Die stoßinduzierte Verbrennung von Aluminium-Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von 5 µm in Luft wurde in einem hierfür aufgebauten Membranstoßrohr mit einem konstanten inneren Durchmesser von 70 mm und einer Länge von ca. 10 m experimentell untersucht. Metallpartikel bieten sich aufgrund ihres hohen Energiegehalts als zusätzliche Energieträger für Brenn- oder Explosivstoffe an. In der praktischen Anwendung spielen bei ihrer Entzündung üblicherweise Stoßwellen und schnelle Gasströmungen eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Bisher wurden allerdings die meisten der grundlegenden Untersuchungen auf dem Gebiet der Metallpartikelverbrennung mit Hilfe von experimentellen Anlagen durchgeführt, bei denen die Partikel in einer ruhigen Atmosphäre oxidiert werden. Mittels des eingesetzten Stoßrohrs können kontrolliert Stoßwellen erzeugt werden, ohne dass der Einsatz sensibler Messtechniken durch die entstehenden Verbrennungseffekte verhindert wird. Die durchgeführten Arbeiten stellen den ersten Schritt zu einer umfassenden systematischen Aufklärung der Wirkungsmechanismen einer Stoßwelle auf ein einzelnes Partikel dar. Bisher wurde ein mechanischer Einfluss der Stoßwelle auf ein Partikel als vernachlässigbar angenommen. Erstmals konnte ein solcher Einfluss und dessen Auswirkungen experimentell belegt werden. So liefert diese Arbeit neue Ansatzpunkte, um die Stoß-Partikel-Wechselwirkung aufzuklären. Zugleich wird damit eine Grundlage für die Modellierung und Simulation komplexer praktischer Anwendungen geschaffen. «
Die stoßinduzierte Verbrennung von Aluminium-Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von 5 µm in Luft wurde in einem hierfür aufgebauten Membranstoßrohr mit einem konstanten inneren Durchmesser von 70 mm und einer Länge von ca. 10 m experimentell untersucht. Metallpartikel bieten sich aufgrund ihres hohen Energiegehalts als zusätzliche Energieträger für Brenn- oder Explosivstoffe an. In der praktischen Anwendung spielen bei ihrer Entzündung üblicherweise Stoßwellen und schnelle Gasströmungen e... »
Übersetzte Kurzfassung:
The shock-induced combustion of aluminum particles with a mean diameter of 5 µm in air was studied experimentally by means of a newly constructed shock tube with an inner diameter of 70 mm and a total length of approximately 10 m. Metal particles could serve as an extra source of energy in propellants or explosives, i.e. in an appropriate application those particles burn in the presence of shock waves and high-speed flows, respectively. In spite of this, most of the former studies on metal particle combustion were conducted in quiescent atmospheres - thus the particles were not subjected to the effects of a shock wave or a high-speed flow during those experiments. The shock tube used for the present work produces well-controllable, clean shock waves allowing the use of sensitive measurement techniques. Therefore, the experiments carried out represent a first step towards a fundamental examination of the shock wave influence on the ignition and combustion behavior of a single metal particle. The experimental results obtained highlight the significant influence of the shock wave effects on the ignition of the particles neglected so far. Consequently, the work reveals new aspects and suggests further studies on the interaction of a shock wave with the combustion of a metal particle. Furthermore, it provides a foundation for the modelling and simulation of such processes. «
The shock-induced combustion of aluminum particles with a mean diameter of 5 µm in air was studied experimentally by means of a newly constructed shock tube with an inner diameter of 70 mm and a total length of approximately 10 m. Metal particles could serve as an extra source of energy in propellants or explosives, i.e. in an appropriate application those particles burn in the presence of shock waves and high-speed flows, respectively. In spite of this, most of the former studies on metal parti... »