一种纤维增强复合材料的力学化学疲劳模型

在充分考虑疲劳过程中聚合物基复合材料内部所发生的化学变化的基础上 ,引入周期力学活化能和剩余强度系数的概念 ,提出了一种新的纤维增强复合材料的力学 化学疲劳模型 ,从力学化学效应的角度可以较好地解释间歇疲劳寿命大于连续疲劳寿命、含氢键介质可以延长材料的疲劳寿命等现象 ,而且采用这种力学 化学疲劳模型对复合材料疲劳过程的剩余强度进行预测 ,其结果与试验值吻合得很好 .

原油族组分成气的化学动力学模型及其标定

利用等温密封热解实验技术及恒速升温热解实验与PY—GC分析技术的结合,本文分别建立并标定了原油中各族组分,即饱和烃、芳烃、非烃和沥青质成气的化学动力学模型。结果表明,原油中不同族组分成气的过程均可用平行一级反应描述,但不同组分在平均活化能及活化能分布上有明显的差异。各族组分在地史过程中成气的过程可由各自的化学动力学模型来描述。这将使原油成气过程的定量、动态描述成为可能。

黏土垫层水力–力学–化学耦合模型研究

在城市固废堆场建造运维、污染场地土壤、地下水围封阻隔等环境岩土、污染防治领域中,均会涉及到土体力学行为、孔隙水流动以及污染物运移之间的耦合作用问题。将土体的固结变形分为由力学荷载引起的力学固结变形及由化学荷载引起的化学–渗透固结变形,引入广义达西定律,并考虑土体物理特性和输运性质的动态变化,通过理论推导建立了适用于堆场黏土防渗垫层的水力–力学–化学耦合模型,模型最大的特点是实现了土体固结变形、孔隙流体流动与污染物运移过程之间的全耦合,各模型参数均能够体现耦合效应的影响。采用多场耦合有限元分析软件COMSOL Multiphysics对所建模型进行数值验证和求解,模拟结果表明:所建模型可从机理上描述水力–力学–化学全耦合过程,模拟结果与Peters和Smith模拟结果吻合较好,能够正确揭示超孔隙水压力、污染物浓度时空分布及土体固结变形的演化规律。

斜井中泥页岩井眼稳定的力学化学耦合模型

根据斜井中井眼稳定的要求将流体流动概念与钻井液和泥页岩间的化学势差概念结合起来，建立了一个井眼稳定的力学化学耦合模型。利用该模型可确定地层孔隙压力和保持井眼稳定的最优钻井液密度等参数。结合侧钻井实例对该模型进行了分析。

柴油多组分替代混合物化学动力学模型

采用正庚烷/甲苯/环己烷作为柴油多组分替代燃料,构建了一个包含103种组分和200个反应的化学动力学简化机理,简化方法包括直接关系图法、敏感性分析法和反应速率分析法.在较宽边界条件下,对燃烧滞燃期及重要组分浓度进行验证,计算结果与激波管、射流搅拌反应器等试验数据吻合较好.结果表明:除传统C2+C4及C3+C3生成苯环(A1)的反应,环己烷通过直接脱氢生成A1的反应是另一重要路径.采用80%正庚烷+10%甲苯+10%环己烷(质量分数)的多组分替代混合物,可以较好模拟柴油燃烧反应动力学过程.

甲烷点火燃烧的简化化学反应动力学模型

从甲烷点火燃烧的GR I-M ech 1.2详细化学反应动力学模型出发,采用“准稳态”假设方法来对其进行简化,得到了包含18组分14步总包反应的简化反应模型。通过典型试验结果对比和基于均匀试验设计的校核计算结果比较可以看出,采用“准稳态”假设方法得到的简化反应动力学模型能有效地再现详细基元反应模型的反应机理,具有较高精度,是可靠而有效的。

超压背景下自生石英形成的化学动力学模型

为了准确模拟超压背景下自生石英含量随时间的变化规律，以Walderhaug时间一温度双控化学动力学模型为基础，考虑超压对自生石英形成的抑制作用，建立适用于超压背景下自生石英形成的时间．温度．压力多控化学动力学模型，并通过在莺歌海盆地的实际应用验证模型的正确性。莺歌海盆地中央坳陷区新生界石英砂岩中自生石英的形成受到了超压的抑制，通过引入超压抑制因子，建立了适用于超压背景下自生石英形成的化学动力学模型，根据莺歌海盆地石英砂岩中自生石英含量和压力实测资料，确定了超压抑制因子数值，在此基础上实现了对自生石英形成演化史的准确模拟，模拟精度远高于Walderhaug经典模型。模拟结果表明，压力系数为1．7～2．0的超压可使自生石英含量降低2．72％-4．72％，有利于深层超压带优质储集层的发育。

适用于HCCI发动机的异辛烷氧化的化学动力学模型(Ⅱ)——一个新的骨架机理

构造了一个包括40种组分和69个反应的异辛烷氧化的骨架机理,该机理可以较准确计算着火点、燃烧速率以及HC、CO和NO_x的排放,适用于HCCI发动机的多维模型的计算。通过与激波管、速压机、喷射搅拌反应器和HCCI发动机实验数据的比较表明,该反应机理在不同温度、压力和当量比下,尤其在高压、稀薄的反应条件下具有很好的性能。在HCCI发动机的单区模型计算中骨架机理计算结果与Curran等人的详细机理计算结果基本相同。

适用于HCCI的正庚烷化学动力学简化模型的研究和比较

利用敏感性分析、主要组分分析以及准稳态假定3种方法,将含有44种组分和72个反应的SKLE正庚烷简化模型再简化到40种组分和56个反应;简化后的模型对滞燃期的预测结果与LLNL详细模型非常接近,与激波管实验结果基本吻合,适用于HCCI发动机的多维模型的计算.与其他模型比较发现,Patel等人的模型缺少在低温区起关键作用的反应,即二次加氧反应(.QOOH+O2.OOQOOH),而Tanaka等人的模型缺少了CO的主要生成历程;在HCCI发动机典型工况范围内,SKLE简化模型预测着火时刻与LLNL详细模型吻合最好,Tanaka等人模型和Patel等人模型表现稍差,说明构建简化动力学模型时必须保证低温反应路径主干完整,同时不能忽略CO的主要生成历程.

乙烯燃烧简化化学动力学模型及其验证

采用'准稳态'方法,从乙烯燃烧的详细化学反应动力学模型出发,建立了包含20个组分和16步总包反应的简化化学动力学模型。为检验动力学模型的有效性,在我国同步辐射实验室燃烧站上开展了乙烯/O2/Ar的层流预混火焰组分测量。应用一维数值方法对实验结果进行了模拟,计算的组分分布和实验测量数据进行了对比。结果表明:简化反应动力学模型能有效地再现详细基元反应模型的反应机理,具有较高精度;但采用乙烯详细化学动力学模型计算结果与实验测量还存在一定的差异,需要进一步改进。

适用于HCCI发动机的异辛烷氧化的化学动力学模型(Ⅰ)——现有模型的比较分析

通过分析各种不同的异辛烷反应机理的概况,发现由于反应机理构造的目的和方法的不同,各反应机理适用的范围有所限制。为了评价反应机理对HCC I发动机燃烧过程的适用性,必须将它们的计算结果与HCC I燃烧相关的实验进行综合比较。采用零维单区模型,通过5种不同反应机理的计算与速压机、激波管和HCC I发动机等实验数据的比较发现,各反应机理在不同实验状况下性能各异,在此基础上提出了构造适用于HCC I燃烧过程的异辛烷简化机理的必要性。

碳氢燃料点火燃烧的简化化学反应动力学模型

基于“准稳态”方法建立了一套复杂化学反应动力学模型简化方法和相应的软件SPARCK．并以3种典型的碳氢燃料——甲烷、乙烯和庚烷为研究对象,从甲烷点火燃烧的GR12．11详细基元反应动力学模型出发简化得出了包含14个组分10步总包反应形式的简化化学反应动力学模型,从乙烯燃烧的51组分365详细基元反应模型出发简化得出了包含20个组分16步总包反应形式的简化化学反应动力学模型,从庚烷点火燃烧的160组分1540详细基元反应模型出发简化得出了包含26个组分22步总包反应形式的简化化学反应动力学模型．通过对典型激波管试验的结果对比可以看出:得到的简化反应动力学模型能较为有效地再现详细基元反应模型的反应机理,具有较高的计算精度．在工程计算中有较好的应用前景．

具有平方和立方自催化反应机制化学模型的非线性动力学分析

在 C—反馈模型基础上,提出了同时具有平方自催化和立方自催化反应的化学动力学模型,并对此反应模型进行了深入系统的研究。考虑了初始反应物 P 的浓度为常数时和反应在 CSTR 中进行两种情况。在一定的范围内改变控制参数μ和t_f 的数值,可以达到控制振荡的作用,数值模拟的结果充分显示了这一模型所具有的非线性特性。本文的研究成果对化工安全具有重要的理论和应用价值。

正癸烷热解的小规模化学动力学机理模型

正癸烷是目前常用的吸热型燃料的替代组分,但是其热解机理的研究迄今还很少,且现有的少数几个机理由于规模庞大使用不便.本文首先构建了一个包含33种组分和75个基元反应的正癸烷热解动力学机理模型(Mech33);随后,在该机理的基础上进一步通过灵敏度分析得到影响主要热裂解组分生成的速率控制步,并采用局部平衡和稳态假设对Mech33机理简化得到了规模更小的、仅包含22种组分和59步反应动力学机理模型(Mech22).在较宽的温度和压力范围内对流动反应器及激波管中正癸烷热解过程进行了数值模拟,并与实验数据进行了对比,结果表明,Mech33和Mech22两个动力学机理模型都能够很好地描述正癸烷热裂解过程,并准确预测主要热裂解产物的浓度分布,为进一步实现化学反应与计算流体力学(CFD)耦合的工程计算提供了有价值的动力学机理模型.

用准稳态方法建立碳氢燃料点火燃烧的简化化学反应动力学模型

基于“准稳态”方法建立了一套碳氢燃料点火燃烧的化学反应动力学模型简化方法和相应的软件SPARCK,并从甲烷点火燃烧的GRI2.11详细基元反应动力学模型出发简化得出了包含16个组分12步总包反应形式的简化化学反应动力学模型,从庚烷点火燃烧的详细基元反应动力学模型出发简化得出了包含25个组分21步总包反应形式的简化化学反应动力学模型。通过其计算结果与CARM软件导出简化模型的计算结果和典型激波管试验结果的对比可以看出,本文简化得到的简化反应动力学模型能较为有效地再现详细基元反应模型的反应机理,简化模型的计算精度与CARM软件导出简化模型的计算精度相当。与详细基元反应动力学模型相比,简化模型有效地减少了反应组分,在工程计算中有比较好的应用前景。

氮氧化物-大分子烷烃相互作用的化学动力学模型

为准确模拟氮氧化物与C7、C8等大分子烷烃燃料之间的氧化过程,在前人工作的基础上,提出了一个NO-NC7H16相互作用的化学动力学模型.该模型以Marinov的研究成果为基础,并对其进行了部分修改.在此基础上,采用Glaude等人的方法,增加了大分子碳氢燃料与NO之间的基元反应,并且采用了Anderlohr等人最新的研究结果,对部分基元反应数据进行了修正.该化学动力学模型包含245个反应,34种组份.在喷射反应器(JSR)与均质压燃(HCCI)发动机上将试验与计算结果进行了对比,结果表明,在不同的反应初始温度和不同压力下,该机理模型能很好的预测大分子烷烃及其主要中间产物物质的量浓度变化趋势,对NC7H16均质压燃的低温与高温着火时刻的预测与试验值符合较好.

化学动力学模型对H_2/AIR超燃模拟的影响

为了研究超燃流动中不同化学反应模型的影响 ,提出流动项与化学反应生成源项解耦处理的化学非平衡流动计算方法。从薄层近似N S方程出发 ,采用ENO差分格式 ,数值模拟了超声速H2 Air预混合气体中钝体激波诱导的振荡燃烧流场 ;针对飞行速度大于和接近爆轰速度两种不同流动状态 ,比较Evans Schexnayder提出的 7组分 8反应机理 (ES模型 )、Jachimowski提出的 13组分 3 2反应机理 (J模型 )及其简化为 9组分 19反应机理 (J 1模型 )对流场参数的影响。计算表明反应机理引起压力场变化较小 ,对温度等参数影响较大。对于飞行马赫数低于7的问题 ,取不包括N原子反应的Jachimowski的 9组分 19反应机理较合适。

油气生成的化学动力学模型和煤成气的数值模拟

建立了一个半开放系统的生烃化学动力学模型及其煤成气的简化模型。在该模型中煤或干酪根首先降解为油和气，随以后成熟度的增加，源岩中未排出的石油裂解为气，在油所的形成过程中，伴随着油气的初次运移。该模型可用于任何沉积盆地中油气形成过程的数值模拟。实际应用时，可根据给定的化学动力学参数，选择模型和其中参数。

HCCI化学动力学模型的研究现状和发展

分析了与均质充量压缩点火(HCCI)燃烧相关的碳氢燃料的氧化过程,并对其3个阶段作了概述;通过对单步机理、骨架机理、简化机理和详细机理4种化学动力学机理各自的建立、改进及发展的阐述,说明了深入理解碳氢燃料的化学动力学机理对正确解释实验现象,指导HCC I发动机发展的重要性,并指出了存在的问题及下一步发展的方向。

基于HCCI发动机着火特性的柴油三组分表征燃料详细化学动力学模型

构建了一个由正庚烷、甲苯和环己烷组成,并加入正庚烷与甲苯的交叉反应,三组分柴油表征燃料的详细化学动力学机理模型,包含1 171种物质、4 580个基元反应.基于着火时刻对于均质充量压燃(HCCI)燃烧的重要性,以着火点为主要衡量标准,采用单区燃烧模型,以不同比例的三组分表征燃料详细化学反应动力学机理模拟HCCI燃烧的燃烧始点,根据HCCI发动机试验数据,确定了三组分机理的最佳组分质量比为8∶1∶1(正庚烷∶甲苯∶环己烷).还对单组分(正庚烷)、最佳比例的双组分(正庚烷、甲苯)和最佳比例的三组分机理进行了比较验证,对3种机理模拟得到的着火滞燃期和放热率的结果进行对比,详细分析了环己烷对表征燃料滞燃期的调整作用,以及交叉反应的加入对表征燃料的影响.结果表明:新的柴油三组分详细机理可以更为准确地描述柴油HCCI着火时刻.