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Simulating multiphase agglomeration dynamics in aluminized propellant combustion using a physically informed surface tension model
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AI
DOI：10.1016/j.combustflame.2025.114587.png)
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摘要
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本研究考察了金属化固体推进剂在剧烈化学反应和相变过程中团聚现象以及团聚体与周围材料之间的相互作用。开发了一种基于表面张力的模型，该模型同时考虑了内聚力和表面最小化，能够可靠地预测团聚行为。所提出的算法具有以下关键优势：(i) 同时解析固、液、气三相界面；(ii) 整合了团聚现象的几何、物理和化学属性；(iii) 采用一种表面张力公式，能够再现团聚和聚结过程。控制方程确保了质量、动量、能量和化学组分的守恒，而表面张力模型应用样条和核函数来表示内聚力和表面最小化。通过自建量热计获取反应动力学参数、活化能和指数前因子，以确保与实验数据的一致性。在开展完全耦合燃烧模拟之前，对单颗粒和多颗粒系统中的内聚力和排斥力进行了验证。结果表明，该方法重现了实验观察到的团聚动力学和粒径分布，证实了基于物理信息的表面张力模型能够准确捕捉团聚现象及其与复杂化学反应和相变的耦合。该方法可推广至其他金属颗粒，如钛和硼，将在未来的工作中加以探讨。
