正丁烷燃料中低温氧化的骨架反应机理

本文基于Healy等人建立的正丁烷详细反应机理(230个组分,1328个反应),采用直接关系图法,反应路径分析以及敏感性分析相结合的方法,构建了一个包含83个组分,397个反应的中低温反应动力学骨架模型。路径分析发现,在低温反应中,正丁烷氧化着火主要受链传播反应中的放热循环控制。而在中温反应中,正丁烷及其下游产物正丁基的裂解反应变得重要,大分子裂解后的小分子氧化加快反应进程。本文骨架模型在温度范围550~1050 K、压力范围0.1~3MPa、当量比范围0.5~2.0条件下对着火延迟时间、层流火焰速度、温度以及重要组分浓度分布的预测均与详细机理保持很好的一致性,同时与文献中快压机、定容燃烧弹和搅拌射流反应器的实验结果也吻合较好。     

乙烷着火化学反应动力学机理研究

本文利用激波管测量了乙烷在不同压力、温度和当量比下的着火延迟期,并利用CHEMKIN软件结合GRI-Mech3.0机理对预混合气着火过程进行了模拟计算和化学反应动力学分析。结果表明,GRI-Mech 3.0机理不能很好地预测乙烷的着火延迟期。通过对着火过程进行敏感性分析,得出反应C_2H_5+O_2=C_2H_4+HO_2和C_2H_4+H+M=C_2H_5+M对着火延迟期的影响较大,并对其反应速率常数进行了修正。修正后的机理能够较好地改善对乙烷着火延迟期的预测,并同时保持了对层流燃烧速度的准确预测。     

DME/LPG混合燃料HCCI燃烧模拟

根据碳氢燃料化学反应系统具有层次结构的特性,本文通过分析二甲醚(DME)与液化石油气(LPG)的详细化学反应机理,构建了反映DME／LPG混合燃料均质压燃(HCCI)燃烧的详细化学反应机理．采用该机理应用单区燃烧模型对DME／LPG混合燃料HCCI燃烧的化学反应动力学过程进行了数值计算．计算结果与试验结果对比表明,所构建的DME／LPG混合燃料氧化的详细化学反应机理能够准确预测DME／LPG混合燃料的两阶段放热特性,对低温和高温着火始点的预测很好;但高温反应过程预测欠佳,高温反应机理需要改进．     

航空替代燃料低温氧化实验与模型研究

在射流搅拌反应器中开展了常压航空煤油替代燃料的低温(500~1100 K)氧化实验研究。利用气相色谱和气质联用仪测得了34个物种的摩尔分数曲线。通过研究芳烃和正癸烷间的耦合作用阐述了替代燃料低温区负温度系数效应对燃料燃烧特性的影响,揭示了实际航空燃料的低温自动点火机理。建立包括975物种和5920反应的亚琛替代燃料的动力学模型,并利用该模型准确地预测实际燃料燃烧的点火延迟等。实验和模拟得到的结果有助于理解燃气轮机低温点火过程。     

基于解耦法构建柴油表征燃料的骨架机理

本文构建了一个包含正癸烷、异辛烷、甲苯和甲基环己烷的柴油表征燃料模型。基于解耦法构建了一个包含70种组分和193个反应的柴油表征燃料的骨架机理。在解耦法中,骨架机理被分为两部分:一部分是极其简化的C_2-C_n机理,用于预测燃料的滞燃期和消耗;另一部分为详细的H_2/CO/C_1机理,用于预测火焰速度和熄火极限,以及碳氢和一氧化碳的排放。通过与激波管中的滞燃期、搅拌反应器(JSR)中的组分浓度、层流火焰速度以及预混压燃(PCCI)发动机中的燃烧和排放的实验数据对比,发现机理较好地预测了柴油的着火、燃烧和排放特性。     

甲醇对氨着火特性的影响与动力学分析

利用激波管试验平台测量了氨/甲醇混合气在不同当量比、不同掺混比、高温中低压条件下的着火延迟期。基于试验数据,提出了一个新的组合简化模型(NH₃-M),能够较好地预测氨/甲醇混合气的着火延迟期,基于该模型进行了化学反应动力学分析。结果表明,添加5%(摩尔分数)的甲醇可以使氨/甲醇混合气的着火延迟期缩短60%以上,氨/甲醇混合气着火延迟期的对数和着火温度的倒数均满足线性关系,影响该混合气的着火延迟期主要是OH、O、HO₂、H等小分子自由基,氨和甲醇最初的消耗均从脱氢反应开始,R224:H+O₂=O+OH是敏感度最大的着火促进反应,R466:CH₃OH+NH₂=NH₃+CH₃O和R467:CH₃OH+NH₂=NH₃+CH₂OH并不直接促进着火,而是产生的中间产物进而生成活性物质促进了整个反应的进行。     

基于快速压缩机的二甲醚掺氢着火延迟特性研究

在温度范围650~830 K,上止点压力1.94~2.45 MPa,当量比0.83~1.25,氮气稀释率89.74%实验条件下,本文利用快速压缩机(RCM)研究了掺氢比、当量比和上止点压力对DME/H_2/O_2/N_2混合气着火延迟期的影响。利用CHEMKIN-PRO软件在更宽广温度范围内对混合气着火延迟进行了同等条件下的模拟计算。结果表明:随着掺氢比的增加,DME/H_2/O_2/N_2混合气第一阶段着火延迟期变化不大,总着火延迟期延长;随着当量比及上止点压力的增加,混合气第一阶段着火延迟期变化不大,总着火延迟期逐渐缩短。     

基于波长选择方法Modeling Power的黑木耳产地判别研究

应用近红外光谱技术结合波长选择方法(modeling power,MP)实现了黑木耳产地的快速准确判别。共收集4个产地240个黑木耳样本,通过光谱扫描,建立了最优的偏最小二乘(PLS)判别模型。同时应用MP选择对黑木耳产地判别的有效波长,作为输入变量,建立最小二乘-支持向量机(MP-LS-SVM)模型。比较了3种MP选择波长的阈值方法,分别为MP值大于0.95,0.90和(0.90+Peak),并建立了相应的MP-LS-SVM模型。以预测集样本的准确判别率作为模型评价标准,分别设定预测的残差绝对值标准0.1,0.2和0.5。预测结果表明,MP-LS-SVM(0.90+Peak)模型在残差标准为0.1,0.2和0.5时的判别效果均为最优,正确判别率分别为98.3%,100%和100%。说明ModelingPower是一种非常有效的波长选择方法,应用近红外光谱技术结合MP-LS-SVM进行黑木耳产地判别是可行的,并获得了满意的判别精度。     

CO气相反应对碳颗粒燃烧的影响——连续膜理论的一种简化模拟方法

本文提出了一种新的考虑了颗粒边界层内CO气相反应效应的碳颗粒燃烧简化模型——移动火焰锋面(MFF)模型。该模型成功地实现了在“碳颗粒着火时表面等效生成物为CO_2”与“扩散扩制时全部成为CO”这两个极限之间的各种中间燃烧工况的连续转变,并很好地预报了Young等人测量得到的褐煤碳颗粒表面温度超过现有单膜模型理论极限值的实验结果。     

初始条件对喷雾火焰着火影响的大涡模拟研究

本文基于LES-LEM模拟方法开展了不同环境温度、压力条件下正庚烷喷雾火焰的大涡模拟研究。首先,通过与ECN喷雾燃烧基础数据库(Engine Combustion Network,ECN)中的实验结果进行对比,发现LE-LEM方法预测的着火延迟期和火焰浮升长度与实验值非常符合。因此,基于此分析了不同发动机工况下喷雾燃烧的着火和燃烧过程。结果显示高温火核首先出现在浓混合气区域,同时,喷雾火焰中同时存在预混和非预混燃烧。计算结果显示燃烧能够使喷雾火焰加速向下游发展,但高环境压力又能抑制喷雾火焰向下游运动。     

单液滴高温静止空气环境着火模型

航空煤油等液体燃料在高温环境中会发生单液滴着火(带着独立火焰蒸发)现象,本文首先实验测量了煤油、RP3航空煤油和柴油单液滴在855 K到1085 K的温度范围内静止空气环境下,液滴最低着火温度和初始直径的数据。结果显示:在实验温度范围内,煤油、RP3航空煤油和柴油单液滴着火的最小初始直径随环境温度的升高而减小,随环境温度的降低而增大。原因在于同样温度环境下大液滴能够提供足够浓度的混气发生着火现象。在相同环境温度下,煤油单液滴能够着火的最小初始直径最大,其次是柴油液滴,而航空煤油液滴能够着火的最小初始直径最小。本文在Frank-Kamenetskii分析基础上,进一步推导了高温静止空气环境下单液滴着火预测模型,所得模型预测结果与实验数据相符。     

蒸发和着火模型对甲醇射流火焰模拟的影响

为了提高甲醇射流火焰数值模拟的精度,本文首先通过实验得到了甲醇蒸发率与温度的关系曲线,形成新的两相传质关系;其次应用基于Frank-Kamentsky近似的液滴着火模型和新的蒸发模型对某甲醇空气射流火焰进行了数值模拟,将应用已有模型、仅应用蒸发模型、同时应用蒸发模型和着火模型(混合模型)的预报结果与实验结果对比检验。结果表明,应用蒸发模型的预报结果比已有模型的模拟结果更接近实验值,混合模型的预报结果最好。     

乙醇氧化基态OH浓度时程吸收光谱诊断

为了提供宽温度、压力和当量比范围下乙醇燃烧反应动力学模型的微观验证数据,利用反射激波结合紫外吸收光谱诊断技术,分别以OH的A-X(0,0)跃迁中306.6868 nm和306.47 nm为低压和高压诊断中心波长,在1200～1700 K工况下对当量比为0.5和1.0的两种乙醇/氧气/氩气混合气进行了OH浓度时程定量测量,有效拓展了乙醇动力学模型微观验证数据的工况,低压实验拓宽了温度边界;高压实验是国际上率先公开发表的OH浓度时程数据,且具有很好的重复性。结果表明,在所研究工况的下,乙醇氧化过程中OH浓度演化存在温度依赖效应,所选的4个代表性乙醇动力学模型仅能预测OH浓度曲线形态,无法同时预测各阶段OH浓度和浓度爬升时刻。虽然在不确定度范围内调整反应速率常数可有效地改善模型对点火延迟期的预测,但无法兼顾对OH峰值浓度的高精度预测,通过动力学分析对反应群进行分析筛选,给出乙醇动力学模型优化的建议。     

乙醇燃烧着火延迟时间和CO2演化过程测量

本文利用激波管测量了高温条件下乙醇/氧气/氩气混合气的着火延迟时间,并结合激光吸收光谱技术测量了乙醇燃烧过程中CO2的演化过程.本文对比了测量的着火延迟时间和3种动力学机理的预测结果,其中AramcoMech 3.0机理的预测结果和实验数据吻合较好.敏感性分析结果表明:3种机理中,促进乙醇着火的基元反应类似,但敏感性系...     

基于色块和服装色的颜色协调模型评测和优化EI北大核心CSCD

为了对现有颜色协调模型进行评测,选择了CIELAB颜色空间中均匀分布的24个颜色,分别以色块和服装为应用场景,组织观察者进行了颜色协调度评判实验.通过心理物理实验采集到了不同观察者的颜色协调度评判结果,分别对颜色协调原则和现有的颜色协调模型进行验证,发现以色块和服装为应用场景的颜色协调度呈现弱相关性(R2<0.126),现有颜色协调模型的预测结果与实验数据呈现弱相关性(R2<0.5).对Ou模型(基于匀色色块建立)和Luo&Ou模型(基于服装色建立)进行优化后,预测不同场景的颜色协调度性能有较大地改善,研究成果可为颜色协调度的预测提供一种研究方法和参考依据.     

以NH_3为还原剂的SNCR反应机理简化

通过敏感性分析、准稳态假设的方法,对含有60个组分、371个基元反应的SNCR详细机理—(?)A机理,进行了系统的简化,得到了包含28个组分、97个基元反应的骨架机理,以及进一步的包含12个主要组分,8步总包反应的简化机理模型。用Chemkin软件中柱塞流反应器(Plug Flow Reactor,PFR)模型对详细机理和简化机理模型分别进行计算,结果表明简化机理相比详细机理计算量大大减小,并在较广的反应温度(800～1300℃)、氨氮摩尔比(0.5～2)、停留时间(0.01～1 s)等范围内可以准确反映详细机理对SNCR化学动力学特性的预测。与普遍使用的Fluent软件中的SNCR两步总包反应模型相比,本文所发展的简化机理模型在适用范围及准确性方面都有显著的改进。本文发展的简化机理模型可以为后续SNCR反应流的数值模拟提供参考。     

基于分子运动对流换热和热辐射下煤粉颗粒群粒子的加热分析

本文建立了在烟气对流加热和辐射状态下的煤粉颗粒群加热模型,通过数值模拟,模拟研究了不同锅炉炉膛尺寸下不同煤粉粒子粒径的煤粉群粒子加热时间以及粒子温升的关系,对对流换热和辐射换热在着火热源中所占比重进行了分析,模型很好的模拟了粒子的升温,能够较好的反映出煤粉粒子加热升温机理,为煤粉射流微元加热及着火提供了计算方法。     

用钝体稳定劣质煤粉火焰的机理性探讨

引言 对于高速的气体或液体燃料的预混气流,其火焰稳定通常是采用钝体来实现的。钝体稳焰的机理可以用热理论模型、边界层点燃理论模型或搅拌反应器模型分别从不同的角度定性地给予解释。近年来劣质煤(或无烟煤)燃烧中采用钝体作为稳焰器来解决其着火延迟和火焰不稳定的问题收到了良好的效果,但对其稳焰机理尚不明确,仍然沿用     

一种基于分子结构相似的生物柴油替代燃料模型构建方法

提出了一种通过匹配实际燃料的官能基团来构建生物柴油替代燃料的方法。选取MD5D、正十二烷和1,4-己二烯作为基础燃料,以燃料的重要化学官能基团、H/C比、O/C比和(CH_2)/(CH_3)×[GH_2+CH_3]值等为匹配目标得到各基础燃料的配比,并结合各基础燃料的既有机理构建了生物柴油的替代燃料机理。将获得的替代燃料机理用于理想搅拌反应器燃烧和零维均质着火过程的模拟,模拟结果与实验数据的对比表明,该替代燃料机理能较好地预测生物柴油在不同压力、温度和当量比下的氧化过程和着火特性。本文所提出的生物柴油替代燃料机理构建方法具有一定的通用性,为替代燃料机理的构建提供了新的思路。     

基于欧拉喷雾与火焰面/反应进度变量湍流燃烧模型的PRF燃料喷雾燃烧模拟研究

在开源计算流体软件OpenFOAM环境下,将基于欧拉方法的Σ-Y喷雾模型与非稳态火焰面/反应进度变量湍流燃烧模型相耦合,发展用于高温高压环境中液体燃料喷雾湍流燃烧高精度计算模型,分别对非燃烧和燃烧工况下的五种典型参比燃料(Primary Reference Fuel,PRF)的燃油喷射雾化与湍流燃烧过程开展数值研究。结果表明：该新型耦合模型能够准确的预测PRF燃料的喷雾和着火燃烧特性;所开发的重构数值喷雾纹影图像和燃烧OH^*图像处理方法能够很好地捕捉到试验的滞燃期、火焰浮起长度及喷雾火焰结构;研究揭示了不同比例的PRF燃料对喷雾及着火燃烧过程的影响特性,为替代燃料在发动机上的高效应用提供了理论指导。