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第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 超高速水下航行体 2

1.3 水冲压发动机及其工作原理 3

1.4 水反应金属燃料的组成及性能 6

1.4.1 水反应金属燃料的组成 6

1.4.2 水反应金属燃料的燃烧性能 8

1.4.3 水反应金属燃料的工艺性能 9

1.4.4 金属与水的反应 10

1.5 水反应金属燃料的发展趋势 11

参考文献 13

第二章 水反应金属燃料的能量特性 16

2.1 水冲压发动机能量性能的热力计算原理 16

2.1.1 水反应金属燃料平衡燃烧产物计算 17

2.1.2 水冲压发动机的性能计算 20

2.2 水反应金属燃料配方与能量性能的关系 22

2.2.1 提高水反应金属燃料能量性能的技术途径 22

2.2.2 提高镁基水反应金属燃料能量性能的技术途径 26

2.3 水冲压发动机工作参数与能量性能的关系 31

2.3.1 压强对水冲压发动机能量性能的影响 32

2.3.2 水燃比对水冲压发动机能量性能的影响 33

2.4 水冲压发动机中镁基水反应金属燃料的能量特性 34

2.4.1 镁含量对水冲压发动机能量性能的影响 34

2.4.2 水燃比对水冲压发动机能量性能的影响 35

参考文献 35

第三章 镁基水反应金属燃料的凝聚相反应性能 37

3.1 镁基水反应金属燃料组分的热分解性能 39

3.1.1 AP的热分解性能 39

3.1.2 HTPB黏合剂的热分解性能 42

3.1.3 Mg的热氧化性能 44

3.1.4 AP/HTPB混合物的热分解性能 46

3.1.5 Mg/HTPB混合物的热分解性能 47

3.1.6 AP/Mg混合物的热分解性能 48

3.2 镁基水反应金属燃料的热分解性能 49

3.2.1 镁基水反应金属燃料热分解反应的基本特征 49

3.2.2 氧黏比对镁基水反应金属燃料热分解性能的影响 51

3.2.3 氧化剂粒度对镁基水反应金属燃料热分解性能的影响 52

3.2.4 镁粉对镁基水反应金属燃料热分解性能的影响 53

3.2.5 催化剂对镁基水反应金属燃料热分解性能的影响 55

3.2.6 压强对镁基水反应金属燃料热分解性能的影响 61

3.3 镁基水反应金属燃料的热分解反应机理 62

3.3.1 镁基水反应金属燃料凝聚相热分解产物的形貌 62

3.3.2 镁基水反应金属燃料的凝聚相热分解产物 66

3.3.3 镁基水反应金属燃料的气相热分解产物 71

3.3.4 镁基水反应金属燃料热分解反应的热力学分析 73

3.3.5 镁基水反应金属燃料的热分解机理 75

参考文献 77

第四章 镁基水反应金属燃料的自持燃烧性能 78

4.1 燃料配方对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 79

4.1.1 氧黏比对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 79

4.1.2 氧化剂粒度对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 79

4.1.3 镁粉粒度粗／细比对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 80

4.1.4 镁粉含量对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 80

4.1.5 催化剂对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 81

4.2 燃料配方对镁基水反应金属燃料自持燃烧温度的影响 82

4.2.1 氧黏比对镁基水反应金属燃料自持燃烧温度的影响 82

4.2.2 氧化剂粒度对镁基水反应金属燃料自持燃烧温度的影响 83

4.2.3 镁粉粒度粗／细比对镁基水反应金属燃料自持燃烧温度的影响 84

4.2.4 镁粉含量对镁基水反应金属燃料自持燃烧温度的影响 85

4.2.5 催化剂对镁基水反应金属燃料自持燃烧温度的影响 86

4.2.6 压强对镁基水反应金属燃料自持燃烧温度的影响 87

4.3 燃料配方对镁基水反应金属燃料自持燃烧喷射效率的影响 88

4.3.1 氧黏比对镁基水反应金属燃料自持燃烧喷射效率的影响 88

4.3.2 氧化剂粒度对镁基水反应金属燃料自持燃烧喷射效率的影响 90

4.3.3 镁粉粒度粗／细比对镁基水反应金属燃料自持燃烧喷射效率的影响 90

4.3.4 镁粉含量对镁基水反应金属燃料自持燃烧喷射效率的影响 91

4.3.5 催化剂对镁基水反应金属燃料自持燃烧喷射效率的影响 91

4.3.6 镁基水反应金属燃料自持喷射效率与压强的相关性 92

4.4 镁基水反应金属燃料自持燃烧速度与温度的相关性 93

4.5 镁基水反应金属燃料自持燃烧速度与喷射效率的相关性 95

4.6 镁基水反应金属燃料的自持燃烧速度与热分解性能的相关性 96

参考文献 98

第五章 镁基水反应金属燃料的自持燃烧机理 99

5.1 镁基水反应金属燃料自持燃烧反应分析 99

5.1.1 碳、氢、镁元素氧化反应的竞争关系 99

5.1.2 燃料自持燃烧平衡产物的数值分析 101

5.1.3 氧黏比对燃料自持燃烧过程热力学性质的影响 102

5.1.4 镁含量对燃料自持燃烧过程热力学性质的影响 103

5.2 镁基水反应金属燃料自持燃烧的燃烧波结构 104

5.2.1 镁基水反应金属燃料燃面附近的温度分布 104

5.2.2 压强对镁基水反应金属燃料燃烧波温度的影响 106

5.2.3 镁基水反应金属燃料的自持燃烧火焰结构 107

5.3 镁基水反应金属燃料自持燃烧过程的反应产物 109

5.3.1 镁基水反应金属燃料自持燃烧的凝聚相产物 109

5.3.2 镁基水反应金属燃料自持燃烧的气相产物 112

5.4 镁基水反应金属燃料的自持燃烧机理 114

5.4.1 镁基水反应金属燃料自持燃烧反应的热力学分析 114

5.4.2 镁基水反应金属燃料自持燃烧机理 118

参考文献 120

第六章 镁基水反应金属燃料的自持燃烧模型及数值分析 121

6.1 镁基水反应金属燃料自持燃烧过程的物理模型 122

6.2 镁基水反应金属燃料自持燃烧过程的数学模型 124

6.2.1 镁基水反应金属燃料自持燃烧的质量燃速 124

6.2.2 镁基水反应金属燃料假想推进剂的燃面几何学 125

6.2.3 镁基水反应金属燃料自持燃烧燃面的能量守恒方程 129

6.2.4 镁基水反应金属燃料自持燃烧过程气相三个火焰的反应热 130

6.2.5 镁基水反应金属燃料自持燃烧的无因次火焰距离 130

6.2.6 AP氧化性分解产物进入初始火焰的分数 133

6.2.7 镁颗粒燃烧的热效应 134

6.3 镁基水反应金属燃料自持燃烧模型的验证 139

6.3.1 含50％镁粉镁基水反应金属燃料的自持燃速特性 140

6.3.2 不同镁含量镁基水反应金属燃料的自持燃速特性 141

6.4 镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的数值分析 142

6.4.1 氧化剂粒度对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 143

6.4.2 镁粉粒度对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 144

6.4.3 镁粉含量对镁基水反应金属燃料自持燃烧速度的影响 145

参考文献 146

第七章 镁基水反应金属燃料与水的反应特性 147

7.1 镁／水反应特性及反应动力学 147

7.1.1 实验数据处理方法 147

7.1.2 镁粉／水体系的低温反应特性 150

7.1.3 镁粉／水体系的高温反应特性 157

7.2 镁基水反应金属燃料／水的反应特性 167

7.2.1 镁基水反应金属燃料／水反应过程 167

7.2.2 水蒸气环境中镁基水反应金属燃料的燃烧实验及数据处理方法 170

7.2.3 压强对镁基水反应金属燃料／水反应特性的影响 172

7.2.4 燃料配方对镁基水反应金属燃料／水反应特性的影响 176

参考文献 182

第八章 镁基水反应金属燃料／水反应模型及数值分析 184

8.1 水燃比对镁基水反应金属燃料／水体系反应的影响 184

8.1.1 计量水燃比对燃料／水体系燃烧产物的影响 184

8.1.2 最佳水燃比对燃料／水体系燃烧产物的影响 186

8.2 基于动力学和扩散分段控制的镁／水反应模型 187

8.2.1 镁／水扩散控制燃烧模型 188

8.2.2 镁／水化学反应动力学模型 197

8.2.3 基于动力学和扩散分段控制的镁／水反应组合模型 201

8.2.4 镁／水反应影响因素的数值研究 202

8.3 碳／水反应动力学 205

8.4 镁基水反应金属燃料／水反应模型的数值分析 206

8.4.1 镁基水反应金属燃料／水反应模型 206

8.4.2 镁基水反应金属燃料／水反应影响因素的数值分析 208

参考文献 215