导读:本文包含了镁基水反应金属燃料论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:无人水下航行器,铝基水反应金属燃料,动力系统,建模与仿真
镁基水反应金属燃料论文文献综述
路骏,韩勇军,马为峰,高育科,郭兆元[1]（2016）在《铝基水反应金属燃料动力系统建模与仿真》一文中研究指出铝基水反应金属燃料动力系统采用高能量密度燃料,可大幅提高无人水下航行器的航程,是极具潜力的新型水下能源动力系统。文中分析了铝基水反应金属燃料动力系统工作原理,建立了全系统的性能计算模型,提出了该模型的求解方法,利用模型计算了系统关键节点的热力工作参数,获得了关键节点的热力工作参数和设备性能参数对系统热效率的影响规律。仿真结果表明,铝基水反应金属燃料动力系统比锂电池等目前常用的水下能源动力系统具有显着优势,且通过优化其热力工作参数,可进一步提高铝基水反应金属燃料动力系统的热效率。(本文来源于《鱼雷技术》期刊2016年03期）
高明,郭晓燕,邹美帅,杨荣杰[2]（2015）在《铝/镁基水反应金属燃料的燃烧特性研究》一文中研究指出为了探索在水冲压发动机中高金属含量铝/镁合金水反应金属燃料的稳态燃烧,开展了其一次燃烧和二次燃烧实验研究,其中铝/镁合金含量达到80%。采用氧弹量热仪收集一次燃烧固相产物,并将一次燃烧固相产物置于水蒸气高温管式炉中模拟二次燃烧。采用TGA对铝、镁和铝/镁合金进行了热性能分析,并采用XRD,SEM及化学分析方法对铝/镁合金和推进剂的一、二次燃烧固相产物进行了表征。结果表明,铝/镁合金的启动氧化温度530℃优于镁的600℃,铝/镁合金在第二阶段的氧化性能优于铝的。铝/镁合金为Mg17Al12,一次燃烧固相产物中主要存在Mg Al,Mg2Al3,Mg Al2等合金相和Mg O,在二次燃烧的固相产物中有Mg O,Al和Al2Mg O4,其中剩余Al的含量随着管式炉温度增大先增大后减小。分析认为铝/镁合金在燃烧过程中镁先行发生了反应,而后其中的铝才发生反应。(本文来源于《推进技术》期刊2015年04期）
黄海涛[3]（2015）在《高能镁基水反应金属燃料推进剂研究》一文中研究指出水冲压发动机是超高速鱼雷的巡航动力推进系统，采用高能水反应金属燃料作为燃料，利用海水作为氧化剂，具有很高的比冲和推力，是未来超高速水中兵器的最佳动力装置。水反应金属燃料的能量在水冲压发动机的两次燃烧过程中释放出来，其高能量特性取决于配方中的高金属含量，但高金属含量加大了推进剂加工工艺的难度和限制了一次燃烧性能的提高，本文通过理论分析、工艺和燃烧性能调节，制备出高镁粉、镁铝合金粉含量的水反应金属燃料推进剂，并对推进剂的一次、二次燃烧过程进行分析，合理推断了水反应金属燃料的燃烧机理，为水反应金属燃料推进剂的性能调节提供理论依据和实验基础。本文通过工艺加工性能和燃烧性能优化筛选出镁基水反应金属燃料推进剂最优配方为Mg57%、AP28%、 GFP4%、粘合剂体系11%，3MPa燃速达21.3mm·s-1。利用热重分析仪对水反应金属燃料推进剂中的各固相组分进行了热性能分析，通过高压燃烧室及金属/高温水反应装置模拟了水反应的二次燃烧过程，利用SEM、EDS、XRD及化学分析方法对一次二次燃烧固相产物的形貌和组分进行分析，一次燃烧固相产物主要由Mg、MgO、MgCl2及C组成，二次燃烧固相产物只剩余了MgO组分。推测了两次燃烧过程存在的各基元化学反应，结果发现一次燃烧过程主要是C、CH4和Mg之间的竞争氧化反应，在二次燃烧过程中主要是Mg与水蒸汽的放热反应。将推进剂的能量计算分为两个过程，水反应金属燃料推进剂的总比冲由两个燃烧过程来决定。一次燃烧体系处于非化学平衡状态，将参与燃烧反应的那部分按照化学平衡来计算，未参加燃烧的物质通过吸收热量，使其与燃烧温度相同。二次燃烧过程的计算将一次燃烧产物与注入的水作为计算的起始状态。计算结果表明，金属粉含量和添加铝粉均能有效提高镁基水反应金属燃料的能量性能。为提高镁基水反应金属燃料推进剂能量，一方面在浇铸工艺前提下，铝粉的添加上限只有体系的10%，能量性能提高十分有限；包覆处理后的镁铝合金粉的添加量可达到体系的50%，对体系的能量性能提高幅度较大。另一方面，采用模压浇铸结合工艺，来将体系的固含量提高至90%，探索工艺参数对此工艺的力学性能影响规律，并研究了金属粉含量、粒度级配及添加合金粉对体系燃烧性能的影响，结果发现：金属粉含量不宜超过70%，提高小粒径的镁粉含量可改善体系的喷射效果，包覆后的镁铝合金粉替代镁粉含量不宜超过50%。镁铝基水反应金属燃料推进剂燃烧过程的研究，一次燃烧固相产物中主要含有MgO、Al12Mg17、AlMg、Al4C3、MgCl2和C，通过对比不同温度范围下各基元反应的氧化平衡常数来判定优先反应的组分，一次燃烧过程主要是C和Mg之间的竞争氧化反应，合金粉中的Al碳化有利一次燃烧放热；镁铝基水反应金属燃料二次燃烧凝聚相产物中主要含有MgO、MgAl2O4和Al，定量分析结果表明两次燃烧过程使合金粉中镁全部被氧化，铝的反应效率约为71.1%，热力学分析发现二次燃烧过程中碳与水蒸汽要在1000K以上才能自发进行，其他基元反应在800~3000K均可自发进行。通过高能球磨方法制备了活性镁粉和镁铝合金粉，表征了金属粉的形貌、物相及热氧化性能，对比了球磨粉与雾化粉在高温水蒸汽下的反应特性及不同高温的下的产物形貌，同时研究了镁铝合金粉高温水反应机理，并将活化后的金属粉添加入水反应金属燃料推进剂中进行燃烧性能的分析。结果发现，球磨过程破坏了金属粉原有的球型形貌，使得更多的活性金属裸露出来，粒径分布增大；在高温水反应中，球磨金属粉点火延迟时间短，反应活性和效率高；在高温水蒸汽氛围下，镁铝合金中的镁先与水反应生成氢氧化镁；剩余的铝与镁形成新的合金相（Al3Mg2、 AlMg），随着温度的升高而这部分合金相中的镁会继续进行反应形成氧化镁，有剩余单质铝存在；点火发生后，温度升高较快，这时合金中的部分铝也会进行反应，形成MgAl2O4。在水反应金属燃料推进剂中，添加球磨粉的体系比雾化粉体系的一次燃速和爆热提高明显，喷射效果也得到明显改善，球磨过程中添加催化剂可进一步改善推进剂性能，其中球磨添加催化剂镁铝合金粉体系燃速可达16.5mm·s-1，一次爆热达到6965.3kJ·kg-1，铝粉的反应效率达到88.6%。(本文来源于《北京理工大学》期刊2015-01-01）
高明[4]（2015）在《镁/铝基水反应金属燃料推进剂燃烧性能研究》一文中研究指出水冲压发动机是一种新型的先进动力装置,它只携带富燃的水反应金属燃料,采用外界的海水为主氧化剂。水冲压发动机的关键技术之一是研究和掌握水反应金属燃料与水的反应特性,其反应特性是该类发动机高效燃烧和高效能量转换的基础和核心。在国内外对镁基和铝基等金属燃料大量研究的基础上,为解决金属/水推进剂点火和燃烧困难等问题,为提高金属的反应速率和反应程度,本文以雾化镁/铝合金为研究对象,通过高能球磨工艺和低熔点金属Bi提高合金的水反应活性,并对镁/铝基水反应金属燃料的燃烧性能进行研究,分析了合金中镁和铝在一次燃烧和二次燃烧中的燃烧效率。具体内容如下:首先,研究了镁/铝合金水反应金属燃料的燃烧过程与机理。测定了水反应金属燃料的燃速、爆热和一次燃烧固相产物组成等,测量了二次燃烧固相产物的剩余铝含量。结果表明:水反应金属燃料中的镁/铝合金发生分步氧化,在一次燃烧中主要是合金中的镁发生了氧化反应,在二次燃烧中随着一次燃烧产物中镁的进一步氧化,其中的铝在镁发生氧化后才能更好地氧化。其次,本文通过高能球磨法和添加低熔点金属Bi高能球磨制备了高活性镁/铝合金,采用SEM、XRD、粒度分布、比表面积分析以及TGA等多种测试方法对镁/铝合金粉进行测试表征。结果表明:在高速转动的钢球撞击作用下,球形镁/铝合金破碎,粒径减小,镁/铝合金活性增强,高能球磨是一种有效提高镁/铝合金活性的方式;高能球磨时添加了低熔点金属Bi后,进一步提高了镁/铝合金的活性。再次,将制备的两种高活性镁/铝合金应用到水反应金属燃料中,研究了高能球磨镁/铝合金和添加Bi后高能球磨镁/铝合金在水反应金属燃料推进剂中的燃烧过程与机理。并在实验配方中添加氟化物来改善水反应金属燃料推进剂燃烧效果。结果表明:高能球磨制备的高活性镁/铝合金在水反应金属燃料的燃烧中具有更高的镁和铝燃烧效率,添加了低熔点金属Bi后镁和铝燃烧效率进一步提高,氟化物也能提高镁/铝合金水反应金属燃料中镁和铝的燃烧效率。最后,因为水反应金属燃料的物理性能直接影响到其燃烧效果、在放大实验中的表现、以及存放和储运安全。所以,本文研究了以上各组配方水反应金属燃料的密度、孔隙率、针入度、压缩强度等多项物理性能。结果表明:高能球磨组分密度较大,压缩强度高,金属添加剂Bi的添加对力学性能影响不大,但使得孔隙率变小;随着氟化物含量增大,氟化物组分的密度增大,孔隙率降低,但压缩强度先增大后减小,氟化物的添加有利于提高药柱的力学性能。(本文来源于《北京理工大学》期刊2015-01-01）
杨亚晶,何茂刚[5]（2012）在《镁基水反应金属燃料冲压发动机的工作特性》一文中研究指出针对水下高速航行器用镁基水反应金属燃料冲压发动机,设定了3种质量组分配比的燃料,结合热力计算和二维轴对称数值模拟研究其工作特性。其中,两进水口处观测到的漩涡预言了在燃料燃烧过程中引发热声振荡的可能性。在3种燃料发动机各自的有效水燃比范围内,通过数值模拟可知两次水燃比的分配直接影响发动机内的燃烧稳定性;总水燃比的增加会引发一个最大的比冲值,同时热效率和推进效率分别单调增加和降低。另外,数值模拟和热力计算结果均显示燃料中镁含量的增加有益于发动机比冲及热效率的增加。本研究中燃烧特性、比冲及效率等工作特性随发动机工况的变化规律特征,可指导发动机整体结构构型及总体性能优化的方向,同时可对发动机内潜在的热声振荡特性进行预估以便设计相应的抑制策略。(本文来源于《热能动力工程》期刊2012年02期）
杨栋,张炜,周星[6]（2012）在《镁基水反应金属燃料与水反应模型及数值分析》一文中研究指出为研究宽广温度范围内镁基水金属燃料/水反应特性,在总结国内外研究成果的基础上,建立了包含镁/水和碳/水两个主要反应的镁基水反应金属燃料/水反应模型,其中镁/水反应在不同温度段分别采用动力学和扩散分段控制,镁/水扩散燃烧模型考虑部分氧化镁在镁液滴表面凝聚;碳/水反应为反应动力学控制,反应动力学模型依据阿仑尼乌斯公式。采用数值分析方法,研究了水燃比和镁含量对燃料/水和镁/水反应特性的影响规律。研究结果表明:燃料/水反应特性的计算结果与实验值相符;在保证一定燃料自持燃烧温度的基础上,提高镁含量,选择合适的水燃比,有利于提高燃料/水的反应特性,促进燃料/水反应快速、充分的进行。(本文来源于《推进技术》期刊2012年01期）
黄海涛,邹美帅,郭晓燕,杨荣杰,杨威[7]（2011）在《水冲压用镁基水反应金属燃料一次燃烧固相产物及其与高温水反应研究》一文中研究指出本文通过高压燃烧室模拟一次燃烧环境收集了镁基水反应金属燃料推进剂的一次燃烧固相产物;利用金属/水反应试验装置研究了一次燃烧固相产物与水的高温二次反应,并收集了二次反应固相产物;采用SEM、EDS、XRD及化学分析方法对推进剂的固相燃烧产物进行了表征,TG-DTA对体系的热性能进行了分析。结果表明,一次燃烧固相产物中主要含有的MgO、Mg、MgCl_2的结晶水合物和碳及其化合物等;水蒸汽氛围下,一次燃烧产物发生了高温反应,碳及其化合物主要生成了气体产物,Mg、MgCl_2结晶水合物生成了MgO,二次燃烧产物中主要存在MgO。(本文来源于《中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集》期刊2011-09-15）
周星,张炜,柳先玮[8]（2011）在《配方参数对镁基水反应金属燃料/水蒸汽反应特性的影响》一文中研究指出采用可视化燃烧实验器模拟发动机的水蒸汽环境,用高速摄影拍摄燃料在水蒸汽中的燃烧过程,并用热电偶测温,研究了燃料配方参数对镁基水反应金属燃料/水蒸汽反应的影响规律。研究结果表明,镁基水反应金属燃料与水反应分快速反应和慢速反应两阶段,反应速率随时间和反应程度的增加而降低;镁基水反应金属燃料/水反应的快速反应时间和反应程度是表征燃料/水反应特性的两个关键参数;增加燃料的氧粘比和细镁粉含量、添加Fe类添加剂都可以提高燃料/水反应速率和反应程度,而增大镁含量会使燃料/水反应速率及反应程度降低。保证镁含量60%以上燃料的能量性能、工艺性能和力学性能的前提下,应尽量提高燃料氧粘比和细镁粉含量。(本文来源于《含能材料》期刊2011年01期）
周星[9]（2010）在《镁基水反应金属燃料与水反应特性研究》一文中研究指出水冲压发动机是一种新型的先进动力装置。它只携带富燃的水反应金属燃料,采用外界的水为主氧化剂。在水冲压发动机中,镁基水反应金属燃料首先发生自持燃烧,生成以镁液滴和镁蒸气、C和CH4为主的富燃高温燃气。从水下航行器外进入燃烧室的水经雾化蒸发后,与富燃燃气中的镁、碳及碳氢化合物等还原性物质反应,并放出大量的热,完成发动机中燃料的化学潜能向燃烧产物热能的能量转换。水冲压发动机的关键技术之一是研究与掌握水反应金属燃料与水的反应特性,其反应特性是该类发动机高效燃烧和高效能量转换的基础和核心。因此研究镁/水和镁基水反应金属燃料/水反应特性,提高两类反应的反应速率和反应程度具有重要意义。本文采用理论分析、实验和数值分析相结合的方法,依据水冲压发动机的工作过程,系统分析了镁基水反应金属燃料配方与其能量性能的关系,探讨了镁基水反应金属燃料的反应特性,运用热力学分析方法确定了燃料/水反应过程的主要反应。系统研究了低温Mg/H_2O反应特性和反应动力学,考察了体系温度、镁粒径和添加剂对Mg/H_2O反应特性的影响规律;系统研究了镁基水反应金属燃料在水蒸汽环境中的反应特性,考察了配方参数对燃料/水反应特性的影响规律;筛选出两类反应的高效催化剂,并探讨了催化机理;建立了基于动力学和扩散分段控制、考虑Mg/H_2O和C/H_2O两个主要反应的镁基水反应金属燃料与水反应模型,并进行了数值分析。本研究结果为水冲压发动机中镁基水反应金属燃料的高效、快速燃烧提供必要的依据和指导。镁基水反应金属燃料配方中镁含量越高,自持燃烧产物中活性镁含量越高,与水反应释放的能量越高,比冲越高。水冲压发动机应采用两次进水方式以保证发动机中燃料的高效、快速燃烧和发动机的高性能。镁基水反应金属燃料在水冲压发动机中分区燃烧:自持燃烧区的主要产物有H_2、MgO、大量未反应的气态及液态活性镁、C和少量碳氢化合物;一次水反应区中,Mg/H_2O反应生成MgO和H_2并放出大量的热,反应区温度迅速升高,高温有利于C/H_2O和碳氢化合物/H_2O反应生成CO及H_2;二次水反应区中少量的水与未反应完全的Mg反应,其余的二次进水吸热蒸发以增加气态工质的流量和提高燃烧产物的热能利用率,提高发动机比冲。综合分析结果表明,应该深入研究Mg/H_2O和C/H_2O反应特性,以提高镁基水反应金属燃料/水反应的反应速率和反应程度,从而提高水冲压发动机的燃烧效率。在30~85℃低温范围内,Mg/H_2O反应速率和反应程度较低,升高温度和添加高效催化剂有利于提高Mg/H_2O反应程度和反应速率。低温Mg/H_2O反应的表观活化能为77.99 kJ·mol-1,为一维扩散控制的反应,建立了该温度段的Mg/H_2O反应动力学方程。发现低温Mg/H_2O反应的高效催化剂为铵盐,其主要催化机理为通过去除Mg颗粒表面的Mg(OH)2来加速Mg/H_2O反应。催化剂改变了反应机理,即含催化剂的Mg/H_2O反应是反应级数为2的化学反应动力学控制反应。在600~900℃高温范围内,Mg/H_2O反应速率和反应程度显着高于低温反应的相应值。高温Mg/H_2O反应表观活化能为18.86kJ·mol-1,是反应级数为1的化学反应动力学控制反应,建立了该温度段的Mg/H_2O反应动力学方程。发现高温Mg/H_2O反应的高效催化剂为钴化合物,并探讨了催化机理。减小镁粉粒径和添加碳酸钴、钙钛矿型复合氧化物等可提高Mg/H_2O反应程度和反应速率,升高温度有利于Mg/H_2O反应高效、快速进行。研究发现,低温条件下和高温条件下Mg/H_2O反应的反应程度和反应速率存在巨大差异,而且反应机理不同,甚至该反应在不同温度段高效催化剂的类型和催化机理也有本质的差异。水蒸汽压强0.30~0.95MPa范围内,水蒸汽压强越高,燃料/水反应速率越低;燃料/水反应速率随燃料/水反应程度的增加而下降;燃料中镁含量增加,燃料/水反应程度和反应速率下降;增加燃料的氧粘比和细镁粉含量可提高燃料/水反应速率。灰色关联度分析结果表明;在镁含量固定和不考虑添加剂影响的前提下,燃料氧粘比和细镁粉含量对燃料/水反应速率的影响最大。添加LSCF、Co类和Fe类添加剂可提高燃料/水反应速率,其中Fe类添加剂效果最佳。建立了基于动力学和扩散分段控制、考虑Mg/H_2O和C/H_2O两个主要反应的镁基水反应金属燃料与水反应模型。模型依据在不同温度段Mg/H_2O反应控制因素不同的特点,在临界转换温度以下,Mg/H_2O反应速率用动力学控制方法计算;高于临界转换温度,Mg/H_2O反应速率用扩散控制方法计算。模型还考虑了部分气态氧化镁在镁液滴表面的凝聚对镁液滴蒸发的影响,耦合了反应动力学控制的C/H_2O反应。基于该模型的镁基水反应金属燃料/水反应特性数值计算结果与实验结果较为吻合,说明模型合理,计算精度较高,适用的配方范围和温度范围宽,可用于分析燃料配方参数和水冲压发动机工作参数对镁基水反应金属燃料/水反应特性的影响规律。基于镁基水反应金属燃料与水反应模型,采用数值计算方法,研究了水燃比、氧粘比和镁含量等参数对镁基水反应金属燃料/水反应特性的影响规律。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2010-10-01）
李是良,张炜[10]（2009）在《镁基水反应金属燃料的热分解性能》一文中研究指出采用热重-差热分析联用(TG-DTA)、差示扫描量热(DSC)、加压热重(PTG)等热分析方法,研究了镁基水反应金属燃料热分解反应的基本特性及其变化规律。研究发现,燃料热分解过程中先后发生AP分解反应、HTPB分解反应,氩气中不发生Mg的氧化反应;添加催化剂、减小AP粒度、增大氧化剂与粘合剂比例、增大细Mg粉含量等,可以降低燃料中AP的分解温度T,减小表观活化能Ea,增大反应速率常数k;减小AP粒度、增大氧化剂与粘合剂比例可以降低燃料中HTPB的分解温度,减小表观活化能Ea,增大反应速率常数k;随着压强增大,AP与HTPB分解失重速率增大、AP失重百分数增大、燃料热分解凝聚相产物质量百分数减少,压强对AP分解影响较大,对HTPB分解影响较小。(本文来源于《推进技术》期刊2009年06期）
镁基水反应金属燃料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了探索在水冲压发动机中高金属含量铝/镁合金水反应金属燃料的稳态燃烧,开展了其一次燃烧和二次燃烧实验研究,其中铝/镁合金含量达到80%。采用氧弹量热仪收集一次燃烧固相产物,并将一次燃烧固相产物置于水蒸气高温管式炉中模拟二次燃烧。采用TGA对铝、镁和铝/镁合金进行了热性能分析,并采用XRD,SEM及化学分析方法对铝/镁合金和推进剂的一、二次燃烧固相产物进行了表征。结果表明,铝/镁合金的启动氧化温度530℃优于镁的600℃,铝/镁合金在第二阶段的氧化性能优于铝的。铝/镁合金为Mg17Al12,一次燃烧固相产物中主要存在Mg Al,Mg2Al3,Mg Al2等合金相和Mg O,在二次燃烧的固相产物中有Mg O,Al和Al2Mg O4,其中剩余Al的含量随着管式炉温度增大先增大后减小。分析认为铝/镁合金在燃烧过程中镁先行发生了反应,而后其中的铝才发生反应。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
镁基水反应金属燃料论文参考文献
[1].路骏,韩勇军,马为峰,高育科,郭兆元.铝基水反应金属燃料动力系统建模与仿真[J].鱼雷技术.2016
[2].高明,郭晓燕,邹美帅,杨荣杰.铝/镁基水反应金属燃料的燃烧特性研究[J].推进技术.2015
[3].黄海涛.高能镁基水反应金属燃料推进剂研究[D].北京理工大学.2015
[4].高明.镁/铝基水反应金属燃料推进剂燃烧性能研究[D].北京理工大学.2015
[5].杨亚晶,何茂刚.镁基水反应金属燃料冲压发动机的工作特性[J].热能动力工程.2012
[6].杨栋,张炜,周星.镁基水反应金属燃料与水反应模型及数值分析[J].推进技术.2012
[7].黄海涛,邹美帅,郭晓燕,杨荣杰,杨威.水冲压用镁基水反应金属燃料一次燃烧固相产物及其与高温水反应研究[C].中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集.2011
[8].周星,张炜,柳先玮.配方参数对镁基水反应金属燃料/水蒸汽反应特性的影响[J].含能材料.2011
[9].周星.镁基水反应金属燃料与水反应特性研究[D].国防科学技术大学.2010
[10].李是良,张炜.镁基水反应金属燃料的热分解性能[J].推进技术.2009