聚甲氧基二甲醚-2燃烧动力学模型及试验研究

采用试验研究与动力学建模相结合方法,对聚甲氧基二甲醚-2(polyoxymethylene dimethyl ethers-2,PODE_(2))的中低温燃烧特性进行了研究。基于二甲氧基甲烷(dimethoxymethane,DMM)详细反应机理,遵循基于反应类的速率准则构建了PODE_(2)详细化学反应动力学机理,并与文献试验数据进行了验证;在快速压缩机试验平台测量了PODE_(2)在温度范围为550~900 K,当量比为0.5、1.0、2.0时着火延迟时间,结合所构建的详细反应机理,对PODE_(2)中低温条件下自着火过程控制因素进行了分析。结果表明,所构建的PODE_(2)反应机理可以很好地再现试验测量的着火延迟时间,对文献中现有的试验数据均能给出合理的预测。PODE_(2)自着火过程呈现明显的两阶段着火现象,没有表现出负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)行为;PODE_(2)第一阶段着火延迟时间在低温段随温度呈线性变化,在720~820 K的中温范围内呈“平台”状,几乎不随温度变化。PODE_(2)低温反应活性来自于3个替代性通道,由氧加成反应开启的典型低温链分支反应序列作用被抑制。

《新能源汽车与无人驾驶革命》课程思政教改实践

新能源汽车与无人驾驶是当代备受关注两个的热点领域,其快速发展过程是我国实现中华民族伟大复兴的一个重要组成部分。本课程密切贴合时代需求,从能源、汽车与无人驾驶等多个方面出发,对各个行业的发展历程及其相互融合过程进行综合梳理,在“宽基础薄专业”的大学教学改革理念下,大幅扩充本课程的教学内容范围,大幅增强思想政治教育功能。通过强化能源与人类文明的发展关系,将能源安全、能源理论、气候变化、粮食安全、大国博弈、科技革命、产业升级等九大社会与科学重大问题有机地统一起来,通过多种教学手段,使学生系统地从人类历史发展及国家战略的宏观层面到技术理论的微观层面均产生崭新的认知,培养具视野宽广、思维创新、信念坚定、能力突出、有坚定共产主义理想的新时代科学工作者。

咪唑二氰胺离子液体掺混糠醇的自燃及推进性能

利用落滴法对比了三种咪唑二氰胺离子液体分别掺混糠醇的自燃特性,使用高速摄相机和红外摄相机同步获得了燃料自燃过程的宏观、微观及红外图像;从液面下方拍摄了液滴与液池的混合反应过程。实验观察到了典型的三阶段自燃现象:铺展混合、气相产物生成及火核出现-火焰传播,使用着火延迟时间对燃料的自燃活性进行了定量表征,并计算了糠醇比例对混合燃料推进性能的影响。结果表明,糠醇添加可以显著降低混合燃料黏度,促进燃料与氧化剂的混合,加速自燃过程高温气雾产物的出现。混合燃料的着火延迟时间随糠醇添加比例非单调变化,着火延迟最短的掺混比随液滴速度的增加而增大;混合燃料推进性能受糠醇添加的影响较小。本研究可为自燃离子液体推进剂的开发及利用提供参考。

缸内流场扰动对快速压缩机着火中间物种采样测量影响的数值研究

针对燃料自燃活性表现出负温度系数(NTC)效应时的快速压缩机缸内流场扰动对物种采样精度影响不明的问题,建立了燃料自燃过程物种采样的数值模型,通过控制活塞缝隙容积在燃烧缸内产生了不同强度的气流扰动,探究了NTC及气流扰动共同作用对正丁烷混合气自燃过程物种采样精度的影响规律。研究结果表明:受燃料NTC效应的影响,两种典型的物种采样方法均出现了反向稀释现象,即燃料的采样浓度偏低,中间产物的采样浓度偏高。反向稀释与采样方法的系统误差产生抵消,导致NTC区域内物种采样精度受气流扰动的敏感性降低。抑制燃烧缸内的气流扰动有利于提高采样精度,然而在绝对无扰动的流场下,整体冻结法的采样误差受热边界层作用反而会略微提高。该研究为燃料自燃过程中物种采样实验的设计及数据不确定性分析提供了有价值的参考。

煤直接液化航空煤油自着火特性实验及动力学研究

煤直接液化(DCL)航空煤油含有大量的环烷烃,与传统航空煤油成分差异较大,研究DCL煤油的着火特性及反应动力学对于深入认识其燃烧性能及其推广应用具有重要意义。因此,本文使用快速压缩机测量了DCL煤油,RP-3煤油及其混合物在不同当量比和压力下的着火延迟期,对比了DCL与RP-3煤油的燃烧放热及相对反应活性,分析了二者低温反应活性差异的动力学机制。使用实验数据验证了文献中DCL煤油的化学反应动力学模型,并通过构建替代物组分中正戊基环己烷的化学反应机理,提高了模型对DCL煤油着火延迟和高温裂解产物的预测性能。研究结果表明,DCL煤油的着火放热量更高,其着火延迟期在高温下(>1000 K)与RP-3接近,而在低温下(<750 K)则略高于RP-3。DCL煤油中大量的环烷烃成分阻碍了燃料分子低温链分支反应的进行,抑制了其低温反应活性,有利于降低燃料进入主燃区前发生自燃的倾向。

不同环境背压和环境温度下的液氨喷雾微观特性

为以液氨为内燃机燃料来实现低碳化和零碳化,实验研究了液氨喷雾的微观雾化特性。采用激光粒径微观成像(PDIA)方法,使用单孔喷油器,在低喷射压力(1 MPa)、环境背压100、200、400、600 kPa、环境温度293、313、333 K下,进行喷雾实验。获得了液滴概率密度分布函数(PDF)、累计体积分布函数(CDF)、Sault平均直径(SMD)和液滴数量密度等微观参数。结果表明:液氨喷雾在低环境背压下雾化效果好,喷雾中小液滴数量多,SMD较小,增大环境背压,喷雾概率密度分布和累计体积分布曲线向大粒径方向移动,大液滴数量增加,液滴数量密度减小;液氨液滴概率密度分布、累计体积分布和SMD几乎不会随环境温度的变化而变化,但增加环境温度可以增强液氨喷雾的蒸发,环境温度高的时候液氨喷雾蒸发增强。

改性双基推进剂粉末自着火行为实验研究

为降低推进剂意外着火带来的危害,需要对典型改性双基推进剂的自着火行为及热安全性开展研究。使用快速压缩机实验平台,结合高速成像及动态压力采集技术,发展并验证了超快热刺激方法,开展了改性双基推进剂在快速热加载环境(加热速率大于104K/s)下的响应实验,获得了含环三亚甲基三硝胺(RDX)改性双基推进剂典型自着火行为,以及含环四亚甲基四硝胺(HMX)和1,1-二氨基2,2-二硝基乙烯(FOX-7)改性双基推进剂的着火临界条件。结果表明:在1.0 MPa、901.2 K时,含HMX改性双基推进剂未发生着火,而压力升高至3.0 MPa,推进剂样品发生明显的着火现象;对于含HMX和FOX-7改性双基推进剂,其着火临界温度均随压力的增加而降低;在相同压力下,含FOX-7改性双基推进剂的临界着火温度低于含HMX改性双基推进剂的临界着火温度。

GAP/CL-20推进剂在快速热刺激下的自着火特性

为了探究不同温度与压强对GAP/CL-20推进剂安全性能的影响,采用快速压缩机实验平台并结合高速成像以及动态压强采集技术对GAP/CL-20推进剂在快速热刺激下的自着火行为进行分析,并得出其相应的自着火边界。结果表明,GAP/CL-20推进剂样品的燃烧分为热解与着火两个阶段,且整体呈现出逐层燃烧并剥离的特点;样品的右侧面与棱角位置则会由于压缩过程中气体扰动对换热的影响而优先于其他位置着火;随着温度与压强的升高,GAP/CL-20推进剂的着火延迟期与燃烧持续期缩短,压强上升提前;其临界着火温度和燃烧速度均随着压强的升高而降低,但达到一定压强后下降速度将会放缓。

乙醚掺混对汽油喷雾发展和蒸发特性影响研究

为开发汽油压燃(GCI)发动机可靠冷启动技术,采用实验和数值模拟结合方法研究了汽油、乙醚及其掺混燃料(掺混比为10%~50%)在不同工况下的喷雾发展及蒸发特性。结果表明,可视化实验及数值模拟获得的喷雾宏观形貌及液相截面落点分布结果吻合良好,且随着乙醚掺混比例的增加,喷雾贯穿距离与喷雾锥角增加幅度最高分别可达20%、10%,喷雾的粒径略有减小,但喷雾的蒸发程度明显增大;基于挂滴法开展的燃料液滴蒸发特性实验证实了乙醚掺混对于掺混燃料的蒸发具有显著促进作用;相同工况下,不同掺混百分比的掺混燃料的蒸发速率均先增大后减小,相比于汽油能够更快达到峰值,并且随着乙醚掺混比的提高,燃料喷雾蒸发速率得到了明显提高。结合实验与模拟研究结果,认为通过掺混高活性的乙醚,在提高汽油燃料雾化质量的同时,能够大幅提升燃油的蒸发速率,从而帮助提高缸内可燃混合气的形成质量,有望克服GCI发动机冷启动性能差的缺点。

稀释气对高甲烷含量天然气燃烧特性的影响

针对高甲烷含量天然气在实际发动机中燃烧温度过高、NOx排放过高的问题,利用定容燃烧弹实验和Chemkin软件模拟计算相结合的方法,对其预混层流燃烧特性进行研究,分析了不同稀释比和稀释气种类(N2和CO2)对混合气的层流火焰速度、NOx摩尔分数、燃烧压力和燃烧期等燃烧特性参数的影响。研究表明,层流火焰速度、质量燃烧率和热释放率均随稀释比的增加而减小,稀释气添加导致火焰温度下降,从而降低了NOx摩尔分数。Markstein长度和火焰厚度都随稀释比的增加而增加,火焰流动不稳定性得到抑制。添加稀释气导致燃烧压力峰值和压力升高率降低、燃烧期延长,与N2相比,CO2对混合气燃烧特性的稀释效果更加显著,从而为通过废气再循环技术路径降低高甲烷含量天然气发动机燃烧温度,控制NOx排放提供了理论指导。

甲烷/乙烷-空气预混层流燃烧特性试验和数值模拟研究

利用高速纹影摄像法在定容燃烧弹内研究了不同初始压力、初始温度、当量比和甲烷含量条件下甲烷/乙烷-空气预混层流燃烧特性,得到了马克斯坦常数和层流火焰燃烧速率等数据,并进行了化学特性分析。研究结果表明:层流火焰燃烧速率随初始压力的增加而减小,随着初始温度的增加而增加,最大值在当量比约为1.1取得,甲烷含量增加层流火焰速率略微减小;马克斯坦常数随初始压力的增加而减小,随着当量比的增加而增加;数值模拟得到的一维自由传播火焰的层流火焰速率与试验结果吻合良好。

丙烷-氢气-空气预混层流燃烧特性研究

利用高速纹影摄像法和球型发展火焰研究了常温常压下丙烷-氢气-空气预混层流燃烧特性,获得了不同氢气体积分数和当量比下混合气的层流燃烧速率、Markstein数、Zeldovich数和Lewis数。结果表明:随着氢气比例的提高,层流燃烧速率增加,火焰厚度降低;当氢气体积分数小于60%时,随着当量比的增加,Markstein数降低,当氢气体积分数大于60%时,随着当量比的增加,Markstein数增加。当量比小于1.2时,随着氢气比例增加,Markstein数降低。当量比大于1.2时,随着氢气比例增加,Markstein数增加。随着氢气比例的增加,Zeldovich数降低,全局Lewis数降低。

文冠果籽油的索式萃取及其组成分析

[目的]研究萃取文冠果籽油的最佳工艺条件,分析文冠果籽油的组成。[方法]以文冠果仁为原料,采用索氏萃取法萃取文冠果籽油。通过单因素试验研究萃取文冠果籽油的工艺条件,考察溶剂种类、液料比、萃取回流次数等因素对文冠果籽油萃取率的影响。采用GC-MS方法分析文冠果籽油的组成。[结果]索氏法萃取文冠果籽油的最佳工艺参数是:较合适的溶剂为乙醚,最佳液料比为5∶1(ml∶g),适宜的萃取回流次数为5次,在此条件下,文冠果籽油的萃取率为46.0%。文冠果籽油的主要成分为油酸、亚油酸、油菜酸和棕榈酸等。[结论]文冠果籽油中不饱和脂肪酸含量高达86%,其种类比花生油和橄榄油更多,其中首次发现存在11,14-二十碳二烯酸,表明其作为高级食用油具有的良好前景。

丙烷-空气-稀释气层流燃烧速率测定

利用高速纹影摄像法和球型发展火焰研究了常温常压下丙烷-空气,丙烷-空气-稀释气预混层流燃烧特性,获得了不同稀释系数(0、10%、20%、30%)和燃空当量比(0.6~2.0)下混合气的层流燃烧速率和马克斯坦长度值,分析了拉伸对火焰传播速率的影响。结果表明:丙烷-空气混合气的无拉伸火焰传播速率和无拉伸层流燃烧率在当量比1.1时达到最大值,随当量比的增加,马克斯坦长度值降低,火焰前锋面不稳定性趋势增加。当量比为1.4时,马克斯坦长度值由正值转为负值。丙烷-空气-稀释气混合气随稀释系数的增加,火焰传播速率和层流燃烧速率降低,在当量比小于1.4时,随稀释系数的增加,马克斯坦长度值增加,火焰前锋面的稳定性趋势增加。有无稀释气时无拉伸层流燃烧速率的比值仅与稀释系数有关并成线性关系而与混合气浓度无关。

CH_4/O_2/He混合气体作大气压介质阻挡放电处理后其燃烧特性的改变

低温等离子体助燃技术在提高燃烧效率和拓展燃烧极限方面表现出良好的应用前景.为此,利用大气压介质阻挡放电对CH4/O2/He混合气体进行处理,对低温等离子体增强燃料燃烧的特性开展了研究.建立了介质阻挡放电助燃装置,对预混燃烧火焰图像进行采集并从中提取火焰燃烧锋面,采用本生灯法对等离子体作用下预混火焰传播速度进行测量,并与等离子体关闭时火焰传播速度进行比较分析,以此评价等离子体增强燃烧的效果.结果表明：在不同当量比（φ）工况下,无论有无等离子体作用,随着φ增加,火焰传播速度均先增加后减小,φ=1时达到最大值;对CH4/O2/He混合气体进行等离子体放电处理后,其火焰传播速度在不同当量比作用下都有所增强,在当量比为0.85～1.15的范围内,燃烧速度增加17％～35％,因此可以认为等离子体对预混甲烷燃烧有显著强化作用.

不同初始温度下甲烷-空气混合气层流燃烧速率的测定

利用高速纹影系统在定容燃烧弹中用球形火焰法测量了不同当量比和不同初始温度下的甲烷-空气混合气的层流燃烧速率。研究结果表明:拉伸火焰传播速率、无拉伸火焰传播速率和无拉伸层流燃烧速率均随初始温度的增加而增加。Markstein长度值随燃空当量比的增加而增加,随初始温度的增加而略微减小。浓混合气的甲烷-空气前锋面火焰稳定性比稀混合气高。不同初始温度下的无拉伸层流燃烧速率在化学计量比处达到最大值。基于试验数据拟合出无拉伸层流燃烧速率与当量比和初始温度的经验公式。

掺氢对二甲醚预混层流燃烧特性的影响

利用定容燃烧弹试验和化学反应动力学数值模拟相结合的方法,研究了不同氢气掺混比下的二甲醚-氢气-空气预混层流火焰特性,分析了氢气掺混量(掺氢比)对二甲醚预混层流燃烧速度、绝热火焰温度以及火焰中主要活化自由基的影响。试验结果显示:随掺氢比的增大,混合气体的层流燃烧速度、绝热火焰温度逐渐增大,且在掺氢比小于80%时增大幅度较小,在掺氢比大于80%时,增大幅度较大;掺氢比较小时,混合燃料燃烧初期,火焰中会有一定量的氢气生成,说明混合燃料燃烧过程中,二甲醚会被优先氧化分解,在掺氢比较小的混合燃料燃烧过程中二甲醚的氧化分解占主导地位;随掺氢比的增大,火焰中自由基的浓度逐渐增大,大掺氢比时H自由基浓度增大幅度更为明显,H自由基浓度随掺氢比增大的剧增导致层流燃烧速度的剧增。

二甲醚-空气-CO_2一维自由传播火焰数值模拟

利用Chemkin化学反应动力学模拟软件对预混层流二甲醚-空气-CO2一维自由传播火焰进行了数值模拟。计算了不同当量比、稀释系数及稀释形式下二甲醚-空气-CO2混合气的绝热火焰温度和层流火焰速度;区分了CO2在二甲醚火焰中稀释作用、吸热作用以及化学作用对层流火焰速度及绝热火焰温度的影响。结果表明:CO2的稀释作用、吸热作用和化学作用都会使混合气的层流火焰速度降低,稀释作用对层流火焰速度的影响占主导地位,其次是化学作用,吸热作用的影响很小;在化学当量比附近,CO2化学作用的影响最大,随着混合气变浓或者变稀,CO2化学作用的影响均逐渐减弱。

肺下叶结核240例临床X线分析

发生于肺下叶的结核病临床下不太多见,在日常工作中容易误诊。为了进一步提高对肺下叶结核的诊断水平,现将我们1984年1月～1992年1之月门诊确诊的肺下叶结核240例,就临床及X线表现进行简要分析。

含BH_3(CN)BH_2(CN)^-阴离子的离子液体自着火过程的实验研究

采用长焦显微高速摄影技术和滴落法实验装置测试8种新合成的含[BH_3(CN)BH_2(CN)^-]阴离子的离子液体(I.L.1～I.L.8)分别与白烟硝酸和红烟硝酸的反应。结果表明:每次实验均获得稳定的自着火反应,并且观察到两种不同的火焰发展过程。I.L.8与白烟硝酸接触后发生微爆,短时间内出现自着火;而I.L.8与红烟硝酸接触后发生二次液滴飞溅,由于莱顿弗罗斯特效应的影响,反应后的泡沫状液滴反弹并出现短促燃烧反应,较长时间后发生自着火。对于杂环核心相同的离子液体,侧链上含有烯丙基的离子液体点火延迟时间最短,其次是含有乙基的离子液体,而含有丁基的离子液体与白烟硝酸反应的点火延迟时间最长;对于侧链相同的离子液体,含有吡啶杂环的离子液体点火延迟时间最长,其次是含有咪唑杂环的离子液体,而含有四氢吡咯的离子液体与白烟硝酸反应的点火延迟时间最长。生成焓越高的离子液体,点火延迟时间越短。