用单色谱仪技术研究苯快速反应中碳生成的微观机理

利用单色谱仪、压力传感器和示波器等组成的单色谱瞬态测试系统研究了苯的快速反应光谱及点火特性.由于苯在冲击波的作用下极易发生高温分解,介绍了一种在入射激波条件下确定含能材料冲击点火延迟时间和防止提前触发的新方法。运用反应动力学程序模拟出主要生成物(C2)浓度随时间的变化关系,结合谱仪记录的该生成物随时间变化的信号曲线,对两条曲线的起跳点,最大波峰进行比较.模拟结果与测定的出现时间符合得较好,证明该单色谱瞬态测试系统能够较好的研究冲击发射光谱的时间分辨特性.把光谱实验和化学反应动力学相结合分析了苯在快速反应过程中碳的生成机理。     

戊二烯快速反应点火特性的光谱研究

采用ＯＭＡⅢ光多道谱仪、单色谱仪及作者研制的相关测试技术,研究了高温激波管中戊二烯快速反应光谱和点火延迟时间。研究表明：利用各种谱仪技术能较好地研究易挥发燃料的快速反应点火特性。利用谱仪技术所确认的较早出现的反应中间产物来测定的点火延迟时间,与国内外常用的全色光技术进行了比较。     

炸药粉点火与快速反应临界条件的确定

 在爆炸激波管中利用我们研制的测温技术、回收技术及光谱技术研究了三氨基三硝基苯（TATB）、黑索金（RDX）、梯恩梯（TNT）粉在不同激励条件下的反应程度。研究表明：TATB炸药的临界点火温度和压力最高,其次是TNT,RDX最小。测量结果与国外的结果进行了比较。     

环氧丙烷点火的光谱研究

 利用多种光谱技术，提出了一种确定燃料冲击点火延迟时间的新方法。用这种方法所获得的实验值比国内外常用光电二极管（峰值波长约在800 nm）方法的所测值更接近实际值。环氧丙烷受冲击后，反应中间产物出现的时间是不同的，辐射强度也不同。在冲击波作用下，基团出现的顺序便可确定，它们依次为O、CH₂O、C₂、CH、CH₃O、CO₂、H₂O等，而O原子总是首先出现。     

消色差谱相位延迟器的光谱特性测试研究

本文应用归一化偏振调制原理建立的测试系统，对常规菲涅耳菱体，改进型菲涅菱体，斜入射型以及直角棱镜组合型的消色差相位延迟的光谱特性进行了测试研究，得到了各延迟器的消色差特性曲线，并对测试结果进行了分析。结果表明改进型菲涅耳菱体以及直色棱镜组合型型消色差相位延迟器，是目前较理想的实用型消色相位延迟器。     

基于MC33810的电控ECU点火驱动设计

针对某六缸气体机电控系统,选择Infineon XC2785芯片作为微控制器,采用MC33810作为点火预驱动芯片设计了一套点火驱动。利用曲轴和凸轮信号进行相位信号分析与判断,以诊断得转速传感器工作是否正常。根据所判断的转速传感器信号正常或缺失情况,设计相应的点火输出控制策略。利用曲轴和凸轮轴进行压缩上止点相位判断并进行点火正时控制。根据转速的高低所带来的不同曲轴转角延迟,设计了数齿及计时的点火输出策略。最终通过试验验证了该算法的可行性。     

铝粉点火微观机理的光谱研究

 铝粉是一种含能高的材料,它被广泛地添加到含能材料中。利用3台单色谱仪和OMA谱仪等多种谱仪技术,研究了铝粉在几种不同环境下的快速反应微观特性。研究表明：铝粉冲击波点火的临界条件和铝粉的物理状态相关。微米铝粉点火的临界温度为2 100 K,它接近Al₂O₃的熔化温度。它表明,在空气中容易氧化的微米铝粉点火,必须使铝粉表面的氧化层熔化。在气相反应中,微米铝粉和氧的反应是主要的;和水的反应是次要的。减小微米铝粉的颗粒尺寸,可以明显提高快速反应温度。 含铝复合燃料中的液体燃料反应后的铝粉才能参与反应;铝粉添加至气相反应介质后将明显提高反应温度。     

用多种谱仪技术研究环氧丙烷点火的微观特性

利用OMA(光多通道分析系统)谱仪和单色谱仪技术研究了环氧丙烷冲击点火的微观特性.OMA谱仪观察到O,CH2O,C2,CH,CH3O,CO2,H2O等许多中间产物和最终产物.利用三台单色谱仪和压力传感器确定环氧丙烷冲击点火后这些产物出现的顺序并确定了它们的点火延迟时间和临界条件.     

纳米铝粉点火机理的快速光谱研究

用光触发同步采集技术在多光谱系统上测定纳米铝粉与环氧丙烷快速反应的点火延迟时间和基团光谱强度,得出诱导激波作用下纳米铝粉的点火机理。X射线衍射(XRD)数据表明,等离子体方法生产的纳米铝粉由于活性较高表面有部分氧化,电子能谱(XPS)给出结果表明氧化层厚度～3nm,且其反应生成物的电子能谱显示氧化层厚度随诱导激波强度增加而相应增大。单色仪测定AlO(464.8nm)点火时间表明随诱导激波强度增大,纳米铝粉在环氧丙烷反应系统中的抛撒状态分布更均匀,颗粒受热面增大,受热率明显增大,且激波作用下铝粉表面3nm厚氧化层也极易被熔破,使内核活性铝气化与反应系统中的氧原子及含氧分子反应放热而达到点火状态。     

JP-10点火延时的激波管研究

在预加热激波管上测定了JP-10的点火延时时间．采用高精度真空仪直接测定注入激波管中JP-10蒸气压力，获得了JP-10气相浓度，解决了高碳数碳氢燃料点火延时激波管实验时管壁吸附影响燃料气相浓度确定的困难．采用压力传感器、单色仪和光电倍增管记录得到了完整的点火过程引起的压力变化和OH或CH自由基发射强度变化．自由基发射信号作为诊断点火发生的手段．当实验压力为151?556 kPa，温度为1000?2120 K，JP-10摩尔百分比为0.1%?0.55%，化学当量比为0.25、0.5、1.0、2.0时，获得了点火延时时间与实验温度、JP-10浓度、O2浓度的依赖关系，结果还表明，高温区和低温区呈现出不同的依赖关系．     

甲基环己烷燃烧反应特性的光谱研究

利用激波管实验装置由反射激波点火,在点火温度1 164～1 566 K,点火压力1.03～1.99 atm,燃料浓度为1.0%,当量比为1.0的条件下,用光谱单色仪、光电倍增管、压力传感器和示波器等组成测试系统,测量了甲基环己烷燃烧过程中主要中间产物OH,CH和C2自由基特征光辐射随时间的连续变化,并测得了甲基环己烷/氧气/氩气的点火延迟时间。通过对测量结果的分析,初步认识了甲基环己烷燃烧反应中几个主要中间产物的光辐射特性及其反映出的甲基环己烷燃烧反应特性。实验所测点火延迟时间与已报道的实验结果和燃烧反应机理预测结果符合较好。本文实验结果为构建和验证甲基环己烷燃烧反应机理提供了实验依据。     

Ignition delay times of methane and hydrogen highly diluted in carbon dioxide at high pressures up to 300 atm

The need for more efficient power cycles has attracted interest in super-critical CO₂ (sCO₂) cycles. However, the effects of high CO₂ dilution on auto-ignition at extremely high pressures has not been studied in depth. As part of the effort to understand oxy-fuel combustion with massive CO₂ dilution, we have measured shock tube ignition delay times (IDT) for methane/O₂/CO₂ mixtures and hydrogen/O₂/CO₂ mixtures using sidewall pressure and OH* emission near 306?nm. Ignition delay time was measured in two different facilities behind reflected shock waves over a range of temperatures, 1045–1578?K, in different pressures and mixture regimes, i.e., CH₄/O₂/CO₂ mixtures at 27–286 atm and H₂/O₂/CO₂ mixtures at 37–311 atm. The measured data were compared with the predictions of two recent kinetics models. Fair agreement was found between model and experiment over most of the operating conditions studied. For those conditions where kinetic models fail, the current ignition delay time measurements provide useful target data for development and validation of the mechanisms.     

RDX激光点火的一维气相模型

为了研究含能材料RDX在激光作用下的点火特性,在Liau等人的工作基础上,考虑了物理参数随温度和组分浓度的变化,建立了RDX激光点火的气相模型.利用有限差分方法,计算了激光功率密度为400 W/cm2、环境压力为0.1 MPa时RDX的点火过程.结果表明:约90%的RDX以蒸发的形式进入气相,另外的10%在液相中发生分...     

Ignition delay time measurements and modeling for gasoline at very high pressures

Ignition delay times (IDT) for high-octane-number gasolines and gasoline surrogates were measured at very high pressures behind reflected shock waves. Fuels tested include gasoline, gasoline with oxygenates, and two surrogate fuels, one dominated by iso-octane and one by toluene. RON/MON for the fuels varied from 101/94 to 106.5/91.5. Measurements were conducted in synthetic air at pressures from 30 to 250 atm, for temperatures from 700 to 1100 K, and equivalence ratios near 0.85. Results were compared with a recent gasoline mechanism of Mehl et al. (2017). IDT measurements of the iso-octane-dominated surrogate were very well reproduced by the model over the entire pressure and temperature range. IDT measurements for the toluene-dominated surrogate were also reproduced by the model to a lesser extent. By contrast, IDT measurements for the neat gasoline and gasoline with oxygenates, show excellent agreement with the trends of the Mehl et al. model only below 900 K. Above 900 K, the model returned IDT values for the two gasolines that were approximately 1.6× the measured values. Finally, we observed that IDT measurements for the toluene-dominated surrogate fuel and the two gasolines, near 70 atm and below 900 K, appeared to be shortened, possibly by non-homogeneous ignition or non-ideal gas processes. This dataset provides a critically needed set of IDT targets to test and refine boosted gasoline models at high pressures.     

苯与碳酸盐的光诱导反应

碳酸钠水溶液与苯可在室温及紫外光照射下发生反应,生成苯甲酸钠和联苯.反应发生在苯与水溶液的界面.在光照5 h后,11.4%的苯转化为联苯与苯甲酸钠,产物分别分布在苯和水溶液中.用DFT 和TDDFT计算研究了这一体系的反应机理,发现碳酸钠不仅仅是生成苯甲酸钠的反应物之一,也可催化联苯的生成.     

苯硝化反应中电子转移反应重组能的计算

提出了重组能的量子化学算法 ,在用CISD/6 31G基组水平上 ,得到苯硝化反应中反应物及过渡态的结构 .并计算了各自交换电子转移反应以及交叉电子转移反应的重组能 ,同实验重组能进行了比较 .计算用了Gaus sian 94程序 .从重组能的角度分析了苯硝化反应 .结果表明 ,对于NO2 + +NO2 →NO2 +NO2 + 的自交换电子转移反应 ,重组能较大 ,结论为 :在芳烃硝化反应中 ,存在以NO2 + 为氧化剂的电子转移步骤的可能性很小 ,而从动力学的角度上 ,用NO+ 作反应的氧化剂更有可能 .     

基于苯溶剂化效应的多种邻苯二甲酸酯(PAEs)拉曼特征振动光谱辨识

利用密度泛函与自洽反应场理论在B3LYP/6-311G(d)水平下对16种邻苯二甲酸酯(PAEs)进行结构优化,并计算气态环境及溶剂中PAEs的拉曼光谱振动频率和去偏振度。研究显示,16种PAEs拉曼振动归属为苯环变形、酯基振动、C—C伸缩、C—H摇摆、C—H伸缩与耦合振动。其中酯基官能团出峰位置在1 700~1 780cm-1之间,拉曼峰较强,去偏振度较低(振动的对称性较强),可将酯基振动作为特征振动;但气态环境下仅12种PAEs拉曼峰之间的最小波数差大于显微拉曼光谱仪的检出限(0.2 cm-1),即利用酯基频区的去偏振度和拉曼峰不能完全辨识16种PAEs。溶剂化效应分析显示,溶剂苯对16种PAEs具有明显的溶剂化增强效应,16种PAEs拉曼峰之间最小波数差均增大到0.2 cm-1以上,且峰强增加了23%~183%,说明溶剂化效应下可利用酯基频区的去偏振度和拉曼峰辨识16种PAEs。本文的研究结果为PAEs拉曼光谱检测提供了理论依据。     

基于快速压缩机的2-戊酮点火过程研究

酮类燃料可作为燃料添加剂和示踪剂在内燃机中使用,然而其化学反应动力学机理仍缺乏研究。本项工作利用快速压缩机实验平台测量了2-戊酮当量比为0.5和1.0,温度890~1130 K的条件下的点火延迟时间,并结合快速采样系统利用气相色谱对2-戊酮点火延迟过程中的7种中间组分进行了定性及定量测量。类比丁酮和1-戊烯的相关反应,构建了2-戊酮的详细化学反应动力学模型,与实验数据相对比,指出了模型优化的方向,为2-戊酮的进一步研究提供了基础.