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燃烧机理构建的极小化反应网络方法:C_(2)燃料燃烧 被引量：2
1
作者 申屠江涛 李宜蔚 +3 位作者 陆彦戎 李娟琴 毛业兵 李象远 《高等学校化学学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2024年第1期94-106,共13页
针对目前C_(2)燃料反应机理中存在的诸多问题,本文采用极小化反应网络方法,在特定化学分辨率条件下构建了乙烯、乙烷和乙醇等典型C_(2)燃料的燃烧反应机理.构建的C_(2)单组分机理具有简洁的反应网络,采用可逆反应形式,并对反应方向在形... 针对目前C_(2)燃料反应机理中存在的诸多问题,本文采用极小化反应网络方法,在特定化学分辨率条件下构建了乙烯、乙烷和乙醇等典型C_(2)燃料的燃烧反应机理.构建的C_(2)单组分机理具有简洁的反应网络,采用可逆反应形式,并对反应方向在形式上进行了统一.在动力学参数方面,采用经典Arrhenius方程(A,Ea)双参数形式,在保证物理意义的同时有利于参数优化.C_(2)机理构建过程中避免了机理简化步骤,能够大幅减少物种数和反应数.动力学模拟结果表明,构建的C_(2)燃烧反应机理在保持较小尺寸的同时有较高的可靠性,并为机理的实际工程应用降低计算成本带来便利. 展开更多
关键词 燃烧机理 极小化反应网络 化学分辨率 可逆反应 C2燃料
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多环芳烃与不饱和自由基氢提取反应类的动力学研究
2
作者 邓红日 曹晓梅 +1 位作者 王静波 李象远 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期28-37,共10页
对2~6个环的多环芳烃的氢提取反应类进行了系统研究,提取氢原子的不饱和自由基包括丙炔基自由基(C_(3)H_(3))、烯丙基自由基(C_(3)H_(5))、丁二烯基自由基(nC_(4)H_(5),iC_(4)H_(5))、环戊二烯基自由基(C_(5)H_(5))以及苯基自由基(C_(6)... 对2~6个环的多环芳烃的氢提取反应类进行了系统研究,提取氢原子的不饱和自由基包括丙炔基自由基(C_(3)H_(3))、烯丙基自由基(C_(3)H_(5))、丁二烯基自由基(nC_(4)H_(5),iC_(4)H_(5))、环戊二烯基自由基(C_(5)H_(5))以及苯基自由基(C_(6)H_(5)).采用M06-2X/cc-pVTZ方法得到了多环芳烃的电子结构信息,利用过渡态理论并结合Eckart隧道校正,计算了所有反应在500~2500 K范围内的反应速率常数.考察了多环芳烃的大小、结构对反应速率常数的影响,对比了不同氢提取自由基及不同氢提取反应类型的速率常数.结果表明,多环芳烃的大小对反应速率常数影响不大,但是多环芳烃的环结构对反应速率常数影响较大.将不同的氢提取反应类简化为发生在五元环上的C_(5)类和发生在六元环上的C_(6)类两类,结果表明,C_(6)类的反应活性高于C_(5)类.研究了nC_(4)H_(5),iC_(4)H_(5)以及C_(6)H_(5)自由基与多环芳烃的氢提取反应,它们的氢提取反应活性大小顺序为C_(6)H_(5)>nC_(4)H_(5)>iC_(4)H_(5).通过对每类典型反应的速率常数取平均值,总结出相应类型的速率规则,可用于构建多环芳烃和碳烟机理. 展开更多
关键词 多环芳烃 不饱和自由基 氢提取反应 速率规则
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燃烧反应机理构建的极小反应网络方法——氢氧燃烧 被引量：10
3
作者 李象远 申屠江涛 +2 位作者 李宜蔚 李娟琴 王静波 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期772-779,共8页
基于化学同时平衡原理,提出复杂反应体系的极小反应网络方法(MRN),在指定中间物种数目条件下,构建反应步数最小的详细燃烧反应机理.确定了8个物种的氢氧燃烧的6个独立反应,对缺乏动力学参数的独立反应进行组合替代,反应速率常数采用Arrh... 基于化学同时平衡原理,提出复杂反应体系的极小反应网络方法(MRN),在指定中间物种数目条件下,构建反应步数最小的详细燃烧反应机理.确定了8个物种的氢氧燃烧的6个独立反应,对缺乏动力学参数的独立反应进行组合替代,反应速率常数采用Arrhenius双参数形式.采用构建的9步反应氢氧燃烧机理(MRN-C0)进行了点火延迟时间和层流火焰速度的模拟. 展开更多
关键词 燃烧反应机理 化学平衡 反应网络 基元反应
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燃烧反应机理构建的双参数速率常数方法 被引量：9
4
作者 李象远 姚晓霞 +4 位作者 申屠江涛 孙晓慧 李娟琴 刘明夏 许诗敏 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期512-520,共9页
采用Arrhenius方程的双参数形式描述反应的速率常数对温度的依赖关系,解决了三参数(A,n,E)过拟合造成的复杂燃烧机理参数缺乏通用性等问题.在不改变物种数和基元反应数条件下,将UCSD核心机理进行双参数处理,并应用于小分子体系的动力学... 采用Arrhenius方程的双参数形式描述反应的速率常数对温度的依赖关系,解决了三参数(A,n,E)过拟合造成的复杂燃烧机理参数缺乏通用性等问题.在不改变物种数和基元反应数条件下,将UCSD核心机理进行双参数处理,并应用于小分子体系的动力学模拟,得到的模拟结果与三参数机理基本相符.双参数机理恢复了Arrhenius活化能的物理意义,可实现机理的参数比较和迁移,缩小了机理整体优化的变量空间,为燃烧机理参数的统一奠定了基础. 展开更多
关键词 燃烧反应机理 速率常数 双参数 数值模拟
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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
5
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. 展开更多
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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航空煤油裂解气的高温自点火延迟特性 被引量：6
6
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。 展开更多
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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燃烧反应机理构建的极小反应网络方法:C1燃料燃烧 被引量：7
7
作者 李宜蔚 申屠江涛 +1 位作者 王静波 李象远 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1871-1880,共10页
使用极小反应网络方法,在指定中间物种条件下,构建反应步数最小的详细燃烧反应机理.确定了关于C1燃烧机理的17个物种和14个独立反应,其中包含氢气燃烧的8个物种6个反应,对缺乏动力学参数的独立反应进行组合替代,反应速率常数采用Arrhen... 使用极小反应网络方法,在指定中间物种条件下,构建反应步数最小的详细燃烧反应机理.确定了关于C1燃烧机理的17个物种和14个独立反应,其中包含氢气燃烧的8个物种6个反应,对缺乏动力学参数的独立反应进行组合替代,反应速率常数采用Arrhenius双参数形式.采用构建的25步反应C1多燃料燃烧机理(MRN-C1)进行了点火延迟时间和层流火焰速度的模拟.考虑到工程应用对机理组分数的限制,以CH4和CH3OH单组分燃料为例,考察了去除"滞留"物种后单组分机理与总机理的模拟结果差别. 展开更多
关键词 燃烧反应机理 化学平衡 反应网络 机理抽取
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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
8
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。 展开更多
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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非平衡溶剂化新理论在有机染料电子光谱中的应用
9
作者 苏英立 任海生 李象远 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2254-2262,共9页
总结了非平衡溶剂化新理论和在量子化学软件Q-Chem中基于含时密度泛函理论(TD-DFT)实现溶剂效应下计算电子吸收和发射光谱的数值解方法.采用该方法计算了染料敏化太阳能电池(DSSCs)中三苯胺型有机染料TPA■CH=CH■CA(n=0~4)在真空和乙... 总结了非平衡溶剂化新理论和在量子化学软件Q-Chem中基于含时密度泛函理论(TD-DFT)实现溶剂效应下计算电子吸收和发射光谱的数值解方法.采用该方法计算了染料敏化太阳能电池(DSSCs)中三苯胺型有机染料TPA■CH=CH■CA(n=0~4)在真空和乙腈溶剂中的电子结构与光谱性质,研究发现,π共轭桥上碳碳双键的个数和溶剂效应会促进光电转换. 展开更多
关键词 非平衡溶剂化 有机染料 电子光谱 染料敏化太阳能电池
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