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第一章 绪论1

第一节 背景及意义1

第二节 硼点火燃烧研究现状4

第三节 点火燃烧实验5

第四节 点火物理模型12

第五节 燃烧物理模型15

第六节 化学动力学模型17

参考文献20

第二章 硼颗粒的物理和化学特性24

第一节 概述24

第二节 硼的基本性质24

第三节 硼粉测试仪器和方法24

第四节 物相分析26

第五节 粒度分析26

第六节 微观形貌分析29

第七节 比表面积及孔径分析30

第八节 杂质分析31

第九节 表面氧化层厚度分析32

参考文献33

第三章 硼颗粒点火燃烧特性34

第一节 概述34

第二节 硼颗粒热反应特性36

一、实验装置和方法36

二、动力学分析42

三、粒径影响45

四、初始表面氧化层厚度影响47

五、压力与氧浓度影响49

六、气流速度影响50

七、升温速率影响51

八、反应气氛影响51

九、反应产物分析55

十、动力学模型57

十一、主要结论58

第三节 硼颗粒点火燃烧特性的影响因素59

一、实验装置和方法60

二、晶形影响66

三、粒径影响69

四、初始表面氧化层厚度影响72

五、点火功率影响75

六、氧浓度影响78

七、硼颗粒在氮气气氛下的燃烧82

八、水蒸气影响83

九、气流速度影响88

十、主要结论91

第四节 单颗粒硼点火燃烧特性92

一、实验装置和方法93

二、单颗粒硼燃烧特性的观察和测量99

三、点火燃烧时间及着火温度的测量结果101

四、主要结论108

第五节 硼在典型气氛中的热力学研究109

一、研究方法110

二、单组分体系110

三、B/O2/N2体系111

四、B/O2/H2O体系113

五、B/O2/CO2体系116

六、各体系对比118

七、凝相产物实验验证120

八、主要结论120

参考文献121

第四章 硼颗粒点火燃烧模型124

第一节 概述124

第二节 几种典型的硼点火燃烧模型125

一、King第一模型125

二、King第二模型126

三、Mohan和Williams稳态分析模型128

四、L-W模型128

五、Kuo点火模型130

六、Kuo燃烧模型133

第三节 硼颗粒点火模型的建立135

一、引言135

二、硼颗粒点火动力过程中组分扩散机理研究136

三、模型建立140

四、控制方程146

五、数值计算147

六、硼颗粒着火温度预测147

七、主要结论149

第四节 硼颗粒燃烧模型的建立150

一、引言150

二、模型建立150

三、控制方程152

四、数值计算153

五、硼颗粒动力扩散燃烧机理153

六、主要结论154

第五节 模型预测评估和分析154

一、引言154

二、与前人实验对比154

三、与本书实验对比155

四、模型预测趋势157

五、主要结论161

参考文献163

第五章 硼燃料一次燃烧产物理化特性及点火燃烧特性165

第一节 概述165

第二节 一次硼产物的物理性质166

第三节 一次硼产物的化学性质168

一、一次硼产物热力学计算分析168

二、一次硼产物实验分析168

第四节 不同一次硼产物点火燃烧特性176

一、不同一次硼产物的热氧化特性176

二、不同一次硼产物激光点火燃烧特性180

第五节 不同氧气浓度下一次硼产物点火燃烧特性182

一、不同氧气浓度下一次硼产物的热氧化特性182

二、不同氧气浓度下一次硼产物激光点火燃烧特性184

第六节 不同CO2浓度下一次硼产物点火燃烧特性186

第七节 压力对一次硼产物热氧化特性的影响189

第八节 碳对一次硼产物点火燃烧特性的影响192

一、碳对硼颗粒热氧化特性的影响192

二、碳和硼颗粒激光点火燃烧特性195

三、碳和一次硼产物激光点火燃烧特性198

第九节B4 C对硼颗粒的点火燃烧特性影响202

一、B4 C对硼颗粒热氧化特性的影响202

二、不同配比的B4C和硼颗粒激光点火燃烧特性204

参考文献207

第六章 硼燃料一次燃烧产物点火燃烧理论模型208

第一节 概述208

第二节 建模对象与环境分析209

第三节 一次硼产物点火燃烧模型210

一、一次硼产物中硼颗粒点火燃烧模型210

二、一次硼产物中碳颗粒燃烧模型211

第四节 模型耦合212

一、一次硼产物点火耦合模型212

二、一次硼产物燃烧耦合模型214

第五节 模型与实验对比216

参考文献218

第七章 硼颗粒点火燃烧促进方法219

第一节 概述219

第二节 晶型与粒度的影响219

第三节 燃烧环境的优化221

一、合适的温度和压力221

二、有利的环境气氛222

第四节 使用适当的添加剂225

一、常用的添加剂225

二、镁粉添加剂225

三、有机酸添加剂232

第五节 硼颗粒的包覆239

一、常用的包覆剂及其包覆工艺239

二、不同包覆剂的影响244

参考文献252

第八章 微小尺度下硼燃料点火燃烧理论基础255

第一节 概述255

一、微燃烧的背景及意义255

二、微燃烧的特点及应用256

三、微燃烧的研究现状256

第二节 微燃烧实验用硼燃料特性的分析264

一、硼燃料的热反应特性264

二、硼燃料的热力学分析267

第三节 微细圆管中硼颗粒点火燃烧动力学模型273

一、点火模型274

二、燃烧模型283

第四节 硼颗粒在燃烧室中燃烧过程的数值模拟286

一、物理模型286

二、模拟结果287

参考文献290

本章附录293

第九章 微细圆管中硼燃料点火燃烧实验296

第一节 微细圆管中硼燃料点火燃烧特性296

一、管径尺寸的影响296

二、氧燃比的影响300

三、氧化剂种类的影响309

第二节 草酸对微细圆管中硼燃料点火燃烧特性的影响312

一、燃料配方313

二、点火试验台313

三、化学法测燃烧效率314

四、实验结果314

参考文献321