气体大分子燃料高精度理论热化学研究综述

由于日益严重的能源和环境问题,越来越多的研究者开始致力于提高发动机燃烧性能的研究.研究燃烧化学反应机理的目的是为了精确地预测和控制燃烧过程,从而提高燃烧效率,控制火焰稳定性以及优化排放.对于大分子燃料,通常采用类比的方法来估测其反应速率常数以构建其燃烧反应模型,但是这将会为模型带来较大的计算误差.为了更好地将大分子燃料应用在发动机中,对其进行高精度化学反应动力学研究是十分必要的.但是,由于目前广泛使用的高精度电子结构理论计算方法（如CCSD（T）/CBS和QCISD（T）/CBS）在处理这些大分子燃料上存在着巨大的困难,因此文章关注了目前可适用于大分子体系的高精度量化计算方法,并详细地介绍了其中一种适用于大分子体系的高精度量化计算方法ONIOM[QCISD（T）/CBS:DFT].该方法的提出不仅为研究大分子燃料体系的能量计算提供了准确与可行的计算方法,并有助于得到高精度的反应速率常数,对大分子燃料高精度理论热化学研究具有重要意义.      

X射线微焦CT测量燃料颗粒分布均匀性的表征方法北大核心CSCD

在某燃料元件产品中,燃料颗粒随机分布在非金属材料中,为了测量燃料颗粒的分布均匀性,提出一种基于X射线微焦CT三维图像区域统计的热图方法对均匀性进行表征。首先,采用微焦CT方法对该类产品进行三维扫描成像,然后通过图像三维分割方法提取燃料颗粒,接着对三维图像进行立体区域划分,进而统计每个区域内燃料颗粒的体积占比,最后用热图方式表征出来。采用微焦CT对燃料元件进行检测和处理并采用统计热图方式,直观的表征了燃料元件中燃料颗粒的分布均匀性。     

用MTBE做汽醇混合燃料助溶剂的试验研究

一、前言 目前,国内外对于用甲醇代替石油产品做发动机燃料的研究日益重视.但甲醇与汽油在相当大的浓度范围内,只能部分互溶,形成共轭溶液.为使燃料性质均匀,发动机运转稳定,必须采取措施改变甲醇/汽油体系的存在状态.可采用乳化的方法,但迄今已制成的乳化液稳定性较差,实际应用尚有困难,较多的是用助溶剂(CoSolvent)使甲醇与汽油形成均相溶液.国外多采用较高级的醇类做助溶剂,其中以异丁醇最受重视.但是醇类不仅价格昂贵而且来源有限,致使汽醇燃料的使用和推广受到限制,因此寻找效果好,价格低,有工业来源的助溶剂就成为推广、使用汽醇燃料的关键.     

烃族燃料燃气的等熵膨胀过程的校正计算

文献[1]给出了非基准燃料燃气的等熵膨胀过程的三种近似计算,本文再提出一种简捷的、更为精确的非基准燃料(只限于烃族燃料)燃气的等熵膨胀过程的计算方法。     

一种新型生物柴油替代燃料模型

为了分析实际生物柴油的燃烧特性,综合考虑了燃料的分子量、碳氢比、化学键能和十六烷值等特性,基于丁酸甲酯、醋酸乙酯、癸酸甲酯与正十二烷四种燃料,采用配平原子个数和十六烷值的方法构建了反映生物柴油基本燃烧特性的一种新的替代燃料模型。通过不同工况下模拟结果与实验数据的比较,对该方法的合理性进行了验证,结果表明该替代燃料模型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。该机理构成方法为替代燃料机理的构建提供了新的思路。     

激光核聚变

基于水中有取之不尽的燃料——氘,激光产生核聚变是长远解决人类能源问题的一种途径.它和磁约束核聚变一样,也是一直在进行的最困难的科学任务之一. 激光器的特有能力,即在很小的激光斑点中得到很高瞬时功率密度,提出了驱动热核燃料达到发生核聚变的高温和高密度条件的可能性.在核武器中利用裂变反应释放的能量已经达到使燃料产生聚变的条件.激光产生核聚变的成功还要求在燃料加热和冲击波引起燃料弥散之前使激光能量的主要部分递送给燃料(燃料加热会减小得到的压缩). 由于核武器的发展已经得到了关于激光核聚变所需要的大量理论工作和许多…     

矩形网程序用于具有球流的高温气冷球床堆计算的方法

介绍了高温气冷球床堆中燃料球在曲线流道中流动的情况和一种用矩形网程序来计算具有曲线网问题的方法.该方法已用于HTR-10MW实验堆的物理计算中.该方法也能推广到其它具有物质流动的曲线网的问题中.     

再燃降低NO_x排放及煤粉燃尽特性研究

以包含两种低挥发份贫煤在内的四种煤作为主燃料,在一维炉和一台93 kW卧式单角炉上对气体燃料再燃过程及煤粉和再燃燃料的燃尽特性进行了详细实验研究,同时对炉膛内NO_x浓度分布等进行了测量和分析.实验发现,再燃过程除了要采用合适再燃区停留时间外,气体再燃燃料还应选择在炉膛内NO_x浓度较大区域内喷入,以提高再燃脱硝效率.实验结果表明,即使采用低挥发份煤作为主燃料,当再燃区停留时间达到约0.7～0.9 s,气体再燃燃料比例达到10%～15%时,气体燃料再燃过程就能在保证煤粉颗粒燃尽率不明显降低前提下,获得50%以上的再燃脱硝效率.     

HPR1000堆芯装载50%MOX组件的燃料管理方案北大核心CSCD

针对HPR1000压水堆堆芯,开展了应用MOX(混合氧化物燃料)组件的燃料管理方案初步研究。对MOX燃料组件进行设计,研究了MOX燃料成分及燃料棒在组件内的布置。在此基础上,开展了1/4堆芯年换料、18个月长周期换料,并装载50%MOX组件这两种燃料管理方案研究。通过与UO2堆芯的对比,分析了装载50%MOX组件堆芯的核特性。分析结果表明,两种50%堆芯装载MOX组件的燃料管理方案,其堆芯主要物理参数均满足核设计准则要求。     

LNG冷藏车冷量回收的各种方法比较分析

液化天然气(LNG)是一种绿色的汽车燃料,LNG冷藏车是以LNG为动力燃料.存储在111K下的LNG在汽化升温过程中会释放大量的冷量,通过对冷量回收,用于低温冷藏车的冷藏运输,具有节能和环保的双重意义.文中分析了LNG冷藏车的特点,针对传统LNG冷藏车制冷方式的缺点,通过三种改进方案得以解决,并对三种方案的特点进行分析...     

烷烃/正庚烷和醇/正庚烷二元燃料低温着火特性的模拟研究

二元燃料燃烧技术作为一种应用替代能源的技术已经被广泛应用,为了深入地理解天然气、液化石油气和醇类等被引燃燃料对柴油低温着火的推迟影响,本文对二元燃料低温着火过程进行了模拟研究。结果表明,在初始温度小于1000 K时,被引燃燃料推迟正庚烷着火的能力由高到低的顺序为:乙烷丙烷正丁烷正戊烷正己烷,从正戊烷开始,被引燃燃料对正庚烷着火的抑制作用开始消失。甲醇和乙醇几乎没有低温反应活性,它们将活泼的OH转化为了稳定的H_2O_2;醛类和烯醇的生成反应是醇类燃料推迟正庚烷着火能力强于对应烷烃燃料的原因。     

燃料空气供给条件对热声不稳定燃烧影响的研究

对Solar低排放预混燃烧系统的燃烧稳定性进行了数值研究.应用非定常N-S方程、雷诺应力紊流模型及涡团耗散燃烧模型,数值模拟了该类型燃烧器在不同的燃料空气供给条件下的气流流动特性和压力振荡特性,并给出了不稳定发生时压力和速度振荡的幅值和频率.根据供给条件的不同,燃烧可以是稳定的或是不稳定的,取决于燃料到火焰前沿的迟滞时间.采用CFD方法,可精确地获得燃料到火焰前沿的迟滞时间,证实了所采用的模型能够精确预测不稳定燃烧的出现及振荡特性.通过调整燃料与空气的供给条件,可使振荡激励或阻尼.     

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。     

次临界能源包层严重事故缓解系统

针对中国工程物理研究院混合堆次临界能源包层,提出了一种新型的严重事故缓解系统——工程通道注水系统,采用通道注水的方法直接导出燃料区衰变热,同时与非能动安全壳冷却系统结合,实现燃料区非能动长期冷却的建立,阻止燃料区熔化进程发展,保证次临界能源包层的完整性。在保守假设条件下,当燃料区温度达到1220℃时,工程通道注水系统投入运行即可完成严重事故缓解功能。     

基于Dakota的燃料棒设计验证不确定度研究

燃料棒设计验证是评价燃料棒在反应堆内运行时安全性能的过程,其中输入参数的不确定度对评价结果有非常重要的影响。为了系统研究燃料棒设计验证的不确定度,使用Dakota中蒙特卡罗与拉丁超立方的非参数抽样方法,结合燃料棒性能分析软件开展了燃料棒设计验证计算,并与传统的不确定度计算方法进行了比较。结果表明,传统方法未充分考虑输入参数的不确定度,导致内压准则在正常运行条件下容易受到挑战,统计性的抽样方法弥补了这一缺陷,获得了较大的安全裕量,为燃料棒安全性以及经济性的提升提供了理论依据;同时,2种抽样方法所获得的燃料温度计算结果较传统方法更加具有参考意义;对于包壳腐蚀准则以及包壳应变准则,由于不确定度输入参数选取得当,抽样方法与传统方法的计算结果无明显区别。因此,基于非参数抽样的统计法对于评价燃料棒在反应堆内的安全性能更加具有实用性。     

任意氢碳比烃燃料燃气热力性质的插值计算与压力修正方法

本文在作者1983年提出的“压力对燃气热力性质影响的余函数线性修正方法”一文的基础上,进一步提出利用CH_2燃气和碳燃气的热力性质插值计算任意氢碳比燃料CH_n的热力性质,同时考虑压力修正.为此编制了相应的燃气热力性质和修正系数表.利用这些表可计算任意氢碳比烃燃料、任意燃料系数、不同温度和不同压力的燃气热力性质.     

燃气轮机合成气燃烧室燃料气加湿实验研究

本文针对一种燃用合成气的40MW级燃气轮机燃烧室,进行了该型燃烧室的全压燃料气蒸汽加湿试验研究,得到了燃烧室在基本负荷下随加湿量变化污染物排放、燃烧室内动态压力、火焰筒壁面温度等重要参数的变化规律,分析了燃料气加湿对燃气轮机总体性能、污染物排放、火焰筒壁温及燃烧稳定性方面的影响,探讨了燃料气加湿对合成气燃烧中Nox生成的机理性作用. 研究表明燃料气加湿是降低燃用合成气的燃气轮机氮氧化物排放的有效方式.     

生物质再燃过程中气相成分的分布规律

采用木屑、谷壳和污泥3种生物质作为再燃燃料,在一台93 kW单角炉上进行了再燃还原燃煤烟气中NO的实验,研究了不同工况条件下炉内关键气体组分的分布情况.结果表明:生物质再燃工况下炉内形成了贫氧的还原性区域,该区域内NO浓度明显低于无再燃的基本工况;炉内还原性区域长度及NO浓度降低程度与再燃燃料种类、再燃燃料量及再燃燃料...     

新型碳蜂窝结构存储大量氢气——助力燃料电池

正碳可以形成金刚石、碳纳米管、纳米微球或叫巴基球(buckyballs),以及其他一些结构。现在,一个团队已经制备了他们所谓的碳蜂窝,这一结构显现出巨大的气体储存能力。通过稍微改变其常规的制备方法,研究者们创造出了一种三维蜂窝结构,它是由碳片(即石墨烯)构成。这种结构可以作为一种轻型、高能效的燃料储存介质使用,用于氢燃料电池。将氢气作为一种可再生燃料源,有效地存储和转运仍然是一个     

固体氧化物燃料电池体系掺杂氧化锆的理论研究:从结构到导电性（英文）

固体氧化物燃料电池是一种将化学能(如H_2和O_2)转化为电能的清洁能源系统,它具有高效、低碳以及燃料适应性广的特点.作为燃料电池的"心脏",电解质决定了整个电池的性能,其中掺杂氧化锆是最为典型的燃料电池电解质材料.氧化钇稳定氧化锆在高温下具有优良的离子电导率,广泛应用在固体燃料电池中.电解质材料的组成和使用温度对电导率的影响在实验和理论上已得到了充分研究.复合氧化物的原子结构的表征是阐明其导电行为的关键,本文综述了氧化钇稳定氧化锆电解质的结构和导电性研究的最新理论进展,比较了研究该材料所采用的不同的理论方法及其相应结果,并总结了各种方法的优缺点.重点介绍了利用随机表面行走-神经网络方法取得的最新成果,这些成果和实验结果相吻合.结果表明,采用机器学习进行原子模拟为理解固体电解质中遇到的复杂物质现象提供了一种经济、高效和准确的方法.