坎特伯雷大學(xué)研究了橫向和縱向自激熱聲振蕩的模態(tài)增長(zhǎng)行為

在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，引起燃燒不穩(wěn)定問(wèn)題，導(dǎo)致巨大危害。坎特伯雷大學(xué)將熱聲動(dòng)力學(xué)耦合研究作為一種替代方法來(lái)預(yù)測(cè)和表征存在橫向和縱向燃燒不穩(wěn)定性的模態(tài)生長(zhǎng)行為。結(jié)果表明，任何聲擾動(dòng)的振幅都隨時(shí)間呈指數(shù)增長(zhǎng)，直到增長(zhǎng)速度受到某種耗散過(guò)程的限制。同時(shí)還研究了相互作用指數(shù)，時(shí)間延遲，比熱比和聲阻尼對(duì)自激振蕩產(chǎn)生的影響。將非定常放熱模型與壓力波動(dòng)耦合，可以預(yù)測(cè)聲擾動(dòng)的模態(tài)增長(zhǎng)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(xué)使用無(wú)量綱數(shù)對(duì)分布式燃燒的增益作用進(jìn)行表征

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的凝相顆粒通常被認(rèn)為是抑制燃燒不穩(wěn)定的阻尼項(xiàng)，然而鋁的分布式燃燒在一定程度上卻會(huì)導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。巴黎薩克雷大學(xué)構(gòu)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(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明熱聲源依賴于4 個(gè)無(wú)量綱數(shù)（Sherwood 數(shù)，Stokes數(shù)，燃燒Strouhal 數(shù)，流動(dòng)Strouhal 數(shù)）。并且分布式燃燒對(duì)于不穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)作用來(lái)自兩個(gè)方面：蒸發(fā)液滴周圍的火焰動(dòng)力學(xué)和液滴燃燒末端動(dòng)力學(xué)，而發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的流場(chǎng)特性可能加速導(dǎo)致這種熱聲不穩(wěn)定性。該研究為深入了解鋁對(duì)于熱聲不穩(wěn)定現(xiàn)象的綜合作用打下了理論基礎(chǔ)。

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(xué)院研究了聲振蕩對(duì)于推進(jìn)劑燃速的影響

印度馬德拉斯理工學(xué)院通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了聲壓振蕩對(duì)壓力指數(shù)（n）較低的含鋁推進(jìn)劑和不含鋁推進(jìn)劑平均燃速的影響。在0～17 Mpa 壓力范圍內(nèi)，利用高壓實(shí)驗(yàn)裝置，用高速相機(jī)拍攝并測(cè)定了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)平均燃燒速率。通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生不同頻率的壓強(qiáng)振蕩。結(jié)果表明，含鋁和不含鋁的推進(jìn)劑燃速都有明顯提高，不含鋁推進(jìn)劑和含鋁推進(jìn)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(jìn)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(xué)基于壓強(qiáng)耦合響應(yīng)研究了端燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性

長(zhǎng)期以來(lái)，燃燒不穩(wěn)定性一直是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)面臨的嚴(yán)重問(wèn)題之一。清華大學(xué)提出了一種基于壓力耦合響應(yīng)函數(shù)的燃速模型，用于描述AP-HTPB 復(fù)合推進(jìn)劑顆粒在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒行為。利用氣相控制方程的源項(xiàng)，成功地將該模型應(yīng)用于軸對(duì)稱內(nèi)彈道仿真，利用自制的高階數(shù)值求解器實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)劑燃燒與聲壓關(guān)系的預(yù)測(cè)?？v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(duì)不穩(wěn)定癥狀產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，壓力耦合響應(yīng)函數(shù)、壓力指數(shù)、推進(jìn)劑的反應(yīng)熱和燃燒氣體的比熱比對(duì)壓力振蕩生長(zhǎng)過(guò)程有明顯的促進(jìn)作用，而燃燒速率脈沖的大小和施加區(qū)域?qū)毫φ袷幧L(zhǎng)過(guò)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(xué)提出模擬固體推進(jìn)劑燃燒響應(yīng)的等效線性系統(tǒng)方法

在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定性研究中，固體推進(jìn)劑燃燒響應(yīng)的建模和分析是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。西北工業(yè)大學(xué)建立了一種基于傳遞函數(shù)的推進(jìn)劑燃燒響應(yīng)預(yù)測(cè)方法，對(duì)固體推進(jìn)劑的燃燒響應(yīng)進(jìn)行建模。首先通過(guò)CFD 計(jì)算固體推進(jìn)劑在某個(gè)脈沖壓力激勵(lì)下的瞬態(tài)燃燒過(guò)程；然后，將燃燒過(guò)程作為黑盒處理，從CFD 結(jié)果中得到燃燒過(guò)程的傳遞函數(shù)；最后，基于傳遞函數(shù)對(duì)燃燒響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。結(jié)果表明利用該方法計(jì)算的推進(jìn)劑燃面溫度響應(yīng)以及燃速響應(yīng)與CFD 計(jì)算結(jié)果誤差小于3%，在保證計(jì)算精度的同時(shí)大大提升了計(jì)算速度。此外，還提出了一種采用雙傳遞函數(shù)的新方法進(jìn)一步確保計(jì)算精度。該方法在模擬和預(yù)測(cè)燃燒不穩(wěn)定性方面顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)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(xué)研究了固體推進(jìn)劑在電能刺激下的可控點(diǎn)火、燃燒和熄滅特性

南京理工大學(xué)研究了HAN 基固體推進(jìn)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(jié)果表明，電壓、初始溫度和壓力的增加提高了燃燒速率、質(zhì)量損失和滅火延遲時(shí)間，同時(shí)降低了點(diǎn)火延遲時(shí)間、點(diǎn)火所需能量和電解質(zhì)量比。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，分析了推進(jìn)劑從著火到熄滅的過(guò)程，提出了電化學(xué)分解過(guò)程中NH3OH+中N─OH 單鍵的斷裂是影響ECSP 著火的關(guān)鍵步驟。電解反應(yīng)而非熱解反應(yīng)對(duì)ECSP 實(shí)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(xué)和西北工業(yè)大學(xué)研究人員制備了一種具有高能量釋放和高柔韌性的導(dǎo)電薄膜

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，隨之而來(lái)的信息安全問(wèn)題也開(kāi)始引起人們的關(guān)注?；诤懿牧系乃矐B(tài)電子技術(shù)，可以從硬件層面對(duì)敏感電子器件進(jìn)行永久性破壞，可以有效解決隨之而來(lái)的信息安全問(wèn)題。四川大學(xué)研究人員將負(fù)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(dǎo)電高能薄膜。所獲得的柔性導(dǎo)電高能薄膜具有良好的導(dǎo)電性、高能量釋放和高柔韌性。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，柔性導(dǎo)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(nèi)響應(yīng)，并在0.7 s 內(nèi)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(xué)研究人員研發(fā)了推進(jìn)劑燃燒金屬液滴多參數(shù)三維測(cè)量的高速離軸全息成像測(cè)試技術(shù)

為了深入揭示固體推進(jìn)劑中燃燒金屬液滴三維運(yùn)動(dòng)演化規(guī)律，浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(xué)、湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所合所，成功應(yīng)用在了多型配方推進(jìn)劑測(cè)試中，實(shí)現(xiàn)了高溫條件下多相多尺度金屬液滴、燃燒包絡(luò)火焰、凝相產(chǎn)物羽流的形貌、粒徑、三維位置與三維運(yùn)動(dòng)多參數(shù)動(dòng)態(tài)可視化測(cè)量，顯著提升了在劇烈燃燒湍流與不均勻彌散介質(zhì)條件下燃料微顆粒的成像測(cè)試能力，為固體推進(jìn)劑精細(xì)化測(cè)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(xué)研究了固體推進(jìn)劑在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的非定常傳熱傳質(zhì)機(jī)理

南京理工大學(xué)采用基于序列算法的程序生成了AP/HTPB 推進(jìn)劑的微觀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)指數(shù)降壓環(huán)境來(lái)模擬固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（SRM）的實(shí)際工作狀態(tài)，研究了推進(jìn)劑在SRM 燃燒室中的動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性和非定常傳熱傳質(zhì)機(jī)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(dòng)的主要原因。此外，還計(jì)算了不同推進(jìn)劑的淬火時(shí)間。研究表明推進(jìn)劑內(nèi)不同的AP 粒子位置分布也會(huì)引起淬滅時(shí)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(xué)研究了直流電場(chǎng)控制固體復(fù)合推進(jìn)劑的燃燒和團(tuán)聚特性

西北工業(yè)大學(xué)使用直流電場(chǎng)來(lái)控制固體復(fù)合推進(jìn)劑的燃燒和團(tuán)聚特性，在正向和反向電場(chǎng)電壓范圍（-5～5 kV）下，系統(tǒng)考察了推進(jìn)劑燃燒速率、鋁團(tuán)聚過(guò)程、CCPs 粒度分布和燃燒效率。研究發(fā)現(xiàn)，隨著電場(chǎng)電壓的升高，推進(jìn)劑的燃燒速度和燃燒效率均有所提高，而鋁的團(tuán)聚程度有所降低，導(dǎo)致CCPs顆粒尺寸減小。提出了電場(chǎng)改變推進(jìn)劑燃燒的物理機(jī)制，電場(chǎng)的引入可以通過(guò)粒子電荷加速、瑞利破碎和離子激發(fā)等方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。通過(guò)施加電場(chǎng)，可以在不改變推進(jìn)劑配方的情況下通過(guò)電場(chǎng)調(diào)節(jié)固體復(fù)合推進(jìn)劑的燃燒和團(tuán)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.