基于密度泛函理论的高覆盖氧吸附焦炭氧化机理研究

碳资源在能源、材料及化工等领域的清洁高效利用日益重要,而焦炭氧化特别是脱附产生CO₂/CO的机理研究并不充分。其中较高焦炭表面氧覆盖率相应于较低温度或较高压力的反应条件,对此,本研究基于第一性原理研究讨论了该情况下焦炭Zigzag结构碳环簇氧化脱附过程的反应路径。计算表明,表面吸附氧热解生成CO₂过程需要经过重排形成含O-C-O团簇的结构,最终至CO₂完成脱附需多个中间反应步,与对比文献中形成碳氧六元环再依次断掉两个C-O键而脱附CO₂不同,本研究得到了相关的两种路径,分别为形成CO₂-C-官能团再断掉C-C而脱附CO₂以及基于碳氧六元环结构直接断裂两个C-O键而脱附CO₂的可能反应路径。另外,研究了CO脱附过程的不同反应路径。模型计算结果与相关文献理论和实验结果具有良好的符合。     

微小空间内丙烷/空气火焰传播特性与加氢爆燃实验

在内径150 mm的圆盘狭缝微型燃烧室内,实验探讨了在常温常压下,不同当量比的丙烷/空气预混气以及掺氢的丙烷/空气混合气在电火花点火后向外传播的特性,通过高速摄影方法获得了在狭缝间距为2.0、2.5、3.0、5.0 mm时微燃烧室内的火焰传播形态。实验中观察到火焰传播存在光滑、皱褶和断裂三种火焰锋面形态。当量比的增加和狭缝间距的减小会使火焰更容易发生褶皱。随着火焰的传播,火焰半径逐渐增大,火焰传播速度整体呈下降趋势。火焰传播速度随着间距的减小先增大后减小,在间距3 mm时最大。因为壁面散热的影响,微尺度效应在降低火焰传播速度和增加火焰不稳定性方面具有重要作用。掺入氢气能提高预混气的火焰传播速度,在间距2.5 mm的微燃烧腔中还观察到了爆燃现象。     

基于定量分析的气固两相流声速模型综述

声波法是多相流测量的一种有效方法,可靠的声速模型是其中时差法等测量的理论基础。该文系统总结了国内外不同学者所建立的气固两相声速模型。为直观地呈现其差异、发展与局限,该文以颗粒相浓度的影响为例,采用模拟计算和实验测量相结合的方法对其中不同典型声速模型进行了定量分析与比较。结果表明,传统的拟均相介质模型声速随颗粒浓度变化,与在其基础上考虑声波特性的改进模型,以及分别基于相间耦合和颗粒散射的声速模型差异均较大,且显著偏离实验测量值。其主要源于传统的拟均相介质模型未考虑两相间相对运动的影响;而考虑相间相互作用的声速模型间虽有不同差异,但均与实验测量值较为接近,根据稀相区实验研究,所得声速值均较实验值偏小。