“但是在颗粒已经点火、氧化剂与金属蒸汽反应形成低阶的氧化物后,氧化物由于扩散和对流作用沉积在颗粒的表面,形成一个氧化帽,这个氧化帽会阻止了颗粒内部金属的蒸,从而影响到组分和温度的分布,同时凝结产生的放热作用给颗粒提供了一定的热量,因此实际过程会受到动力、扩散和蒸共同的控制……”
显然,刚才那个名字并不是空穴来风。
常浩南一边听着对方的介绍,一边往后飞翻动手中的报告:
“表面反应、气相反应、分解反应、缩合反应……总共17个反应动力学机理?”
虽然这个研究思路确实是他给出来的,但能无心插柳收获到如此颠覆性的成果,还是完全出乎了常浩南的预料。
意外之喜了属于是。
不过另一方面,即便以如今的级计算机水平,如果想要从微观粒子层面上完整还原这样一个过程,也还是有些力不从心……
“呃……我额外针对氧化产物的凝结和沉积过程分别建立了一个子模型,同时还考虑了还氧化帽对组分分布和温度场的影响……就这还是我假设颗粒都是完美球形所以把三维结构给简化成了二维,否则恐怕还要更加复杂。”
栗亚波挠了挠头:
“总的来说,在aphtpbai这个三元体系当中,金属铝的加入会导致燃面生团聚从而生成大粒径液相凝团……”
“在基础测试中这一过程的影响不大,但实际工作中就会增加动机的两相流损失,并使得熔渣沉积和绝热层烧蚀现象更加严重,从而降低固体动机的工作稳定性,甚至还会推进剂比冲……”
“……”
师生二人的交流逐渐进入了刑牧春和姜宗霖不太了解的领域。
尤其对于后者来说,自己在力学所工作了半辈子,还从来没想过能和基础化学领域的研究扯上关系。
趁着一个常浩南和栗亚波都没说话的当口,姜宗霖又凑到近前,看了看纸上那一大堆令人眼花缭乱的化学符号。
“这……是我们风洞中心能做出来的成果?”
常浩南把报告合上放到一边,然后点了点头:
“计算材料学,很神奇吧?”
第1287章液体和固体,我全都要
一句半开玩笑的话出口之后,常浩南便没有再管一旁目瞪口呆的姜宗霖,而是把报告放到一边,然后径直越过栗亚波,坐到了电脑前面。
尽管随着手头项目数量和团队规模的日益增加,他也不得不通过上一世曾经深恶痛绝的定期报告来了解很多工作进度。
但如今对金属颗粒反应机理的研究,已经远远过了最开始的估计。
像这样可能对行业甚至学科产生颠覆性影响的成果,常浩南还是更倾向于亲自去看一手结果。
并不是不信任栗亚波,而是很多灵感需要在分析原始数据的过程中才能被激出来,直接看结论属于越过了最重要的思考过程,很容易忽略某些要点,或是犯下想当然的错误。
另外三人随之围拢到常浩南身后。
受到火炬集团和torchmu1tiphysics软件对于整个数值计算行业的推动,在2oo6年这个当口,就已经有很多专门的软件可以对模拟计算结果进行图形化渲染,以提高直观性。
即便像是常浩南或者栗亚波这样的老手,在计算过程中或许不需要图形技术的辅助,但为了方便事后回顾,也还是会为此专门留出一部分时间和算力。
就连刚才听了个一头雾水的刑牧春,也很快从中瞧出了些许端倪:
“看起来……这部分模型忽略了化学反应生的率,并且假设对流和扩散只生在径向空间内?”
这个问题当然不是问常浩南的,而是问向栗亚波的。
因此后者马上点了点头:
“客观算力限制……我的计算中没有假设颗粒燃烧是准稳态过程,而是参考老师过去研究短激光加工金属时的方法,往燃烧过程的描述中加入了大量偏微分方程组,实在没有条件考虑三维场景下的情况了……”
“……”
正当刑牧春还想再问点什么的时候,已经盯着电脑上某一个页面看了有一会儿的常浩南突然开了口:
“亚波你的计算结果如果修改一下的话……是不是描述固液混合体系会更合适一些?”
稍微停顿了一下之后,又补充了一句:
“甚至可以比现在这个非稳态动力-扩散-蒸控制模型还要简单不少,另外对于固液体系来说,虽然二维假设本质上还是要经过近似,但至少可以不考虑颗粒形貌带来的影响,精度比描述纯固态体系要高得多。”
栗亚波眼中电光一闪,视线忙不迭投向电脑屏幕上正被常浩南伸手指着的部分。
不过,却并没有马上给出回应。
而是低头思索了片刻。
“从粒子表面的微观角度来看确实如此……但考虑到实际情况的话,固液混合推进剂应该非常不便于使用吧?”
常浩南摆摆手:
“传统的固液混合体系确实应用不多……主要过去这类推进剂虽然名字叫固液混合,但本质都是把液体氧化剂气化之后喷到装载固体燃料的燃烧室中,然后靠点火之后的火焰温度使固体燃料分解气化维持燃烧。”
“这种工作机理下,因为氧化剂都是从燃烧室外部引入的,固体燃料气化后的分解产物只能和氧化剂形成扩散火焰,燃面距离固体表面很快,热反馈强度不可能很高,所以燃料的推移率和传统的固体推进剂没有本质区别,反而给推进剂的装填和飞行器总体结构设计增加了很多不必要的麻烦。”
说到这里,他觉得后面的内容光靠口述有些不太直观,因此顺手从旁边扯过一张纸。
不过,考虑到自己的抽象派画功,又很快改变想法,打开了电脑上的专业绘图软件。
“但如果能让固体燃料表面熔化形成一层液体薄膜,那么在表面流动的作用下,液体就会产生不稳定进而雾化形成液滴进入气相,从而大大增强了燃料的质量输运,也就相当于同时提高了燃料的退移度。”
“而且这样一来,高退移度就成为了燃料本身的一种自然属性,既不需要再引入额外的添加剂,也不需要采用多孔构型或是旋转喷嘴之类的增强措施,明显简化了推进剂的制备流程……”