CH_(4)+C_(2)H_(5)OH+Ar体系热解的气相动力学研究

通过化学气相渗透工艺,利用以CH_(4)和C_(2)H_(5)OH为前驱体制备碳/碳复合材料,可以提高沉积速率且易得到高织构的热解炭。探究其反应机制可以更好地用于计算流体力学(CFD)研究。化学反应机制往往包含大量自由基和反应,而以实验为主手动构建反应机制很容易遗漏重要物质和反应。本研究利用反应机制生成器(RMG)构建了CH_(4)+C_(2)H_(5)OH+Ar体系详细的气相热解动力学机制,其涵盖31种核心物质和214个核心反应,预测了主要物质形成和消耗的趋势,模拟结果与实验结果趋势相吻合。通过详细的动力学机制研究和反应物以及部分重要产物灵敏度分析,识别了影响关键物质生成和消耗的反应。反应路径分析揭示了详细机制中不同物质之间的关系,并确定了机制中的核心物质。在温度1373 K、压力10 kPa条件下,依据灵敏度分析和路径分析的结果对详细机制进行了简化,得到包含18种物质和44个反应的气相简化动力学机制。该简化机制在保留关键物质的同时显著提高了计算效率,为进一步CFD研究和应用提供了更为便利的基础。