Analysis and synthesis of solutions for the agglomeration process modeling

Abstract

The present work is devoted development of model of agglomerating process for propellants based on ammonium perchlorate (AP), ammonium dinitramide (ADN), HMX, inactive binder, and nanoaluminum. Generalization of experimental data, development of physical picture of agglomeration for listed propellants, development and analysis of mathematical models are carried out. Synthesis of models of various phenomena taking place at agglomeration implementation allows predicting of size and quantity, chemical composition, structure of forming agglomerates and its fraction in set of condensed combustion products. It became possible in many respects due to development of new model of agglomerating particle evolution on the surface of burning propellant. Obtained results correspond to available experimental data. It is supposed that analogical method based on analysis of mathematical models of particular phenomena and their synthesis will allow implementing of the agglomerating process modeling for other types of metalized solid propellants.

Modeling of agglomerates formation and evolution at combustion of aluminized propellants in intra-chamber environments

“…The agglomeration model [5,6] can be used to determine the properties of emerging agglomerates at burning propellant surface. The model is based on considering of agglomeration regularities depending on propellant type, modeling of initial propellant structure, and modeling of evolution of enlarging agglomerating particles on propellant surface.…”

“…In the present work, previously developed models of agglomerates formation [5,6] and their evolution [7] are used for calculation of agglomerates parameters. The main feature of these models is the ability to calculate not only sizes and mass fraction of agglomerates but also chemical composition and structure parameters.…”

Calculation of the Characteristics of Agglomerates during Combustion of High-Energy Composite Solid Propellants

“…В-третьих, это подходы, которые сочетают в себе две первые группы. В их рамках рассматривается влияние на агломерацию как структуры топлива, так и условий его горения [13][14][15][16][17][18][19].…”

“…В работе [19] представлены принципы моделирования, согласно которым определение совокупности характеристик агломератов возможно в результате синтеза моделей различных явлений, имеющих место при агломерации. На основе разработанного алгоритма для одного из классов топлива (в зависимости от условий горения) получены следующие характеристики агломератов: функция распределения по размерам; доля металлического горючего, формирующая агломераты; параметры химического состава и структуры агломератов.…”

“…Процесс эволюции на поверхности горящего топлива характеризуется появлением индивидуальных агломерирующих частиц, форма которых близка к сферической, и включает в себя совокупность следующих физикохимических превращений [19]: горение металла в газофазном режиме с образованием частиц высокодисперсного оксида; химическое взаимодействие конденсированных металла и оксида с образованием газообразных продуктов; изменение структуры частиц (изменение взаимного расположения капель металла и оксида, слияние этих капель, рост и схлопывание газовых полостей); слияние соседних частиц и их подпитка металлом и оксидом, содержащимися в КС.…”