چكيده
چكيده
مواد پرانرژي موادي هستند كه مي‌توانند مقادير زيادي از انرژي شيميايي را ذخيره كنند و ميزان انرژي بسيار بالايي هنگام سوختن آزاد مي‌كنند. از جمله‌ي اين مواد، ذره آلومينيوم است. تاكنون بسياري از مطالعات انجام شده بر روي احتراق ذرات آلومينيوم در مقياس ميكرو بوده است. مواد در اندازههاي نانو ويژگيهاي فيزيكي، شيميايي، الكتريكي، نوري و احتراقي متفاوتي نسبت به همان ويژگي‌ها در مقياس ماكروسكوپيك دارند. از طرفي نظريه¬هاي ارائه شده براي ميكرو ذرات را نمي¬توان به طور مستقيم براي مطالعه نانو ذرات بكار برد. از اين رو موضوعات اساسي مربوط به ويژگي¬هاي احتراق نانو ذرات بايد بررسي شود.
در اين رساله ابتدا مسائل مربوط به احتراق ذرات فلزي و سپس احتراق آلومينيوم در مقياس ميكرو و برخي تفاوتهاي ترموفيزيكي و احتراقي بين ميكرو ذرات و نانو ذرات آلومينيوم مرور شده است. در مورد ويژگيهاي انتقال حرارت از طريق هدايت در رژيم‌هاي مختلف (پيوسته، گذرا و رژيم آزاد مولكولي) و پديده ترموفورسيس نيز مطالبي بيان شده است. در ادامه، چند ويژگي مربوط به احتراق نانو ذرات فلزي بررسي و تحليل شده است كه خود شامل دو بخش است: احتراق نانو ذره آلومينيوم و احتراق جريان حاوي نانو ذرات آلومينيوم. در مورد احتراق تك‌ذره آلومينيوم، دماي اشتعال، زمان سوزش، زمان تاخير اشتعال و حداقل انرژي اشتعال نانو ذره آلومينيوم به صورت تئوري تحليل و اعتبار نتايج حاصل با نتايج تجربي بررسي شده است. در اين قسمت از معيارهاي "ونت هاف" و "تافانل و لي‌فلاچ" و خواص وابسته به اندازه ذره (به جاي استفاده از خواص ثابت) استفاده شده است. همچنين براي محاسبه نرخ اتلاف حرارت از طريق هدايت از يك ذره كروي به گاز اطرافش از روابط موجود در رژيم گذرا (به جاي رژيم پيوسته) بهره گرفته شده است.
در ادامه اثرات نفوذ ناشي از ترموفورتيك و حركت براوني ذرات در احتراق جريان حاوي نانو ذرات به صورت تئوري بررسي شده است. بدين منظور معادلات بقاي جرم و انرژي در هر سه ناحيه‌ي آب مايع، پيش‌گرم و واكنش با منظور كردن اثرات ترموفورتيك و حركت براوني ذرات به دست آورده شده و با حل اين معادلات، اثرات مذكور بررسي گرديده‌اند. مطابق نتايج به دست آمده اين اثرات در ابعاد نانو داري اهميت بيشتري نسبت به ابعاد ميكرو هستند.
واژه‌هاي كليدي: احتراق آلومينيوم، نانو ذرات فلزي، عدد نادسن، اثر ترموفورتيك، حركت براوني ذرات
