哈爾濱工程大學(xué)航建學(xué)院劉平安副教授、劉俊鵬博士和兼職教授王孟軍合作的論文《納米鋁顆粒的點火與燃燒：反應(yīng)分子動力模擬研究》今年1月在燃燒權(quán)威期刊《Combustion and Flame》上發(fā)表。這是我校教師首次在該期刊上發(fā)表論文，表明其在納米顆粒燃燒機理方向的研究得到了國際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，代表了前沿水平。
論文主要研究對象為火箭動力燃料納米鋁顆粒的燃燒。與微米鋁顆粒相比，納米鋁顆粒燃燒以其獨特的物化特性，可最大限度提高固體推進劑的性能。但過高的反應(yīng)活性使得納米鋁顆粒在制造后往往覆蓋氧化層，帶有氧化殼層的納米鋁顆粒燃燒是一個既普遍又復(fù)雜的問題。近20年間，多位國際學(xué)者及學(xué)術(shù)團隊展開深入研究，形成殼層碎裂燃燒模型和質(zhì)量擴散控制燃燒理論兩個學(xué)派，但納米鋁顆粒的點火燃燒機理在學(xué)術(shù)界依然沒有定論。
劉平安所在科研團隊?wèi)?yīng)用分子動力模擬的方法，從納米、飛秒尺度研究鋁顆粒燃燒過程和各組分熱動力行為，并首次考慮輻射傳熱對鋁顆粒傳熱影響。論文結(jié)果表明，氧化殼層并沒有在鋁核熔化時瞬間碎裂，點火階段是一個由內(nèi)外組分?jǐn)U散所主導(dǎo)的過程。氧化層薄厚不同的納米鋁顆粒遵循不同的應(yīng)力傳播規(guī)律。氧化層區(qū)域的鋁氧比例是影響外界氧氣分子擴散速率的關(guān)鍵因素。論文成果為擴散主導(dǎo)燃燒學(xué)派提供了有力的證據(jù)，具有重要的學(xué)術(shù)價值，并指導(dǎo)了納米鋁基金屬燃料的研制與應(yīng)用。目前，團隊鋁基金屬燃料發(fā)動機已經(jīng)試驗成功。
《Combustion and Flame》期刊（IF-4.494，JCR一區(qū)）由ELSEVIER出版，是國際燃燒學(xué)會會刊，專注報導(dǎo)國際上燃燒基礎(chǔ)研究的最新進展特別是燃燒反應(yīng)化學(xué)動力學(xué)，被公認(rèn)為是燃燒學(xué)領(lǐng)域的國際頂級期刊。
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