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2025年4月推进技术Apr.2025

第46卷第4期JOURNALOFPROPULSIONTECHNOLOGYVol.46No.4

含能碳氢燃料燃烧过程中微爆现象的研究进展综述*

杨卫娟，张帆，杨丝鄅，刘建忠，王智化，周俊虎

（浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室，浙江杭州310027）

摘要：微爆是液体燃料燃烧过程中发生的一种液滴自破碎的微观物理现象，对燃料燃烧具有显著

影响。含能碳氢燃料因添加了铝、硼等固体颗粒，微爆现象的表现和影响更为复杂重要。本文以含能碳

氢燃料燃烧过程中的微爆现象为研究对象，对其研究成果进行综述，包括微爆的发现、微爆的表征描

述、对燃烧的影响作用、影响微爆的各种因素和微爆发生机理等。总体看来，微爆本质上属于燃烧过程

中的液滴二次雾化，产生了液滴自破碎、子液滴喷溅和燃料蒸汽喷发等现象，从传质角度强化了燃料着

火、燃烧和燃尽。表面致密壳层的形成和液滴内的异相成核是产生液滴微爆的主要机理，添加剂和含能

颗粒通过改变壳层结构和异相成核特性来影响微爆过程。今后微爆研究的迫切需求和发展趋势是研究更

小尺度的单液滴或液滴群微爆现象，发展微爆定量表征方法和理论，微爆机理研究向表面壳层和异相成

核汇聚深入，推进单液滴微爆过程的数值计算。

关键词：微爆；碳氢燃料；含能颗粒；单液滴燃烧；综述

中图分类号：V231.1文献标识码：A文章编号：1001-4055（2025）04-2408011-13

DOI：10.3724/1001-4055.2408011

具有一定指导意义［14-16］。

1引言

本文对含能碳氢燃料燃烧过程中微爆现象的研

液体碳氢燃料是航空航天推进领域的主要燃究成果进行了梳理，综述了含能碳氢燃料燃烧中微

料，提高燃料的密度和体积热值是改善其能量特性爆现象的表现特征、对燃料燃烧的影响作用、影响微

［1-2］

的关键。含能碳氢燃料正是基于此考虑提出的一爆的主要因素和微爆发生机理等，并展望了未来含

种高理论能量特性燃料，通过向液体碳氢燃料中添能碳氢燃料微爆研究发展的趋势及特色。

加铝、硼等含能颗粒和提高燃料稳定性的添加剂（表

2微爆现象概述

［3-5］

面活性剂、胶凝剂等）制备而成。含能碳氢燃料单

液滴燃烧特性研究，是探究其在发动机内部喷雾燃“微爆”现象最早于1962年由苏联学者Ivanov和

［6-7］［17］

烧过程和燃烧机理的研究基础。Nefedov在乳化燃料燃烧实验中观测到并提出，是

微爆（micro-explosion）是含能碳氢燃料液滴一指燃料燃烧过程中液滴内部水蒸气透过表面膜层，

种典型的燃烧物理过程，从母液滴中剥离出不同大引发液滴破碎生成小体积子液滴的行为。根据微爆

小的子液滴。微爆本质上属于液滴的二次雾化［8-10］，发生位置和剧烈程度不同，微爆分为局部微爆和全

［18］

对液滴的燃烧速率、燃尽率、能量释放特性等具有显局微爆。发生在液滴局部的低强