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甲醇高压热解和氧化的实验及动力学研究
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作者 李淑铭 湛昊晨 +2 位作者 胡二江 殷阁媛 黄佐华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期388-398,共11页
利用流动反应器对甲醇的高压氧化及热解特性进行实验研究,在此基础上对已发表的甲醇化学反应动力学模型进行验证,并对宽裂解度范围的甲醇裂解气氧化特性进行模拟。研究结果表明:高压可以有效促进燃料的氧化;掺混甲醇裂解气可以有效降低... 利用流动反应器对甲醇的高压氧化及热解特性进行实验研究,在此基础上对已发表的甲醇化学反应动力学模型进行验证,并对宽裂解度范围的甲醇裂解气氧化特性进行模拟。研究结果表明:高压可以有效促进燃料的氧化;掺混甲醇裂解气可以有效降低甲醛的排放量。甲醇及其裂解气产生的活性自由基加快了燃料的化学反应速率,通过HO2自由基间接控制了下游链分支反应,生成大量OH自由基,改变了甲醛消耗路径中各反应的敏感性系数。 展开更多
关键词 甲醇 氧化 热解 动力学模型 流动反应器 排放特性
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偏二甲肼分解及NO_(2)脱氢反应速率常数计算
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作者 殷阁媛 尤佳俊 +1 位作者 胡二江 黄佐华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期208-216,共9页
针对偏二甲肼与N_(2)O_(4)化学反应动力学模型的不准确问题,开展了关键反应的高精度量子化学计算。首先,基于从头算方法,开展了偏二甲肼单分子分解及NO_(2)脱氢反应速率常数计算,利用CCSD(T)/cc-pVTZ//B2PLYPD3/6-311++G(d,p)计算级别... 针对偏二甲肼与N_(2)O_(4)化学反应动力学模型的不准确问题,开展了关键反应的高精度量子化学计算。首先,基于从头算方法,开展了偏二甲肼单分子分解及NO_(2)脱氢反应速率常数计算,利用CCSD(T)/cc-pVTZ//B2PLYPD3/6-311++G(d,p)计算级别得到反应体系的势能面;接着,采用多参考态方法和CASPT2/CBS//CASPT2/cc-pVTZ计算级别,修正了无势垒反应的势能面;最后,通过气相单分子反应理论/主方程理论求解温度和压力相关的速率常数,采用变分过渡态理论求解无势垒反应的速率常数。数值结果表明:计算得到的速率常数与实验结果吻合良好,得到的生成焓与活性热化学表及NIST数据库的结果相差不超过4.18 kJ·mol^(-1),熵相差不超过2.09 J·K^(-1)·mol^(-1);偏二甲肼分解的主要反应通道为CH_(3)+CH_(3)NNH_(2)及NH_(2)+CH_(3)NCH_(3),NO_(2)脱氢的关键反应通道为CH_(3)(CH_(2))NNH_(2)+HONO;对于低势垒和无势垒反应,相较于传统过渡态理论,变分过渡态理论能够更准确地计算出所有速率常数,并同时给出其在不同压力和温度下的不确定度。研究结果可为火箭发动机燃烧室的数值模拟提供理论支撑。 展开更多
关键词 量子化学计算 偏二甲肼 速率常数 主方程理论
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NH_(3)/H_(2)预混合气激光点火特性实验
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作者 张俊杰 江鑫 +2 位作者 刘昀洋 胡二江 黄佐华 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期9-16,共8页
基于定容燃烧弹,在不同初始压力、当量比和掺氢比条件下,对NH_(3)/H_(2)预混合气进行了激光点火实验研究,分析了不同条件下的火焰发展形态及最小点火能量EMI.研究发现,随掺氢比的增加,火焰受浮力的影响减弱,火焰边界逐渐清晰;升高压力... 基于定容燃烧弹,在不同初始压力、当量比和掺氢比条件下,对NH_(3)/H_(2)预混合气进行了激光点火实验研究,分析了不同条件下的火焰发展形态及最小点火能量EMI.研究发现,随掺氢比的增加,火焰受浮力的影响减弱,火焰边界逐渐清晰;升高压力能降低混合气的EMI,但不同当量比混合气的EMI受压力改变的影响程度不同;纯氨气的火焰发展极不稳定且EMI极高,掺混H_(2)后能极大降低EMI,可以有效拓宽氨气的可燃使用范围,其中掺氢比为10%时,EMI降低效果最明显. 展开更多
关键词 激光点火 氨气 最小点火能量 点火成功率 定容燃烧弹
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甲烷/氢气/空气混合气激光诱导等离子体点火特性 被引量:3
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作者 王朝君 黄诗晗 +2 位作者 胡二江 高群飞 黄佐华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2111-2121,共11页
利用定容燃烧弹实验平台结合高速摄像系统研究初始压力和掺氢比例对甲烷/氢气/空气稀燃混合气激光诱导等离子体点火特性的影响,获得不同条件下的击穿阈值、最小脉冲能量、火核发展图像和燃烧压力曲线变化。研究结果表明:随着初始压力降... 利用定容燃烧弹实验平台结合高速摄像系统研究初始压力和掺氢比例对甲烷/氢气/空气稀燃混合气激光诱导等离子体点火特性的影响,获得不同条件下的击穿阈值、最小脉冲能量、火核发展图像和燃烧压力曲线变化。研究结果表明:随着初始压力降低,击穿阈值和最小脉冲能量逐渐升高,燃烧峰值压力逐渐下降;随着掺氢比例增大,最小脉冲能量呈下降趋势,燃烧峰值压力和燃烧压力升高率均增大;火核第三瓣结构随着掺氢比例增大被抑制;随着掺氢比例增大,OH,N和O的发射光谱强度增强。在火核发展初期,随着掺氢比例增大,火焰传播速度加快,温度升高速率增大,H_(2)O和OH的摩尔分数增加,温度场以及各种生成物的空间分布更加均匀。 展开更多
关键词 激光诱导等离子体点火 点火特性 甲烷 氢气 火核
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等离子体辅助铈基催化剂催化氨制氢的性能研究 被引量:3
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作者 高一博 胡二江 +1 位作者 殷阁媛 黄佐华 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1173-1183,共11页
以铈基纳米球(CeO_(2)-S)为载体,掺杂3d过渡金属(Fe、Co和Ni),研究金属掺杂CeO_(2)基催化剂在氨分解制氢反应中的催化性能。采用X射线衍射仪(XRD)、高角度环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)、能量色散X射线能谱(EDX-mapping)、拉曼(Ram... 以铈基纳米球(CeO_(2)-S)为载体,掺杂3d过渡金属(Fe、Co和Ni),研究金属掺杂CeO_(2)基催化剂在氨分解制氢反应中的催化性能。采用X射线衍射仪(XRD)、高角度环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)、能量色散X射线能谱(EDX-mapping)、拉曼(Raman)等表征方法对催化剂的理化性质进行分析。结果表明,与单金属掺杂相比,双金属共掺杂的CeO_(2)基催化剂增加了催化剂的氧空位,促进了电子从CeO_(2)载体向活性金属的转移,进而促进氨分解。在非热平衡等离子体(输入电压8000 V)辅助催化氨分解反应中,FeCo/CeO_(2)-S催化剂的H2生成速率最高,达到29.3 mmol/(g_(cat)·min),并在550℃下实现NH_(3)的完全转化。等离子体与催化剂协同可进一步提高氨分解制氢的性能,为能源载体制氢提供一种新思路。 展开更多
关键词 氨制氢 氧化铈载体 形貌效应 3d过渡金属掺杂 等离子体
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汽油层流燃烧速度的测量及其替代物模型研究 被引量:2
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作者 徐昭华 胡二江 黄佐华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期36-42,共7页
针对实际汽油组分复杂导致数值模拟研究困难的问题,采用球形火焰法,在定容燃烧弹上测量了初始温度分别为358、403、448 K,初始压力分别为0.1、0.2、0.5 MPa,当量比为0.8~1.5工况下,实际汽油、正庚烷、异辛烷、甲苯、异辛烷/正庚烷混合... 针对实际汽油组分复杂导致数值模拟研究困难的问题,采用球形火焰法,在定容燃烧弹上测量了初始温度分别为358、403、448 K,初始压力分别为0.1、0.2、0.5 MPa,当量比为0.8~1.5工况下,实际汽油、正庚烷、异辛烷、甲苯、异辛烷/正庚烷混合燃料(PRF)、甲苯/异辛烷/正庚烷混合燃料(TRF)的层流燃烧速度,分析了初始温度、压力以及当量比对汽油的层流燃烧速度的影响规律,对比了不同替代物模型对实际汽油的层流燃烧速度的预测结果。基于实验结果,构建了适合我国汽油的双组分和三组分汽油替代物模型,对比结果表明,在本研究的实验工况范围内,三组分汽油替代物模型比双组分汽油替代物模型能够更好预测实际汽油层流燃烧速度。应用Chemkin软件和KAUST清洁燃烧研究中心近期发展的汽油替代物机理,对本研究实验数据进行了数值仿真,该机理对实验数据给出了合理预测。利用本研究提出的汽油替代物模型,可对实际汽油的层流燃烧速度进行合理的预测。 展开更多
关键词 汽油 层流燃烧速度 实验测量 汽油替代物模型
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CH4/H2-空气预混气流动点火特性 被引量:2
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作者 郭晓阳 李孝天 +1 位作者 胡二江 黄佐华 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期287-293,共7页
搭建了隧道燃烧室流动点火平台,使用纳秒脉冲高频放电探索CH4/H2-空气预混气的流动点火特性.通过实验获得了不同掺氢比(a为0、5%、10%)和不同放电频率(f为10 k Hz、15 k Hz、20 kHz)对点火成功率Pig的影响.结果表明随着掺氢比和放电频... 搭建了隧道燃烧室流动点火平台,使用纳秒脉冲高频放电探索CH4/H2-空气预混气的流动点火特性.通过实验获得了不同掺氢比(a为0、5%、10%)和不同放电频率(f为10 k Hz、15 k Hz、20 kHz)对点火成功率Pig的影响.结果表明随着掺氢比和放电频率的增加,点火能量相同时,Pig也迅速提高.在相同放电时间内存在最佳的放电功率,功率太高或太低都不利于点火.此外,通过数值计算模拟了初始火核的发展,进一步阐明了掺氢有利于提高Pig. 展开更多
关键词 流动点火 点火成功率 最小点火能量 放电功率
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等离子体催化铁系金属催化剂氨分解制氢研究进展 被引量:1
8
作者 高一博 胡二江 +1 位作者 殷阁媛 黄佐华 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2750-2767,共18页
氢能作为一种零碳二次能源被广泛应用于各种工业领域.氨作为一种储氢载体,具有储氢量高(17.6 wt%)、能量密度高和易液化等特点,其分解产物只有氢气和氮气,符合国家“碳达峰,碳中和”的战略发展方向.但是氨分解的活化能高,反应条件较为苛... 氢能作为一种零碳二次能源被广泛应用于各种工业领域.氨作为一种储氢载体,具有储氢量高(17.6 wt%)、能量密度高和易液化等特点,其分解产物只有氢气和氮气,符合国家“碳达峰,碳中和”的战略发展方向.但是氨分解的活化能高,反应条件较为苛刻.因此,开发安全、高效、低成本的氨分解制氢技术对于氢能发展具有重要意义.文章首先阐明了氨分解反应的基本原理,介绍了铁系金属催化剂催化NH3分解制氢的研究进展,Fe,Co和Ni基催化剂的NH3分解活性较高,因为其金属−氮的结合能适中,之后从调控活性金属中心出发,通过加入第二金属、调控形貌、缺陷/掺杂、构建金属−载体相互作用等方面设计提高氨分解的活性,并采用多种表征方法揭示催化剂的构效关系.除铁系催化剂外,还重点介绍了提高氨分解效率的等离子体技术,回顾了等离子体的原理、种类、作用机制以及在辅助催化氨制氢方面的协同效应.文章综述了催化NH3分解的反应机理,介绍了目前氨分解制氢催化剂设计的最新进展,总结了提高NH3分解制氢的策略,强调了等离子体在辅助催化NH3分解的优势.对于今后氨分解制氢催化剂的开发和应用具有一定的参考价值,期望为未来氨制氢的技术发展和工业化应用提供新思路. 展开更多
关键词 储氢载体 等离子体 催化
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乙酸基+O_(2)及其分解异构化反应速率常数计算和不确定度分析 被引量:1
9
作者 殷阁媛 肖波 +1 位作者 胡二江 黄佐华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期109-117,共9页
为了构建准确乙酸燃烧化学反应动力学模型,进行了乙酸基与O_(2)及其分解异构化高精度的量子计算。利用CCSD(T)-F12/cc-pVTZ-F12//B2PLYPD3/cc-pVTZ算法,得到了反应体系势能面,并基于多参考态方法CASPT2/CBS//CASPT2/cc-pVTZ,获得无势垒... 为了构建准确乙酸燃烧化学反应动力学模型,进行了乙酸基与O_(2)及其分解异构化高精度的量子计算。利用CCSD(T)-F12/cc-pVTZ-F12//B2PLYPD3/cc-pVTZ算法,得到了反应体系势能面,并基于多参考态方法CASPT2/CBS//CASPT2/cc-pVTZ,获得无势垒反应势能面。通过气相单分子反应理论(RRKM)和主方程理论求解了温度和压力相关的速率常数,利用可变反应坐标过渡态理论求解无势垒反应乙酸基与O_(2)加成反应的速率常数。结果表明:在低压或者高温条件下,超过99%的化学活化的O_(2)CH_(2)CO_(2)H自由基直接分解为CH_(2)O_(2)H+CO_(2)。随着压力升高,化学活化的O_(2)CH_(2)CO_(2)H碰撞稳定后生成O_(2)CH_(2)CO_(2)H,O_(2)CH_(2)CO_(2)H则在后续反应中分解为CH_(2)O_(2)H+CO_(2)。乙酸自由基在分解时,CO_(2)+CH_(3)产物通道占据主导地位。基于计算结果改进了原有乙酸模型,改进后的模型能够更好地预测层流燃烧速度,并且乙酸基存在更多的消耗路径,与量化计算结果一致。 展开更多
关键词 酸雨 乙酸 无势垒反应 主方程理论
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基于定容燃烧弹的正丁醚压力振荡特性试验研究 被引量:1
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作者 湛昊晨 葛睿涵 +2 位作者 李加兴 胡二江 黄佐华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期4083-4093,共11页
基于定容燃烧弹实验平台,在环境压力为0.05~0.20 MPa、温度为423~453 K、当量比为0.7~1.6条件下开展正丁醚的压力振荡特性试验研究,获得正丁醚燃烧过程中的燃烧压力、火焰形态、燃烧弹振动、声压实验数据并对其进行分析。研究结果表明:... 基于定容燃烧弹实验平台,在环境压力为0.05~0.20 MPa、温度为423~453 K、当量比为0.7~1.6条件下开展正丁醚的压力振荡特性试验研究,获得正丁醚燃烧过程中的燃烧压力、火焰形态、燃烧弹振动、声压实验数据并对其进行分析。研究结果表明:正丁醚在较低温度、较高压力下,当量比为1.5左右时产生的压力振荡强度最大,燃烧过程中的压力、振动、声压、亮度等信号具有相同的变化规律,均呈现出随温度增加缓慢降低、随压力增加显著增强、随当量比增加先增后减的趋势。随着压力振荡强度增大,振荡的主频向高频方向移动。正丁醚的火焰不稳定性与压力振荡的产生存在一定关系。 展开更多
关键词 正丁醚 压力振荡 燃烧特性 定容燃烧弹
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基于LIBS的定容燃烧弹内乙醇直喷局部当量比测定
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作者 葛睿涵 胡二江 +1 位作者 高群飞 黄佐华 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期388-393,共6页
基于激光诱导击穿光谱,在定容燃烧弹内研究了乙醇直喷在不同喷射压力、喷射脉宽和预混喷射比下容弹中心位置局部当量比随时间的变化关系.实验结果表明,在全局当量比相同的情况下,容弹中心位置局部当量比在不同喷射压力下均随时间呈先增... 基于激光诱导击穿光谱,在定容燃烧弹内研究了乙醇直喷在不同喷射压力、喷射脉宽和预混喷射比下容弹中心位置局部当量比随时间的变化关系.实验结果表明,在全局当量比相同的情况下,容弹中心位置局部当量比在不同喷射压力下均随时间呈先增后减的趋势,在喷射压力越大的情况下,局部当量比增幅越大,且更快地达到最大峰值;不同喷射时间对局部当量比变化影响较小;预混比越大时,相对达到平衡所需的时间越长,但局部当量比的变化较为平缓. 展开更多
关键词 定容燃烧弹 激光诱导击穿光谱 直喷式发动机 局部当量比 乙醇
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采用神经网络与贝叶斯反演法自动优化乙酸化学反应动力学模型
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作者 殷阁媛 肖波 +1 位作者 胡二江 黄佐华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期130-138,共9页
为了解决传统化学反应动力学模型构建效率低、不确定度无法准确衡量的问题,提出了基于实验数据驱动的模型智能化构建方法。利用人工神经网络和马尔可夫蒙特卡罗链加速贝叶斯反演法的求解,基于层流火焰速度实验数据自动优化乙酸模型。仿... 为了解决传统化学反应动力学模型构建效率低、不确定度无法准确衡量的问题,提出了基于实验数据驱动的模型智能化构建方法。利用人工神经网络和马尔可夫蒙特卡罗链加速贝叶斯反演法的求解,基于层流火焰速度实验数据自动优化乙酸模型。仿真结果表明:通过增加神经网络样本数和隐藏层数使测试集的误差小于1%,满足化学反应动力学替代模型的要求;神经网络能够产生大量样本,有效减少马尔可夫链取样过程的误差以提高收敛效率;利用层流火焰速度实验数据约束后,反应CH_(2)CO_(2)H+H=CH_(2)CO+H_(2)O的速率常数的后验概率相对于先验概率发生了显著变化,均值在优化后增大了10倍,误差明显减小,该反应对乙酸层流速度的影响最为显著;优化后的化学反应动力学模型能够准确预测不同温度下的层流火焰速度,并且约束后的模型不确定度明显降低。研究结果可为化学反应动力学模型的实际工程应用提供参考。 展开更多
关键词 化学反应动力学模型 乙酸 神经网络 贝叶斯反演法
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氨掺混丙烷氧化和氮氧化物排放实验及动力学机理
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作者 殷阁媛 肖波 +2 位作者 湛昊晨 胡二江 黄佐华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4876-4885,共10页
为了研究活性碳氢燃料对氨燃烧以及氮氧化物排放的调控作用,首先,在常压、800~1 250 K下,利用射流搅拌反应器(JSR)开展氨掺混丙烷的氧化实验,测量了氨气掺混体积分数为0.5,丙烷在当量比分别为0.5,1.0和2.0条件下关键物种的摩尔分数随温... 为了研究活性碳氢燃料对氨燃烧以及氮氧化物排放的调控作用,首先,在常压、800~1 250 K下,利用射流搅拌反应器(JSR)开展氨掺混丙烷的氧化实验,测量了氨气掺混体积分数为0.5,丙烷在当量比分别为0.5,1.0和2.0条件下关键物种的摩尔分数随温度的变化曲线;其次,通过误差函数统计法,构建了NUIG-ZHANG模型;最后,基于实验数据和NUIG-ZHANG模型开展了详细的氨氧化和NO生成的关键反应动力学分析。研究结果表明:NUIG-ZHANG模型能够准确预测氨掺混丙烷氧化的实验结果。丙烷被氧化后生成HCO,C_(2)H_(5)和IC_(3)H_(7)等自由基,通过后续反应生成HO_(2)和OH自由基,促进了氨燃烧;NO的生成趋势非单调,随着温度上升先增大后减小,最后增大;当温度为800~1 050 K时,NO的生成路径分支占比先上升后降低,而NO的消耗路径分支占比先降低后升高,因此NO呈现先上升后下降的趋势;当温度为1 100 K以上时,关键反应中涉及的NH_(2),NH,HNO,H,OH和O自由基的摩尔分数增加,因此NO的摩尔分数随着温度升高而增加。 展开更多
关键词 氨发动机 氮氧化物 燃烧调控 NO生成和消耗
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高压氨氧化中N_(2)O的实验与动力学研究
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作者 湛昊晨 李淑铭 +2 位作者 殷阁媛 胡二江 黄佐华 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期635-643,共9页
在流动管平台上进行了接近发动机运行压力的氨气氧化实验,关注N_(2)O的生成和消耗.压力为5.0 MPa,温度从600~1250K,当量比从0.13~1.0.用近年来发表的氨气氧化的动力学模型开展模拟计算和动力学分析,对各模型在高压工况下对N_(2)O的预测... 在流动管平台上进行了接近发动机运行压力的氨气氧化实验,关注N_(2)O的生成和消耗.压力为5.0 MPa,温度从600~1250K,当量比从0.13~1.0.用近年来发表的氨气氧化的动力学模型开展模拟计算和动力学分析,对各模型在高压工况下对N_(2)O的预测能力进行评估和分析.根据最新的计算结果调整NH_(2)和NO_(2)反应的分支比,并在Stagni模型上更新了相关反应的反应速率,添加了N_(2)O缺失的反应路径.模型优化后在不同当量比下对N_(2)O的预测能力均得到了提升. 展开更多
关键词 高压流动管 氨气氧化 氧化亚氮排放 化学反应动力学
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氨气掺混乙烯层流燃烧速度测量及动力学分析 被引量:1
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作者 刘博文 郭晓阳 +2 位作者 胡二江 殷阁媛 黄佐华 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期558-568,共11页
本文利用定容燃烧弹测量了不同掺混比(0-1)下NH_(3)/C_(2)H_(4)/air火焰的层流燃烧速度。对NH3/air、C_(2)H_(4)/air层流燃烧速度进行验证,并利用Konnov Mech(2021)及GRI 3.0模型对NH_(3)/C_(2)H_(4)/air火焰层流燃烧速度进行数值计算... 本文利用定容燃烧弹测量了不同掺混比(0-1)下NH_(3)/C_(2)H_(4)/air火焰的层流燃烧速度。对NH3/air、C_(2)H_(4)/air层流燃烧速度进行验证,并利用Konnov Mech(2021)及GRI 3.0模型对NH_(3)/C_(2)H_(4)/air火焰层流燃烧速度进行数值计算和动力学分析,其中Konnov机理表现出不错的性能。结果表明,C2H4的添加提高了层流燃烧速度,同时,NH_(3)和C_(2)H_(4)掺混,拓展了反应路径,通过一系列组分NO、CH_(3)等来交互加快反应。最后,通过分析活性自由基H、O、OH的浓度,探究了不同机理在预测层流燃烧速度产生差异的原因。 展开更多
关键词 氨气 乙烯 层流燃烧速度 化学反应动力学
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天然气简化反应机理构建与验证
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作者 宋晨星 曾文 +3 位作者 陈潇潇 胡二江 常亚超 马宏宇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期180-192,共13页
采用6种详细反应机理对多工况条件下天然气的着火延迟时间、层流燃烧速度以及氧化过程中主要组分摩尔分数进行了数值计算,并与相应试验数据进行了对比分析。结果表明:相比于其他5种详细反应机理,Aramco 2.0机理在天然气的着火延迟、层... 采用6种详细反应机理对多工况条件下天然气的着火延迟时间、层流燃烧速度以及氧化过程中主要组分摩尔分数进行了数值计算,并与相应试验数据进行了对比分析。结果表明:相比于其他5种详细反应机理,Aramco 2.0机理在天然气的着火延迟、层流燃烧以及氧化特性的预测上精度最高。基于Aramco 2.0机理,通过路径敏感性分析、生成速率分析与反应路径分析,形成了天然气(CH_(4)/C_(2)H_(6)/C_(3)H_(8))的初始简化机理(包含21种组分、150个反应);同时,基于解耦法,耦合初始简化反应机理中的C_(1)~C_(3)反应机理、H_(2)/CO详细反应机理和NOx简化反应机理,构建了天然气的简化反应机理(包含40种组分、189个反应)。通过与相应试验数据的对比发现,该简化反应机理能很好地预测多工况条件下天然气的着火延迟、层流燃烧与氧化特性。 展开更多
关键词 天然气 简化反应机理 解耦法 路径敏感性分析 生成速率分析
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甲烷掺混氢气长直管道压力振荡特性研究
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作者 吕森林 李加兴 +1 位作者 胡二江 黄佐华 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期908-914,共7页
本文研究了CH_(4)-H_(2)/空气的燃烧和压力振荡特性,在长直管道燃烧平台测量了初始压力为0.15、0.1 MPa,初始温度为298 K,掺氢比范围为0~100%,当量比范围为0.8~1.5,以及管道长径比为1.43、1.86、2.29的火焰发展图像和压力振荡数据。点... 本文研究了CH_(4)-H_(2)/空气的燃烧和压力振荡特性,在长直管道燃烧平台测量了初始压力为0.15、0.1 MPa,初始温度为298 K,掺氢比范围为0~100%,当量比范围为0.8~1.5,以及管道长径比为1.43、1.86、2.29的火焰发展图像和压力振荡数据。点火形式有单点和双点。结果表明,指形火焰阶段是强压缩波形成的重要阶段,火焰加速时间和传播速度均是影响压缩波强度的因素。随着掺氢比增加,压力振荡强度整体趋势上升,主频分布在3080 Hz~3470 Hz。双点火条件下,各长径比下的压力峰值、升高率以及振荡强度均高于单点火,振荡的主频分布规律与单点火相同。 展开更多
关键词 甲烷 氢气 压力振荡 振荡强度 火焰自加速
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天然气层流燃烧特性的实验与数值计算
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作者 党嘉莹 曾文 +3 位作者 陈潇潇 谷午 胡二江 马宏宇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期57-66,共10页
在定容弹中试验测量了压力分别为0.1、0.2、0.3 MPa,当量比范围为0.7~1.4,温度分别为300、350、400 K,O_(2)体积分数分别为15%、18%、21%,CO_(2)体积分数分别为0%、10%、20%,H2O体积分数分别为0%、10%、20%工况条件下天然气(0.9甲烷/0.0... 在定容弹中试验测量了压力分别为0.1、0.2、0.3 MPa,当量比范围为0.7~1.4,温度分别为300、350、400 K,O_(2)体积分数分别为15%、18%、21%,CO_(2)体积分数分别为0%、10%、20%,H2O体积分数分别为0%、10%、20%工况条件下天然气(0.9甲烷/0.07乙烷/0.03丙烷,摩尔分数)的火焰发展特性以及层流燃烧速度。同时,利用敏感性分析等方法构建了天然气的简化反应机理(40种组分和189个反应),并对其层流燃烧速度进行了数值计算。结果表明:当当量比由0.7提升至1.4时,天然气的层流燃烧速度先升高后降低,其峰值在当量比1.1附近;层流燃烧速度随着初始温度、O_(2)体积分数的增多或初始压力、CO_(2)及H2O体积分数的减少而逐渐得到提升。构建的天然气简化反应机理可以较好的预测层流燃烧速度随当量比变化的整体趋势;但是,部分工况下预测值略低于试验值。 展开更多
关键词 天然气 层流燃烧速度 定容弹 简化反应机理 敏感性分析
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Laminar Flame Instability of n-Hexane,n-Octane,and n-Decane in Spherical Expanding Flames
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作者 YIN Geyuan hu erjiang +2 位作者 LI Xiaotian LV Xin huANG Zuohua 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期1189-1199,共11页
This paper focuses on the laminar flame instability of three high molecular weight n-alkanes,namely n-hexane,n-octane,and n-decane.The experiment was carried out in a constant volume combustion bomb to get the flame i... This paper focuses on the laminar flame instability of three high molecular weight n-alkanes,namely n-hexane,n-octane,and n-decane.The experiment was carried out in a constant volume combustion bomb to get the flame images.The critical radius under different conditions was extracted using the image processing program.Combined with the existing critical Peclet number theory,the dominant factors of flame instability under current conditions for three n-alkanes can be figured out.Moreover,the average cell size(equivalent cell radius,R_(cell))was extracted to provide quantitative analysis of the flame cellular structure,based on the method developed in this work.The theoretical R_(cell)were also calculated and compared with the experimental results to validate the proposed method. 展开更多
关键词 cellular instability equivalent cell radius critical Peclet number spherical flame
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发动机燃烧定向调控理论、方法和技术
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作者 黄佐华 张英佳 +4 位作者 姜雪 王金华 汤成龙 胡二江 李倩倩 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1665-1673,共9页
发动机高效清洁低碳(零碳)燃烧是动力装置实现“双碳”目标的重要途径,也是发动机燃烧技术的发展目标.传统发动机燃烧调控是宏观物理调控,仅能实现燃烧相位等有限参数控制;燃烧定向调控是微观化学调控,可实现对燃烧全过程和细观反应路... 发动机高效清洁低碳(零碳)燃烧是动力装置实现“双碳”目标的重要途径,也是发动机燃烧技术的发展目标.传统发动机燃烧调控是宏观物理调控,仅能实现燃烧相位等有限参数控制;燃烧定向调控是微观化学调控,可实现对燃烧全过程和细观反应路径精准控制.基于燃烧定向调控理论,提出了活性组分介入着火调控方法、燃料掺氢火焰速度调控方法和燃料补氧反应路径调控方法,并在天然气掺氢发动机、柴油发动机实际运行中得到有效验证,实现了发动机高效清洁低碳燃烧.发展了燃料燃烧反应关键连载体OH自由基浓度时程的定量诊断方法,支撑了对燃烧定向调控理论微观机理深入认识.本文还提出了燃烧定向调控理论指导下的零碳燃料发动机研究构架. 展开更多
关键词 发动机 燃烧定向调控 高效清洁低碳燃烧 化学调控 微观调控
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