田入园，张领科

(南京理工大学 能源与动力工程学院，南京 210094)

【化学工程与材料科学】

环境压力对铝氧反应点火过程影响的计算分析

田入园，张领科

(南京理工大学 能源与动力工程学院，南京 210094)

为了研究环境的压力对铝氧反应点火过程的影响，运用零维均质点火模型，利用CHEMKIN-PRO闭式均相反应器进行求解计算；分析了点火过程中主要基元反应对点火过程的影响，计算了参与点火过程的主要物质摩尔分数随时间的变化规律；重点计算了在2 300 K初始温度不同环境压力下(1～9 atm)的点火延迟时间，点火延迟时间与环境压力的拟合关系式为t=3.36×10-7p0-0.99；获得了不同环境压力时组分O2、Al(l)、Al2O、Al2O2、AlO、Al2O3、O、AlO2、Al、Al2O(l)在点火过程中的摩尔分数变化规律。

含能材料；铝氧反应；点火过程；环境压力；数值分析

铝作为金属添加剂被广泛地运用于各种烟火、炸药以及推进剂中，它不仅可以抑制推进剂的不稳定燃烧，也能同氧化剂燃烧反应放热提高推进剂的爆热与比冲，其氧化产物Al2O3的气化热较高，冷凝时的放热将进一步增加推进剂能量[1]。Alavi等[2]和Puri等[3]运用分子动力学分别研究了粒径在1.0～3.4 nm以及2～9 nm铝颗粒的熔点，结果表明，粒径在1 nm的铝颗粒的熔点为400 K，明显低于大颗粒铝的熔点(933 K)。Bazyn等[4]研究了初始温度为2 640 K，环境压力为3～30 atm粒径为10 μm的铝颗粒的燃烧过程，发现该粒径铝颗粒的燃烧时间受环境压力影响非常显著。Park等[5]和Trunov等[6]通过对铝颗粒的点火燃烧实验研究，发现大颗粒铝粒子在高压下的燃烧主要受扩散控制，小颗粒铝粒子在低压环境下主要受机理控制影响(即小颗粒燃烧时，颗粒表面反应速率比氧化剂扩散速率快得多)。……