基于自适应方法的Sn/O/H/N/C/Cl反应机理简化

计算包含详细反应机理的复杂反应流问题仍然是十分费时的,已有的反应流计算方法通常采用简化的化学反应机理．传统的机理简化方法大多基于反应条件的稳态假设,如主量组分分析法等．近年来,一种基于自适应化学理论的机理简化的新方法被提出．该方法根据设定的化学精度要求,可实现详细反应机理的最优简化．对Sn/O/H/N/C/Cl详细反应机理的简化结果表明Sn CO_2=SnO CO和Sn O_2=SnO O为机理中影响Sn氧化最重要的两个基元反应．     

化学动力学模型预测H_2/CO燃烧的不确定性分析

本文采用数据协同方法,研究了由于模型参数和实验测量不确定度传递导致的H_2/CO详细化学动力学模型预测的不确定性。研究发现在数据集中增加一组H_2/O_2/CO_2混合物在1.5 MPa时层流火焰传播速度实验测量值,数据集出现不一致,并分析了两种有可能导致数据集不一致的原因。研究结果还表明,选择性的增加实验目标,能有效地约束模型参数不确定性空间,提高模型预测性能,并为实验研究提供引导.     

RF溅射的SiO_2和SiO_2/Al/SiO_2薄膜的喇曼散射光谱研究

用射频溅射(RF Sputtering)法制成了SiO_2和SiO_2/Al/SiO_2薄膜。应用喇曼光谱研究了薄膜结构。结果表明:RF溅射制成的SiO_2薄膜是含有大量环结构缺陷的玻璃态;SiO_2/Al/SiO_2层状薄膜的喇曼光谱中观察到Al_2O_3的特征峰,证实了Al/SiO_2薄膜界面确有氧化还原反应发生;从喇曼光谱中Al_2O_3的特性峰的位置和相对强度可推断出,SiO_2/Al/SiO_2薄膜界面处的Al_2O_3是非晶γ-Al_2O_3。     

微细腔内变组分CH_4/O_2/H_2O自热重整积碳特性

针对微动力装置中重整腔内催化剂表面容易积碳,重整反应需要大量能量等问题,在重整腔入口引入氧气,使甲烷发生部分氧化反应为催化重整提供热量。本文采用数值方法研究了微细腔中CH_4/O_2/H_2O镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析CH_4/O_2/H_2O混合物组分对甲烷自热重整反应及积碳的影响。结果表明:在混合物组分CH_4/O_2/H_2O摩尔比为1:0.2:2时,甲烷自热反应放热量刚好能满足甲烷重整反应的需求,氢气质量分数较高为3.32%,积碳浓度较低为1.19×10~(-6) kmol/m~2。     

详细化学反应动力学动态自适应加速

详细化学反应机理应用于三维、高度瞬态的湍流燃烧数值模拟时,计算成本巨大.为此,本文提出了一种基于动态自适应建表(ISAT)和动态自适应化学(DAC)的化学反应动力学动态自适应加速方法.该方法基于组分空间的低维流形特性,采用主成分分析法将燃烧区域中的网格节点(或颗粒)从组分空间向低维空间内投影,根据投影点在低维空间内的概率密度函数来刻画系统的非均匀性,进而自适应地选择ISAT和DAC进行加速.本文通过设置内燃机模拟算例,使用甲烷GRI Mech3.0机理,初步验证了新方法的性能。计算结果表明,在保证计算精度的同时,新方法具有明显的加速优势。对于包含500个颗粒的内燃机模拟算例,加速因子可以达到使用ISAT的2.7倍、DAC的1.7倍、固定ISAT-DAC联合的1.8倍。     

基于自适应方法的Sn／O／H／N／C／Cl反应机理简化

计算包含详细反应机理的复杂反应流问题仍然是十分费时的,已有的反应流计算方法通常采用简化的化学反应机理.传统的机理简化方法大多基于反应条件的稳态假设,如主量组分分析法等.近年来,一种基于自适应化学理论的机理简化的新方法被提出.该方法根据设定的化学精度要求,可实现详细反应机理的最优简化.对Sn/O/H/N/C/Cl详细反应机理的简化结果表明Sn CO2=SnO CO和Sn O2=SnO O为机理中影响Sn氧化最重要的两个基元反应.     

Si/Al/Na/Ca对准东煤灰熔融特性的影响

采用Factsage软件计算分析了Si/Al/Na/Ca对准东煤灰熔融特性的影响,结果发现:准东煤灰中Si02主要起助熔作用,流动温度随SiO_2含量增加而降低.当Al_2O_3含量低于12%时,流动温度随Al_2O_3含量增加而降低;当Al_2O_3含量大于15%时,流动温度随Al_2O_3含量增加而升高.Na_2O对流动温度的影响与灰中其他组分有关,总体而言,Na_2O起助熔作用.SiO_2/Al_2O_3质量比小于3.0的准东煤灰中,当CaO含量小于30%时,流动温度随CaO含量增加而降低;当CaO含量大于30%时,流动温度随CaO含量增加而升高。     

正庚烷化学反应机理的简化与加速计算

详细化学反应机理的引入会给燃烧数值模拟带来巨大的困难:一方面,由于不同组分对应不同的特征时间,详细化学反应机理会导致燃烧模拟涉及到广泛的时间尺度;另一方面,随着燃料所含碳原子数目的增加,其详细化学反应机理中所含的组分数目与基元化学反应数目会呈指数增长,这直接导致计算量的急剧增加。为了解决这两方面的困难,本文以正庚烷氧化机理为例,通过化学反应机理简化(反应路径分析法)与加速算法(投影法)实现了在确保计算精度的条件下极大程度地提高计算效率。     

有源抗噪声护耳器H2/H∞优化方法研究

采用固定系数滤波器和自适应滤波器相结合来实现一种有源抗噪声护耳器系统。固定系数滤波器除了降低宽带噪声,其最主要的作用在于减小次级通道的不确定性。固定系数滤波器和次级通道滤波器都采用H_2/H_∞优化方法设计得到。仿真和实验结果表明:固定系数滤波器提高了自适应算法的稳定性,护耳器系统在宽带和周期性噪声环境中都取得了比较好的降噪效果。     

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。     

燃烧过程的多尺度模拟与动态自适应机理方法

介绍了一种多时间尺度模拟方法和动态自适应机理方法。在模拟过程中,根据当时的热化学状态动态获得即时简化机理,通过计算各个组分的特性时间,依据其特征时间将基元组分和反应划分为不同的计算组,各个组采用不同的时间步长进行计算。基于该方法,采用详细化学机理对癸烷及庚烷自燃着火过程进行模拟,并将模拟结果与全过程采用详细机理的隐式积分算法进行比较。结果证明该方法具有很高的精度,同时,该方法能大大提高计算的速度。该方法的应用将有助于实现燃烧问题的高效精确模拟。     

铂表面H_2还原NO_x的详细反应机理

研究了柴油机NO_x存储还原技术(NSR)浓燃再生阶段中NO还原反应。发展了铂催化剂表面H_2还原NO的详细化学反应机理,包括6种气相组分、10种表面组分及28步基元反应,其中包含了主要含氮产物N_2及副产物N_2O和NH3的生成路径。此机理与CHEMKIN软件中的活塞流反应器(PFR)模型耦合进行数值模拟,反应器出口各组分体积分数预测结果与文献中实验数据吻合良好。在NO体积分数为500×10~-6、反应器入口温度为270℃的条件下分析了进气中H2体积分数((100~2500)×10~(-6))对含氮产物选择性的影响。结果表明,H_2体积分数小于500×10~(-6)时,N_2和N_2O为主要的含氮产物;随着H_2体积分数逐渐升高,当Φ(NO)/Φ(H_2)高于1.5时,NH_3成为主要产物。由敏感性分析结果可知,NH_3对H_2吸附反应的敏感性系数最大,提高该反应速率将促进NH_3的生成。     

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。     

PODE/甲醇双燃料化学动力学简化机理研究

聚甲氧基二甲醚(PODE)和甲醇属于煤基高含氧燃料,两者有效组合燃烧可实现内燃机节能减排.本文以PODE3和甲醇作为表征燃料,通过使用反应路径分析、直接关系图法、敏感性分析法对详细PODE3反应机理进行简化获得PODE简化子机理,然后与甲醇反应机理、NOx和PAHs子机理耦合获得PODE/甲醇双燃料化学动力学简化模型(...     

退火温度对Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜结构和应力特性的影响

介质膜反射镜是星载激光测高仪系统中不可缺少的薄膜元件,其面形质量直接影响探测系统测距的分辨率和精度.本文采用离子束辅助电子束蒸发工艺在石英基底上沉积Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜,并在200—600℃的空气中做退火处理.通过X射线衍射、原子力显微镜、分光光度计及激光干涉仪等测试手段,系统研究了退火温度对Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜结构、光学性能以及应力特性的影响.结果表明:Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜退火后,膜层结构保持稳定,膜层表面粗糙度得到有效改善;反射膜在500—600℃退火后,残余应力由压应力向张应力转变;采用合适的退火温度可以有效释放Ta_2O_5/SiO_2薄膜的残余应力,使薄膜与基底构成的介质膜反射镜具有较好的面形精度.本文的实验结果对退火工艺在介质膜反射镜面形控制技术方面的应用具有重要意义.     

PDF方法模拟钝体驻定的湍流扩散火焰

采用标量联合的概率密度函数方法,对钝体驻定的湍流射流扩散Sydney火焰HM1进行数值模拟,结合当地自适应建表方法加速化学反应计算,用修正的LRR-IP雷诺应力模型求解速度场.首次对3种不同规模的甲烷化学反应动力学机理进行研究,并与实验数据进行比较,结果表明,模型和反应机理很好地预测了速度场和标量场的变化及局部熄火现象,而考虑反应机理中的C2化学对火焰HM1的影响不大.     

卤化钠对丙二酸气溶胶颗粒水溶特性影响机理研究

大气中水蒸气会影响气溶胶颗粒的生长演化动力学特性,从而改变其环境效应。当前,对包含有机组分气溶胶颗粒与水相互作用机理的认识还很局限.本文建立了纯有机气溶胶和有机-无机混合气溶胶颗粒水溶特性研究分子动力学模型,分别模拟了不同温度条件下不同卤化钠盐(NaI/NaCl/NaF)对丙二酸(C_3H_4O_4)团簇水溶特性的影响情况。重点分析了各影响因素作用下团簇结构和气粒界面特性。结果表明,温度升高,C_3H_4O_4-H_2O团簇相继出现分层结构和混合结构,加入40个卤化钠分子后,水分子对初始团簇溶解程度的排序为40 NaF40 NaCl0 NaX40 NaI,且差异随着温度的升高而变大。高温(T=300 K)时,各种团簇的表面均包含C_3H_4O_4分子和H_2O分子,且C_3H_4O_4分子的疏水基朝向气相一侧.     

煤基化学链燃烧技术的Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体研究

直接以煤为燃料的化学链燃烧是解决中国燃煤CO_2排放的一种潜在技术,关键问题之一是难以气化和氧化的煤焦与氧载体之间的固固还原反应。本文基于溶胶-凝胶法,利用Al(OC_3H_7)_3和Fe(NO_3)_3·9H_2O制备了12种不同的氧载体,并用XRD、SEM、BET等对其物化性质进行了表征,发现烧结温度以低于1200℃为宜。选择6种不同参数(活性Fe_2O_3质量含量、烧结温度和烧结时间)的Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体,在热重中研究了它们与煤焦的反应性能,结果表明,在880℃左右时,氧载体与煤焦快速反应,首先快速还原成Fe_3O_4,然后有一部分FeO出现。综合各方面因素,选用F6A1116氧载体(60%Fe_2O_3含量,1100℃烧结6 h)进行与煤焦/空气的多次循环实验。结果表明,氧载体没有杂质物相生成,表现了良好的循环反应性。反应后氧载体表面发生了一定程度的烧结现象,但仍维持孔隙结构。这些实验结果初步证明,基于Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体、燃用固体燃料煤焦的化学链燃烧技术是可行的。     

火焰曲率对H_2扩散火焰NO排放影响的数值研究

使用不同的H_2/O_2化学反应机理和NO_x化学反应机理模拟了平面对冲火焰。通过和实验数据比较确定了最优的化学反应机理。使用该化学反应机理模拟了管形对冲火焰。通过对比平面拉伸火焰和管形拉伸火焰,突出了火焰曲率对H_2扩散火焰温度和NO排放的影响。分析显示正曲率提高火焰温度,负曲率降低火焰温度,由于NO生成对温度的敏感性,正曲率火焰的NO排放明显高于平面火焰,反之,负曲率火焰的NO排放大大低于平面火焰。     

Passivation of carbon dimer defects in amorphous SiO_2/4H–SiC(0001) interface:A first-principles study

An amorphous SiO_2/4 H–Si C(0001) interface model with carbon dimer defects is established based on density functional theory of the first-principle plane wave pseudopotential method.The structures of carbon dimer defects after passivation by H_2 and NO molecules are established,and the interface states before and after passivation are calculated by the Heyd–Scuseria–Ernzerhof(HSE06) hybrid functional scheme.Calculation results indicate that H_2 can be adsorbed on the O_2–C = C–O_2 defect and the carbon–carbon double bond is converted into a single bond.However,H_2 cannot be adsorbed on the O_2–(C = C) –O_2 defect.The NO molecules can be bonded by N and C atoms to transform the carbon–carbon double bonds,thereby passivating the two defects.This study shows that the mechanism for the passivation of Si O_2/4 H–SiC(0001) interface carbon dimer defects is to convert the carbon–carbon double bonds into carbon dimers.Moreover,some intermediate structures that can be introduced into the interface state in the band gap should be avoided.