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基于极小化反应网络方法构建正构烷烃裂解机理
1
作者
陆彦戎
申屠江涛
+2 位作者
李宜蔚
毛业兵
李象远
《高等学校化学学报》
北大核心
2025年第5期122-130,共9页
高保真度和低计算成本在燃料的裂解和氧化建模中是极具挑战的任务.本文基于极小化反应网络(MRN)方法,构建了包含正庚烷、正癸烷和正十二烷在内的正构烷烃的裂解动力学机理模型.该多燃料机理包含32个物种和58个反应,基于多尺度裂解实验...
高保真度和低计算成本在燃料的裂解和氧化建模中是极具挑战的任务.本文基于极小化反应网络(MRN)方法,构建了包含正庚烷、正癸烷和正十二烷在内的正构烷烃的裂解动力学机理模型.该多燃料机理包含32个物种和58个反应,基于多尺度裂解实验数据和机理进行了验证.在0.02~5.00 MPa压力范围和573~1732 K温度范围内,该机理对正构烷烃的裂解转化率和产气率随温度、压力和时间变化的预测能力与详细机理相当.特别是在高压条件下,正癸烷和正十二烷的子机理在预测燃料转化率以及烯烃、乙炔等物种浓度分布方面表现出较高的模拟精度,适用于燃料裂解换热的工程数值模拟.裂解机理结合氧化反应可形成燃烧机理.
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关键词
极小化反应网络法
裂解
正构烷烃
动力学建模
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职称材料
航空煤油裂解气的高温自点火延迟特性
被引量：
6
2
作者
郑祖骏
万中军
+1 位作者
李萍
张昌华
《含能材料》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期391-397,共7页
航空煤油是一种典型的吸热性碳氢燃料,燃料在进入燃烧室之前通过热裂解产生裂解产物而吸热,可在高速飞行器的热防护中起着重要作用。航空煤油及其裂解气的自点火延迟特性是冲压发动机设计的主要参数之一,也是验证燃烧反应机理的重要数...
航空煤油是一种典型的吸热性碳氢燃料,燃料在进入燃烧室之前通过热裂解产生裂解产物而吸热,可在高速飞行器的热防护中起着重要作用。航空煤油及其裂解气的自点火延迟特性是冲压发动机设计的主要参数之一,也是验证燃烧反应机理的重要数据。本研究在化学激波管中,利用反射激波对航空煤油及其裂解气进行自点火,获得了点火温度在900~1820 K,压力为1.01×10^5Pa,当量比为1.0条件下RP-3航空煤油、裂解气及主要裂解成分氢气、甲烷、乙烯和乙烷的自点火延迟时间。点火延迟时间定义为反射激波到达测量点时引起的压力信号起跳到CH^*自由基信号大量出现时的时间间隔。实验结果表明,点火延迟时间随温度的升高明显缩短;在相同工况下,甲烷点火延迟时间最长,氢气最短,裂解气的点火延迟时间比航空煤油略长;裂解气活化能接近于航空煤油的活化能,都在180 kJ·mol^-1左右,单组分中的氢气点火活化能最低,为127.8 kJ·mol^-1。实验结果与相应的燃烧动力学机理模拟结果进行了对比,机理能很好预测温度对点火延迟时间的影响规律。对机理进行了敏感度分析,得到了影响燃料点火的主要基元反应。
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关键词
航空煤油
裂解气
点火延迟时间
激波管
燃烧机理
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职称材料
正十烷简化机理的构建及其在发动机燃烧数值模拟中的应用
3
作者
尹柔
薛洁
+1 位作者
王静波
李象远
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期1876-1882,共7页
为了预测发动机点火包线和贫/富油极限等关键性能,迫切需要发展航空燃料及其典型组分的高精度化学动力学模型。针对燃料典型组分正十烷,采用自主开发的机理生成程序ReaxGen构建了其燃烧详细机理(1499种组分、5713步反应)。为了验证机理...
为了预测发动机点火包线和贫/富油极限等关键性能,迫切需要发展航空燃料及其典型组分的高精度化学动力学模型。针对燃料典型组分正十烷,采用自主开发的机理生成程序ReaxGen构建了其燃烧详细机理(1499种组分、5713步反应)。为了验证机理的合理性与可靠性,在当量比Φ=0.5~2.0,压力p=0.1~8MPa的宽工况条件下进行了点火延迟模拟验证,结果表明,本文提出的正十烷详细机理在较宽的温度、压力和当量比条件下具有较高的模拟精度。为获得适用于发动机燃烧模拟的高精度简化机理,基于误差传播的直接关系图方法简化了正十烷燃烧详细机理,得到包含709种组分、2793步反应的正十烷半详细机理。进一步在高温范围(1000~1500K),采用路径通量分析方法简化得到含77种组分、359个反应的骨架机理。获得的骨架机理能够合理描述正十烷在高温下的燃烧特性,且该骨架机理尺度规模可用于基于火焰面模型的燃烧数值模拟。基于此高精度的骨架机理模型,结合火焰面生成流形湍流燃烧模型,采用大涡模拟方法进行了航空发动机环形燃烧室单头部扇形的燃烧模拟,初步获得了非稳态流场结构,其中温度模拟结果与实验值基本符合。
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关键词
正十烷
简化机理
直接关系图法
路径通量法
燃烧数值模拟
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职称材料
题名
基于极小化反应网络方法构建正构烷烃裂解机理
1
作者
陆彦戎
申屠江涛
李宜蔚
毛业兵
李象远
机构
四川大学
化学
工程
学院
四川大学空天动力燃烧与冷却教育部工程研究中心
四川大学
机械
工程
学院
出处
《高等学校化学学报》
北大核心
2025年第5期122-130,共9页
基金
国家自然科学基金(批准号:T2441001)
四川省科技计划项目(批准号:2022YFSY0009)资助。
文摘
高保真度和低计算成本在燃料的裂解和氧化建模中是极具挑战的任务.本文基于极小化反应网络(MRN)方法,构建了包含正庚烷、正癸烷和正十二烷在内的正构烷烃的裂解动力学机理模型.该多燃料机理包含32个物种和58个反应,基于多尺度裂解实验数据和机理进行了验证.在0.02~5.00 MPa压力范围和573~1732 K温度范围内,该机理对正构烷烃的裂解转化率和产气率随温度、压力和时间变化的预测能力与详细机理相当.特别是在高压条件下,正癸烷和正十二烷的子机理在预测燃料转化率以及烯烃、乙炔等物种浓度分布方面表现出较高的模拟精度,适用于燃料裂解换热的工程数值模拟.裂解机理结合氧化反应可形成燃烧机理.
关键词
极小化反应网络法
裂解
正构烷烃
动力学建模
Keywords
Minimized reaction network method
Pyrolysis
n-Alkane
Kinetic modeling
分类号
O643.12 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
航空煤油裂解气的高温自点火延迟特性
被引量：
6
2
作者
郑祖骏
万中军
李萍
张昌华
机构
四川大学
原子与分子物理
研究
所
四川大学空天动力燃烧与冷却教育部工程研究中心
出处
《含能材料》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期391-397,共7页
基金
国家自然科学基金资助(91841301)。
文摘
航空煤油是一种典型的吸热性碳氢燃料,燃料在进入燃烧室之前通过热裂解产生裂解产物而吸热,可在高速飞行器的热防护中起着重要作用。航空煤油及其裂解气的自点火延迟特性是冲压发动机设计的主要参数之一,也是验证燃烧反应机理的重要数据。本研究在化学激波管中,利用反射激波对航空煤油及其裂解气进行自点火,获得了点火温度在900~1820 K,压力为1.01×10^5Pa,当量比为1.0条件下RP-3航空煤油、裂解气及主要裂解成分氢气、甲烷、乙烯和乙烷的自点火延迟时间。点火延迟时间定义为反射激波到达测量点时引起的压力信号起跳到CH^*自由基信号大量出现时的时间间隔。实验结果表明,点火延迟时间随温度的升高明显缩短;在相同工况下,甲烷点火延迟时间最长,氢气最短,裂解气的点火延迟时间比航空煤油略长;裂解气活化能接近于航空煤油的活化能,都在180 kJ·mol^-1左右,单组分中的氢气点火活化能最低,为127.8 kJ·mol^-1。实验结果与相应的燃烧动力学机理模拟结果进行了对比,机理能很好预测温度对点火延迟时间的影响规律。对机理进行了敏感度分析,得到了影响燃料点火的主要基元反应。
关键词
航空煤油
裂解气
点火延迟时间
激波管
燃烧机理
Keywords
aviation kerosene
pyrolysis gas
ignition delay time
shock tube
combustion mechanism
分类号
TJ55 [兵器科学与技术—军事化学与烟火技术]
O64 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
正十烷简化机理的构建及其在发动机燃烧数值模拟中的应用
3
作者
尹柔
薛洁
王静波
李象远
机构
四川大学
化学
工程
学院
四川大学空天动力燃烧与冷却教育部工程研究中心
四川大学
原子与分子物理
研究
所
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期1876-1882,共7页
基金
国家自然科学基金(91641120,91741201)。
文摘
为了预测发动机点火包线和贫/富油极限等关键性能,迫切需要发展航空燃料及其典型组分的高精度化学动力学模型。针对燃料典型组分正十烷,采用自主开发的机理生成程序ReaxGen构建了其燃烧详细机理(1499种组分、5713步反应)。为了验证机理的合理性与可靠性,在当量比Φ=0.5~2.0,压力p=0.1~8MPa的宽工况条件下进行了点火延迟模拟验证,结果表明,本文提出的正十烷详细机理在较宽的温度、压力和当量比条件下具有较高的模拟精度。为获得适用于发动机燃烧模拟的高精度简化机理,基于误差传播的直接关系图方法简化了正十烷燃烧详细机理,得到包含709种组分、2793步反应的正十烷半详细机理。进一步在高温范围(1000~1500K),采用路径通量分析方法简化得到含77种组分、359个反应的骨架机理。获得的骨架机理能够合理描述正十烷在高温下的燃烧特性,且该骨架机理尺度规模可用于基于火焰面模型的燃烧数值模拟。基于此高精度的骨架机理模型,结合火焰面生成流形湍流燃烧模型,采用大涡模拟方法进行了航空发动机环形燃烧室单头部扇形的燃烧模拟,初步获得了非稳态流场结构,其中温度模拟结果与实验值基本符合。
关键词
正十烷
简化机理
直接关系图法
路径通量法
燃烧数值模拟
Keywords
n-decane
Reduced mechanism
Directed relation graph with error propagation
Paths flux analysis
Numerical combustion simulation
分类号
V231.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于极小化反应网络方法构建正构烷烃裂解机理
陆彦戎
申屠江涛
李宜蔚
毛业兵
李象远
《高等学校化学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
航空煤油裂解气的高温自点火延迟特性
郑祖骏
万中军
李萍
张昌华
《含能材料》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
6
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
正十烷简化机理的构建及其在发动机燃烧数值模拟中的应用
尹柔
薛洁
王静波
李象远
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
0
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职称材料
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