详细化学反应模型中温度修正项特性研究

本研究主要讨论了爆轰过程中混合气体比热比的变化、详细化学反应模型中温度修正项的函数表达形式、以及活化能对化学反应动力学特性的影响.通过对传统Arrhenius定律的分析完善,提出了具有温度指数修正的总包一步爆轰计算模型.采用几个常用的爆轰计算模型,对满足化学当量比的H2/Air混合气体,开展了爆轰特性的数值模拟对比研究.计算结果表明,新提出的爆轰计算模型能够得到的胞格尺度与实验值符合良好,首次实现了爆轰波胞格尺度的定量数值模拟.论文进一步建立了总包反应模型与详细化学反应模型之间的关系,讨论了详细化学反应模型中温度修正项的物理意义.

化学动力学模型预测H_2/CO燃烧的不确定性分析

本文采用数据协同方法,研究了由于模型参数和实验测量不确定度传递导致的H_2/CO详细化学动力学模型预测的不确定性。研究发现在数据集中增加一组H_2/O_2/CO_2混合物在1.5 MPa时层流火焰传播速度实验测量值,数据集出现不一致,并分析了两种有可能导致数据集不一致的原因。研究结果还表明,选择性的增加实验目标,能有效地约束模型参数不确定性空间,提高模型预测性能,并为实验研究提供引导.

二甲基醚发动机HCCI燃烧与排放的计算

构建了可应用于均质充量压燃(HCCI)发动机的二甲基醚(DME)详细化学反应动力学M燃烧模型,该模型包含97种物种和457个基元反应.拓展M模型的应用范围,分析了DME发动机HCCI条件下关键基元反应和重要物种随曲轴转角的变化关系,获得了DME氧化反应的主要历程.研究了NOx的生成机理,结果表明NOx排放中NO生成量达到最大值后出现“冻结”现象,NO2与N2O最终排放浓度极少且受缸内温度影响不大.随着缸内温度的增加,NOx排放中NO所占比例逐渐增加.基于化学反应速率及敏感度分析,得到了DME发动机HCCI燃烧的NO排放主要受扩大Zeldovich机理和N2O途径控制.