正十二烷高温燃烧详细化学动力学机理的系统简化

采用详细化学反应动力学机理的系统简化方法,以典型航空燃料的替代组分正十二烷为研究对象,开展了正十二烷高温燃烧化学动力学机理的系统简化.首先采用多步直接关系图法(DRG)和基于计算奇异值摄动法(CSP)重要性指标的反应移除方法对由1279个组分,5056个基元反应组成的正十二烷燃烧详细机理进行框架简化,得到了包含59个组分,222个基元反应的框架机理;进一步采用CSP对框架机理进行时间尺度分析,选出了10个准稳态物种,采用准稳态近似方法(QSSA)构建了包含49个组分的全局简化机理.计算结果表明,在较宽的参数范围内,框架机理和全局简化机理均能够重现正十二烷详细机理在高温燃烧的点火延迟时间、熄火以及物种浓度分布等方面的模拟结果.

庚酸甲酯高温燃烧化学动力学机理的系统简化和分析

采用详细化学反应动力学机理的系统简化方法,对庚酸甲酯高温燃烧化学动力学机理进行了系统简化.首先采用两步直接关系图法(Directed relation graph method,DRG)和主成分分析(Principle componentanalysis,PCA)方法对由1087个物种、4592步可逆反应组成的庚酸甲酯燃烧的详细机理进行框架简化,得到了包含108个物种、547步基元反应的框架机理.在此框架机理基础上,进一步采用计算奇异值摄动法(Computational singular perturbation,CSP)对框架机理进行时间尺度分析,再选取30个准稳态物种,采用准稳态近似(Quasi steady state approximation,QSSA)方法构建了包含78个物种、74步总包反应的全局简化机理.模拟结果表明,在较宽的参数范围内,框架机理和全局简化机理均能重现庚酸甲酯高温燃烧时的点火延迟、物种浓度分布和熄火等燃烧特性.此外,基于框架机理阐明了庚酸甲酯高温燃烧的反应路径和对点火有重要影响的基元反应.与详细机理相比,框架机理保留了良好的精确性和全局性,可以很好地反映庚酸甲酯的燃烧特性,有助于对生物柴油的燃烧过程的理解.