鋁粉濃度對(duì)汽油-納米鋁粉懸浮液滴多相爆轟影響的一維數(shù)值計(jì)算

胡洪波，翁春生

（南京理工大學(xué)瞬態(tài)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210094）

0 引言

鋁粉經(jīng)常被用作燃料添加劑來提高燃料的性能，理論上，將鋁粉添加到液體燃料中可有效提高燃料的能量性能；實(shí)際燃燒中，由于鋁粉顆粒的團(tuán)聚造成不完全燃燒和兩相流損失使得燃料性能的提高不理想。隨著納米科技的發(fā)展，納米鋁粉的出現(xiàn)給解決鋁粉顆粒團(tuán)聚問題提供了可能[1]，對(duì)添加了納米鋁粉的燃料的研究也相繼出現(xiàn)。Himanshu Tyagi等[2]實(shí)驗(yàn)研究表明，添加有納米鋁粉的碳?xì)淙剂显邳c(diǎn)火過程中，會(huì)形成局部熱點(diǎn)，增大燃料實(shí)現(xiàn)成功點(diǎn)火的概率；Tepper F等[3]比較了不同納米鋁粉濃度下RP-1/Aluminum的點(diǎn)火延遲時(shí)間；Bryan Palaszewski等[4]實(shí)驗(yàn)獲得了不同納米鋁粉濃度下JP-8/Aluminum的爆轟參數(shù)。關(guān)于液體碳?xì)淙剂媳Z，鋁粉爆轟的數(shù)值研究有很多，馬丹花等[5]用一維CE/SE數(shù)值計(jì)算方法研究了氣液兩相爆轟問題，洪滔[6]等對(duì)爆轟管中鋁粉塵爆轟進(jìn)行了數(shù)值模擬，F(xiàn)edorov A.V.[7]等對(duì)氧氣中鋁粉顆粒非均相胞格爆轟的形成進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。有關(guān)添加納米鋁粉而引起的汽油密度，粘度的變化對(duì)汽油/納米鋁粉懸浮液滴爆轟影響的數(shù)值研究尚未見報(bào)道。本文中，采用帶化學(xué)反應(yīng)的多相流一維模型，運(yùn)用CE/SE數(shù)值計(jì)算方法對(duì)爆轟管內(nèi)汽油/納米鋁粉懸浮液滴，空氣多相混合體系的爆轟過程進(jìn)行數(shù)值模擬。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析納米鋁粉濃度對(duì)爆轟的影響，為進(jìn)一步開展實(shí)驗(yàn)研究提供參考。

1 數(shù)學(xué)物理模型

汽油/納米鋁粉懸浮液滴、空氣在爆轟管內(nèi)的爆轟過程是十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，涉及了氣體、液滴和固體顆粒的多相流動(dòng)，液滴蒸發(fā)、燃燒以及固體顆粒的燃燒等。……