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轴向叠层回流泵送槽干气密封泄漏特性及其参数影响研究

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摩擦学学报 2024年第9期44卷 1230-1245页

作者：潘振威江锦波彭旭东孟祥铠马艺赵文静浙江工业大学化工过程机械研究所

为改善干气密封低速动压弱不易成膜以及高速膜厚大易泄漏的问题，在动环内部设置泵出槽并通过导流孔与端面泵入槽相连通，提出了1种轴向叠层回流泵送槽（简称：叠层泵出槽）干气密封新结构.基于ANSYS Fluent商用软件模拟获得了干气密封... 详细信息

为改善干气密封低速动压弱不易成膜以及高速膜厚大易泄漏的问题，在动环内部设置泵出槽并通过导流孔与端面泵入槽相连通，提出了1种轴向叠层回流泵送槽（简称：叠层泵出槽）干气密封新结构.基于ANSYS Fluent商用软件模拟获得了干气密封的流场和稳态性能，对比研究了叠层泵出槽、经典螺旋槽和人字槽干气密封的稳态性能，研究了叠层泵出槽干气密封泄漏率和回流量与转速、外腔压力以及气膜厚度之间的定性影响规律和定量关联模型，探讨了叠层泵出槽结构中的关键结构参数及其优选值.结果表明：相较于经典螺旋槽干气密封，叠层泵出槽干气密封零速时开启力提高5%，高速时泄漏率降低35%，其开启力对转速变化不敏感，泄漏率随转速增大而略有下降，是1种具有低速高承载及高速低泄漏优异特性和适用于高转速且小膜厚条件下的密封结构，叠层泵出槽的回流泵送能力受到转速、外腔压力和气膜厚度三者的综合影响，且主要受到泵出槽深度、螺旋角和导流孔径向位置的影响，当槽深0.1 mmr<0.4 mm、螺旋角10°<α<20°和导流孔径向位置0.11

关键词：干气密封叠层泵出槽回流泵送泄漏特性密封性能

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炸药造型颗粒随机堆积体系物理参量无损表征

含能材料 2024年第4期32卷 345-352页

作者：岳弘历张催张伟斌中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

炸药造型颗粒作为高聚物粘结炸药(Polymer‑bonded explosive,PBX)构件成型的中间体,表征其体系物理参量对掌握不同造型颗粒对PBX构件性能的影响具有重要意义。利用X射线层析成像(XCT)和图像处理技术无损表征了9种造型颗粒样品随机堆积体... 详细信息

炸药造型颗粒作为高聚物粘结炸药(Polymer‑bonded explosive,PBX)构件成型的中间体,表征其体系物理参量对掌握不同造型颗粒对PBX构件性能的影响具有重要意义。利用X射线层析成像(XCT)和图像处理技术无损表征了9种造型颗粒样品随机堆积体系(包含粒径、体积分数、孔隙率、球形度以及本征密度)的物理参量。9种造型颗粒堆积体系平均粒径最大为1.04 mm,体积分数最高可达68.7%,孔隙率最低为1.04%,平均球形度最高为0.93,密度最大为1.44 g·cm^(-3)。结果表明,造型颗粒配方中粘结剂种类、炸药晶体成分、炸药晶体配比以及造粒工艺对颗粒堆积体系物理参量有重要影响,且颗粒堆积体系物理参量之间存在相关性。体系粒径分布越分散,颗粒平均表面积越大;体系平均粒径越大、平均球形度越低,颗粒平均孔隙率就越高;平均粒径较大的颗粒堆积体系体积分数较高,当体系平均球形度较大时颗粒堆积的体积分数与球形度无关。研究为掌握造型颗粒堆积体系的物理参量以及颗粒结构与材料性能关系提供了基础。

关键词：炸药造型颗粒随机堆积体系体积分数孔隙率 X射线层析成像

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三楔气体轴承的动静压特性分析

浙江大学学报（工学版） 2024年第9期58卷 1970-1980页

作者：章晨昕洪伟荣郑水英浙江大学化工机械研究所浙江杭州310027

针对氢燃料电池汽车车载空压机的轴承-转子系统,提出兼具静压和动压特性的三楔式气体轴承.开展轴承动静压耦合作用机制和流场特性、动静态参数研究,并与传统的圆柱气体轴承进行对比.为了计算轴承的流场特性,在Fluent软件的用户自定义函... 详细信息

针对氢燃料电池汽车车载空压机的轴承-转子系统,提出兼具静压和动压特性的三楔式气体轴承.开展轴承动静压耦合作用机制和流场特性、动静态参数研究,并与传统的圆柱气体轴承进行对比.为了计算轴承的流场特性,在Fluent软件的用户自定义函数(UDF)中编写动网格程序,并提出相应的计算流体力学(CFD)瞬态模拟方法来求解轴颈任意偏心位置时的轴承非线性气膜力与动态参数.研究表明,在运行工况变化时,三楔气体轴承动静压效应的强度会不断变化,但始终能通过耦合效应为转子提供有效、稳定的支承.在低转速范围内,静压效应是影响三楔气体轴承性能的主要因素,表现出与圆柱气体轴承相似的支承效果,保证车载压缩机在启停或升速过程中的稳定运转.当转速增大时,三楔气体轴承的动压效应显著增强,能在更低的供气压力下为高速旋转的车载压缩机提供支承.相较于需要外接气源的圆柱气体轴承,三楔气体轴承能在仅利用氢燃料电池汽车供气系统内部气路的情况下为转子提供稳定的支承,适应车载空压机中气体压力有限且须频繁启停、变速的工作环境.

关键词：气体轴承动静压耦合动压效应轴承特性氢燃料电池汽车

二硫化钼掺杂改性FOX⁃7含能复合材料的热分解特性

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含能材料 2024年第1期32卷 31-37页

作者：许紫岚蔚明辉赵煦聂福德中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

为了提高1,1‐二氨基‐2,2‐二硝基乙烯(FOX‐7)的热分解特性,在较低分解活化能下实现能量的快速释放,采用溶剂‐反溶剂的方法制备了掺杂改性的FOX‐7/MoS2含能复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)、X... 详细信息

为了提高1,1‐二氨基‐2,2‐二硝基乙烯(FOX‐7)的热分解特性,在较低分解活化能下实现能量的快速释放,采用溶剂‐反溶剂的方法制备了掺杂改性的FOX‐7/MoS2含能复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重‐差示扫描量热仪(TG‐DSC)等分析测试手段对复合材料的形貌结构、物相组成、热分解特性、分解活化能进行了表征和测试。结果表明,掺杂改性的FOX‐7/MoS2含能复合材料既可以提高低温阶段的分解温度,又可以催化高温下的分解放热。其中,与原料相比,FOX‐7/MoS2‐5%的低温阶段的分解温度和分解活化能分别提高了6.8℃和78.6 kJ·mol^(-1);高温阶段的分解温度和分解活化能分别降低了23.4℃和340.4 kJ·mol^(-1)。热重‐质谱结果表明,高温阶段FOX‐7/MoS2‐5%产物中CO_(2)的比例从7.3%增加到16.8%,表明MoS_(2)的掺杂改性又促进了高温阶段的分解,使分解更加完全和充分。

关键词： 1,1‐二氨基‐2,2‐二硝基乙烯(FOX‐7) 二硫化钼(MoS_(2)) 热反应特性分解动力学催化分解

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基于乌洛托品笼状结构阳离子的五唑盐合成

含能材料 2024年第6期32卷 631-640,I0003页

作者：江天宇刘天林王康才夏宏蕾张文全中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

基于两种乌洛托品笼状阳离子结构,合成了两种新的五唑盐——乌洛托品五唑盐(C_(6)H_(13)N_(9),1)和甲基化乌洛托品五唑盐(C_(7)H_(15)N_(9),2)。通过X-射线单晶衍射、红外光谱(IR)、质谱(MS)和核磁共振(NMR)对合成的五唑盐进行了结构表... 详细信息

基于两种乌洛托品笼状阳离子结构,合成了两种新的五唑盐——乌洛托品五唑盐(C_(6)H_(13)N_(9),1)和甲基化乌洛托品五唑盐(C_(7)H_(15)N_(9),2)。通过X-射线单晶衍射、红外光谱(IR)、质谱(MS)和核磁共振(NMR)对合成的五唑盐进行了结构表征,并采用热重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)测试其热分解行为。使用原子化法计算了化合物1和2的生成焓,使用EXPLO5预测了爆轰性能,并采用BAM方法测试其撞击感度和摩擦感度。测试结果显示,化合物1属于单斜晶系(P21/c),晶胞参数为a=13.6795(2)Å,b=11.6892(1)Å,c=12.5941(2)Å,V=1937.53(5)Å^(3),α=γ=90°,β=105.822(1)°,Z=8,Dc=1.448 g·cm^(-3),化合物2属于单斜晶系(P21/m),晶胞参数为a=6.9025(5)Å,b=7.6042(5)Å,c=10.6808(9)Å,V=538.50(7)Å^(3),α=γ=90°,β=106.148(8)°,Z=2,Dc=1.389 g·cm^(-3)。化合物1和2的热分解温度分别为90.0℃和82.8℃,理论爆速爆压分别为8291 m·s^(-1),20.33 GPa和7862 m·s^(-1),17.41 GPa。测得化合物1和2的撞击感度和摩擦感度分别为5 J,288 N和3 J,86 N。

关键词：五唑乌洛托品笼状阳离子非金属盐合成

裂纹长度对PBX代用材料表观断裂韧性Kc的影响

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含能材料 2024年第5期32卷 528-536页

作者：单骏鹏王山邓鹏飞唐维文乾乾中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

表观断裂韧性(Kc)是表征高聚物粘结炸药(PBX)抵抗裂纹萌生和裂纹扩展的重要材料性能,研究表观断裂韧性Kc的尺寸效应对预测不同尺度的PBX的起裂及失效行为具有重要意义。通过中心裂纹巴西圆盘(CSTBD)试验,对PBX代用材料的表观断裂韧性Kc... 详细信息

表观断裂韧性(Kc)是表征高聚物粘结炸药(PBX)抵抗裂纹萌生和裂纹扩展的重要材料性能,研究表观断裂韧性Kc的尺寸效应对预测不同尺度的PBX的起裂及失效行为具有重要意义。通过中心裂纹巴西圆盘(CSTBD)试验,对PBX代用材料的表观断裂韧性Kc的尺寸效应特性进行研究,通过断裂试验研究了不同裂纹长度(2,4,6,8,10 mm)对CSTBD试样表观断裂韧性Kc的影响。并采用了传统的最大切应力(MTS)准则以及考虑Willimas级数高阶项系数和断裂扩展区(FPZ)长度预估模型的修正最大切应力(MMTS)准则,对PBX代用材料的表观断裂韧性Kc的尺寸效应解释。结果发现,随着裂纹长度的增加,Kc从0.139 MPa·m0.5增长至0.251 MPa·m0.5,并且随着裂纹长度的增加Kc趋于稳定。在使用A3项修正的FPZ长度预估模型下,相较于传统的MTS准则,使用MMTS准则能够很好地解释PBX代用材料表观断裂韧性Kc的尺寸效应。

关键词：高聚物粘结炸药(PBX) 表观断裂韧性断裂过程区尺寸效应修正最大切应力(MMTS)

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含能材料的热学性能表征技术应用进展

含能材料 2024年

作者：王佳郝平冀占慧高建兵莫南芳内蒙合成化工研究所

含能材料是弹药毁伤的能量来源，直接影响弹药的打击范围与效能。随着现代武器系统对含能材料高能、高效、高安全性等战略需求的提高，含能材料的热学性能研究得到了越来越多的关注。含能材料的热学性能不仅直接影响含能材料的能量输出... 详细信息

含能材料是弹药毁伤的能量来源，直接影响弹药的打击范围与效能。随着现代武器系统对含能材料高能、高效、高安全性等战略需求的提高，含能材料的热学性能研究得到了越来越多的关注。含能材料的热学性能不仅直接影响含能材料的能量输出、控制和调节，更关系到安全运输、储存和使用。为了对含能材料的热学性能研究方法提供参考，研究系统综述了近年来应用于含能材料的热学性能表征技术以及理论预测模型，涉及热分解反应机理分析、燃烧性能测试、爆轰性能评估、安全性能预测方面，分析对比了各表征技术的特点及其适用范围，最后提出未来研究中实验表征技术还需向高度集成化、高时空分辨特性、小剂量无接触干扰、实时监测分析等方向发展；计算模拟研究则需根据含能材料实际生产情况进行标准数据库的共建共享，以期获得高精度、高效率性能预测模型。

关键词：含能材料热分解特性燃烧性能爆轰性能感度预测