：GENOT A.Aluminum combustion instabilities：Dimensionless numbers controlling the instability in solid rocket motors，Combustion and Flame，2021，232，111563.

印度馬德拉斯理工學院研究了聲振蕩對于推進劑燃速的影響

印度馬德拉斯理工學院通過實驗研究了聲壓振蕩對壓力指數(shù)（n）較低的含鋁推進劑和不含鋁推進劑平均燃速的影響。在0～17 Mpa 壓力范圍內，利用高壓實驗裝置，用高速相機拍攝并測定了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)平均燃燒速率。通過旋轉閥在燃燒室內產(chǎn)生不同頻率的壓強振蕩。結果表明，含鋁和不含鋁的推進劑燃速都有明顯提高，不含鋁推進劑和含鋁推進劑的最大燃速增大系數(shù)分別為1.27 和1.47，且不含鋁推進劑的火焰產(chǎn)生了極不穩(wěn)定的振蕩。

源自：KATHIRAVAN B，SENTHILAUMKR C，RAJAK R，JAYARAMAN K.Acoustic pressure oscillation effects on mean burning rates of plateau propellants，Combustion and Flame，2021，226：69-86.

清華大學基于壓強耦合響應研究了端燃發(fā)動機的燃燒穩(wěn)定性

長期以來，燃燒不穩(wěn)定性一直是固體火箭發(fā)動機面臨的嚴重問題之一。清華大學提出了一種基于壓力耦合響應函數(shù)的燃速模型，用于描述AP-HTPB 復合推進劑顆粒在固體火箭發(fā)動機中的燃燒行為。利用氣相控制方程的源項，成功地將該模型應用于軸對稱內彈道仿真，利用自制的高階數(shù)值求解器實現(xiàn)了推進劑燃燒與聲壓關系的預測。縱向模式下的熱聲燃燒不穩(wěn)定性是由施加在穩(wěn)定流上的燃燒速率脈沖觸發(fā)的。此外還討論了幾種因素對不穩(wěn)定癥狀產(chǎn)生的影響。結果表明，壓力耦合響應函數(shù)、壓力指數(shù)、推進劑的反應熱和燃燒氣體的比熱比對壓力振蕩生長過程有明顯的促進作用，而燃燒速率脈沖的大小和施加區(qū)域對壓力振蕩生長過程的影響較小。

源自：JI Shi-xiang，WANG Bing，ZHAO Dan.Numerical analysis on combustion instabilities in end-burning-grain solid rocket motors utilizing pressure-coupled response functions，Aerospace Science and Technology，2020，98，105701.

西北工業(yè)大學提出模擬固體推進劑燃燒響應的等效線性系統(tǒng)方法

在固體火箭發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定性研究中，固體推進劑燃燒響應的建模和分析是一項艱巨的任務。西北工業(yè)大學建立了一種基于傳遞函數(shù)的推進劑燃燒響應預測方法，對固體推進劑的燃燒響應進行建模。首先通過CFD 計算固體推進劑在某個脈沖壓力激勵下的瞬態(tài)燃燒過程；然后，將燃燒過程作為黑盒處理，從CFD 結果中得到燃燒過程的傳遞函數(shù)；最后，基于傳遞函數(shù)對燃燒響應進行預測和分析。結果表明利用該方法計算的推進劑燃面溫度響應以及燃速響應與CFD 計算結果誤差小于3%，在保證計算精度的同時大大提升了計算速度。此外，還提出了一種采用雙傳遞函數(shù)的新方法進一步確保計算精度。該方法在模擬和預測燃燒不穩(wěn)定性方面顯示出了巨大的優(yōu)勢和潛力。

源 自：LV Xiang，ZHANG Meng，AO Wen，et al.AP/HTPB combustion response simulation with a new equivalent linear system method，Combustion and Flame，2023，247，112486.

南京理工大學研究了固體推進劑在電能刺激下的可控點火、燃燒和熄滅特性

南京理工大學研究了HAN 基固體推進劑在不同電壓、初始溫度和壓力下的著火、燃燒和熄滅特性。結果表明，電壓、初始溫度和壓力的增加提高了燃燒速率、質量損失和滅火延遲時間，同時降低了點火延遲時間、點火所需能量和電解質量比。在實驗結果的基礎上，分析了推進劑從著火到熄滅的過程，提出了電化學分解過程中NH3OH+中N─OH 單鍵的斷裂是影響ECSP 著火的關鍵步驟。電解反應而非熱解反應對ECSP 實現(xiàn)可控燃燒起著重要作用。

源自：BAO Li-rong，WANG Hui，WANG Zhi-wen，et al.Controllable ignition，combustion and extinguishment characteristics of HAN-based solid propellant stimulated by electric energy［J］.Combustion and Flame，2022，236，111804.

四川大學和西北工業(yè)大學研究人員制備了一種具有高能量釋放和高柔韌性的導電薄膜

隨著電子技術的發(fā)展，隨之而來的信息安全問題也開始引起人們的關注?；诤懿牧系乃矐B(tài)電子技術，可以從硬件層面對敏感電子器件進行永久性破壞，可以有效解決隨之而來的信息安全問題。四川大學研究人員將負載單壁碳納米管（SWNTs）的高能離子液體和氧化銅功能化多壁碳納米管（MWNTs）組裝在一起，制備了一種柔性導電高能薄膜。所獲得的柔性導電高能薄膜具有良好的導電性、高能量釋放和高柔韌性。實驗證實，柔性導電高能薄膜可以滿足低電壓工作和高電壓自毀的要求，能夠替代傳統(tǒng)電子器件中的電路。所制備的瞬態(tài)芯片可以在10 ms 內響應，并在0.7 s 內完全自毀。

源 自：WANG Yu-tao，MA Zhong-liang，LIU Pei-jin，HE Wei.Flexible conductive energetic film based on energetic ionic liquids and carbon nanotubes for information security transient electronics［J］.Chemical Engineering Journal，2023，473，144981.

浙江大學研究人員研發(fā)了推進劑燃燒金屬液滴多參數(shù)三維測量的高速離軸全息成像測試技術

為了深入揭示固體推進劑中燃燒金屬液滴三維運動演化規(guī)律，浙江大學研究團隊研發(fā)了25 kHz 高速離軸全息三維成像系統(tǒng)，與西北工業(yè)大學、湖北航天化學技術研究所合所，成功應用在了多型配方推進劑測試中，實現(xiàn)了高溫條件下多相多尺度金屬液滴、燃燒包絡火焰、凝相產(chǎn)物羽流的形貌、粒徑、三維位置與三維運動多參數(shù)動態(tài)可視化測量，顯著提升了在劇烈燃燒湍流與不均勻彌散介質條件下燃料微顆粒的成像測試能力，為固體推進劑精細化測量提供了一種新的手段。

源自：Wu Ying-chun，Lin Zhi-ming，Zhuo Zhu，et al.Particle burning behaviors of Al/AP propellant with high-speed digital off-axis holography，Proceedings of the Combustion Institute，2021，38（3），4401-4408.

南京理工大學研究了固體推進劑在發(fā)動機燃燒室中的非定常傳熱傳質機理

南京理工大學采用基于序列算法的程序生成了AP/HTPB 推進劑的微觀結構，并通過指數(shù)降壓環(huán)境來模擬固體火箭發(fā)動機（SRM）的實際工作狀態(tài)，研究了推進劑在SRM 燃燒室中的動力學不穩(wěn)定性和非定常傳熱傳質機理。研究發(fā)現(xiàn)，快速降壓和表面形貌的變化是引起燃燒波動的主要原因。此外，還計算了不同推進劑的淬火時間。研究表明推進劑內不同的AP 粒子位置分布也會引起淬滅時間的變化。

源自：CHEN Kai-xuan，YE Zhen-wei，YU Yi-zhe，et al.Unsteady heat and mass transfer mechanism in AP/HTPB propellant combustion under rapid depressurization，International Communications in Heat and Mass Transfer，2023，146，106949.

西北工業(yè)大學研究了直流電場控制固體復合推進劑的燃燒和團聚特性

西北工業(yè)大學使用直流電場來控制固體復合推進劑的燃燒和團聚特性，在正向和反向電場電壓范圍（-5～5 kV）下，系統(tǒng)考察了推進劑燃燒速率、鋁團聚過程、CCPs 粒度分布和燃燒效率。研究發(fā)現(xiàn)，隨著電場電壓的升高，推進劑的燃燒速度和燃燒效率均有所提高，而鋁的團聚程度有所降低，導致CCPs顆粒尺寸減小。提出了電場改變推進劑燃燒的物理機制，電場的引入可以通過粒子電荷加速、瑞利破碎和離子激發(fā)等方式產(chǎn)生深遠的影響。通過施加電場，可以在不改變推進劑配方的情況下通過電場調節(jié)固體復合推進劑的燃燒和團聚特性。

源自：AO Wen，WEN Zhan，LIU Lu，et al.Controlling the combustion and agglomeration characteristics of a solid composite propellant via a DC electric field.Aerospace Science and Technology，2022，128，107766.