基于数字同轴全息的铝基推进剂铝团聚试验研究

摘要

铝粉作为固体推进剂常用的含能添加剂,因其能提高推进剂的密度比冲和改善发动机燃烧性能而被广泛应用.然而铝颗粒易在燃面处熔融、聚集、团聚形成大尺寸团聚铝颗粒,造成两相流损失,加剧绝热层及喉部的冲刷烧蚀及降低发动机比冲等.数字同轴全息技术在颗粒场燃烧诊断方面具非接触性和三维测量的优势,因此本文基于数字同轴全息试验系统,以四种不同配方的丁羟推进剂为研究对象,开展高压(0.5MPa)下燃面处铝团聚试验研究,主要研究铝颗粒的团聚、燃烧过程和铝初始粒径、高氯酸铵(AP)粒径对燃面处铝团聚粒径的影响.对比了铝团聚的溢出燃烧和破裂燃烧两种方式,分析发现破裂燃烧具有更高的燃烧效率;利用图像处理技术对全息图进行处理获得颗粒的粒径参数,统计分析得到:铝粒径分布服从多峰分布;铝初始粒径的减小使铝团聚的平均粒径降低了29.9％以上,同时降低了铝粒径分布的峰值并且使分布更加集中,但导致了铝团聚的个数占比增加约33％,体积占比增加约15％;减小AP粒径使铝粒径分布更加集中,降低了铝粒径分布的峰值和大粒径铝团聚体积占比,使铝团聚的平均粒径降低至少2.7％.