H2/RP-3航空煤油混合燃料着火特性研究

实现碳氢燃料的快速点火与稳定燃烧是超燃冲压发动机研制过程中必须解决的关键问题。在航空煤油中添加乙醇燃料,利用乙醇热分解得到氢气等可燃小分子气体来改善燃烧过程是达到促进航空煤油着火与燃烧稳定的有效手段。选取正癸烷、甲苯、丙基环己烷三组份混合燃料作为RP-3航空煤油的模拟替代燃料,构建了其燃烧反应机理;并对该机理进行了验证。为揭示氢气对RP-3航空煤油着火特性的影响,构建了RP-3航空煤油/氢气混合燃料的燃烧反应机理;并对该机理进行了验证。同时,采用该燃烧反应机理分析了多工况下掺氢比对RP-3航空煤油着火特性的影响。结果表明,采用正癸烷、甲苯、丙基环己烷三组份混合燃料的燃烧反应机理计算得到的着火延迟时间与相应工况下RP-3航空煤油着火延迟时间的试验数据吻合良好;多工况下氢气添加能够提升RP-3航空煤油/氢气混合气活性,缩短着火延迟时间,促进燃料着火;同时,随着混合气中掺氢比的升高,混合气的着火延迟时间逐渐缩短。     

4类碳氢燃料的高温燃烧反应简化建模

以正辛烷(n-C₈H₁₈)、异辛烷(i-C₈H₁₈)、甲基环己烷(CH₃cyC₆)和正丁基苯(A1C₄H₉)4类大分子碳氢燃料为对象,探究了简化建模方法对含不同官能团的碳氢化合物燃烧反应动力学的适用性。建立了上述4类碳氢燃料的简化反应动力学模型,包含124个化学组分和854个基元反应;采用热解反应和氧化反应过程的主要中间产物分布、点火延时时间、层流燃烧速率等基础燃烧数据对该模型进行验证;分析了4类燃料中间产物的碳分布及对宏观燃烧特性的影响;以n-C₈H₁₈为例,采用误差传播直接关系图谱法对所建简化模型进行进一步简化,简化后的模型包含56个化学组分和387个基元反应。结果表明:本简化建模方法不仅对直链烷烃和支链烷烃有较好描述,同时适用于环烷烃和烷基芳香烃的燃烧化学;不同官能团的大分子碳氢燃料裂解中间产物的不同决定了其宏观燃烧特性;该建模方法通过进一步简化,可有效与先进计算...     

航空煤油RP-3热裂解结焦流动换热特性实验研究

为了掌握超燃冲压发动机再生式热防护结构中结焦对传热的影响,在压力为3MPa,质量流量为0.5g·s~(-1),热流密度分别为325、365和374kW·m~(-2)的实验条件下,对Φ3mm×0.5mm的高温合金钢管内航空煤油RP-3热裂解结焦过程的流动和换热特性进行了研究,并比较了结焦前后管内对流换热特性的差异。结焦过程中试验件压降出现了突然降低的现象,随着结焦反应的进行,试验件外壁面温度在逐渐降低。分析得知:结焦是不稳定的过程,伴随着结焦产物的沉积与脱落,壁面温度越高结焦速率越快;结焦会在管道内壁形成多孔结构层,当近壁处流体温度接近或高于拟临界温度时,多孔层将会使超临界"拟沸腾"换热得到强化,然而当近壁处流体温度低于"拟沸腾"所需温度时,结焦层的热阻效应使传热发生恶化。     

采用双毛细管等流量法测量航空煤油RP-3的动力黏度

为实现超临界压力下航空煤油RP-3的动力黏度测量,在原双毛细管黏度计对比计算法基础上,采用等流量法并引入离心力修正系数对测试段毛细管压降进行修正,测量压力可达10MPa,测量温度范围提高至306.6~673.4K。等流量法根据上下游毛细管质量流量相等,通过测试流体在上下游毛细管中的压降关系及下游测试段毛细管热膨胀系数推算出该流体动力黏度。该方法简便可靠,在所测温度范围内的相对标准不确定度为1.16%~2.92%。通过纯物质十二烷及质量比为1∶1的正辛烷正庚烷二元混合物对等流量法进行标定,试验结果与文献值的相对偏差在±2.18%以内,相对偏差绝对平均值小于0.74%。在压力为3、4、5 MPa,温度为306.6~673.5K的条件下,采用该方法测量了航空煤油RP-3的动力黏度。该方法的应用可为进一步提高超临界航空煤油动力黏度的测量温度范围创造条件。     

航空煤油反应动力学模型的发展现状和挑战

航空发动机数值仿真有助于加速发动机的研发进程,但需要准确可靠的航空煤油燃烧反应动力学模型。该文总结了近20年国内外航空煤油(Jet A和RP-3)及其模型燃料的研究进展,包括航空煤油的主要成分及理化性质测定、航空煤油及其模型燃料的基础燃烧实验、模型燃料构建方法及配方组成,以及模型燃料反应动力学模型的发展与验证等方面。航空煤油燃烧数值模拟的关键在于模型燃料的建立及其详细、简化燃烧反应动力学机理的发展,在高保真刻画燃烧反应动力学特性的前提下,航空煤油简化机理最终用于航空发动机燃烧室的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真。该文将航空煤油反应动力学模型研究分为航空煤油的实验研究、模型燃料构建及其反应动力学模型研究3个部分,并着重讨论了此部分的发展现状与挑战。     

甲醇微小尺度燃烧反应动力学模型的简化和优化

采用基于误差传播的直接关系图法（directed relation graph with error propagation,DRGEP）、全物种敏感性分析法（full species sensitivity analysis,FSSA）和基于反应路径法的直接关系图法（directed relation graph with path flux analysis,DRGPFA）对甲醇燃烧详细机理进行了简化,利用敏感性分析法筛选出关键基元反应,通过指前因子扰动法进行粗扰动和细扰动分析,并对甲醇简化机理进行了优化和验证。结果表明,FSSA简化机理含有16种组分、65个基元反应,能较准确的预测点火延迟时间和层流火焰速度;V6–3–4优化机理的预测精度较详细机理更接近试验值。     

柴油替代燃料着火过程的动力学特性

在均质充量压燃着火（HCCI）条件下,对构建的柴油替代燃料化学动力学模型,应用CHEMKIN软件闭式均相反应器模块研究了柴油替代燃料中甲苯的存在以及在不同初始温度下甲苯的含量对柴油替代燃料着火延迟时间的影响,结果表明：柴油替代燃料的着火特性主要由正庚烷来控制,而柴油替代燃料中甲苯缓慢的氧化对着火特性影响不大。在较低的初始温度下,甲苯的含量对着火时间的影响是明显的。随着甲苯含量的增加,更多的着火延迟过程会出现。     

简化线形大分子的动力学建模与仿真

为了通过简化方法来模拟线形大分子低能构像时存在的形态,提出了球一虚弹簧模型,并分别建立了线形大分子的横向伸缩振动和轴向扭转振动模型,探讨了影响线形分子柔性的力学问题．仿真结果表明,线形大分子中单个等效原子的伸缩振动是导致分子构象发生变化的重要因素,轴向扭转振动的影响则可忽略．     

四组分汽油替代燃料的化学动力学模型

该文通过反应路径分析和灵敏度分析,发展了甲苯氧化子机理,进而构建四组分(异辛烷、正庚烷、甲苯、乙醇)汽油替代燃料的化学动力学模型。该模型包含75个组分和305个基元反应。验证结果表明:该模型不仅能够准确计算单组分燃料的着火延迟时间、火焰传播速度和火焰结构,而且在一定的压强和温度范围内,能够较准确地计算多组分汽油替代燃料的着火延迟时间,反映不同辛烷值汽油的自燃特性。该文提出的四组分汽油替代燃料动力学模型包含较少的组分数与基元反应数,更有利于在汽油燃烧的多维计算流体动力学(CFD)模拟中得到应用。     

煤球碳化反应动力学及反应条件优化

本文从化学反应工程角度,阐述石灰碳化煤球碳化反应动力学和反应条件优化。     

二苄基二硒醚对RP-3喷气燃料超临界热裂解结焦的抑制作用

为解决高超音速飞行中喷气燃料的热裂解结焦问题,在连续流动反应装置上研究了结焦抑制剂二苄基二硒醚对RP-3喷气燃料超临界热裂解结焦的影响.结果表明,在RP-3中添加100×10-6二苄基二硒醚可降低结焦总量约达50%,裂解气的产量降低约20%,产物分布变化不大.SEM、TPO、EDS和XPS分析表明,高温下二苄基二硒醚与反应管表面铁原子形成金属硒化物,从而既抑制了纤维状焦炭的生成,又减少了无定形炭和富氢吸附炭的沉积量。     

燃气蒸汽联合循环燃料系统动力学建模的分析研究

为了提高燃气轮机联合循环动力学建模的精度和适用范围,对影响燃料量的因素进行全面分析.提出将燃料量作为复合自变量进行燃料系统建模的必要性,确立以燃料指令、分配系数、机组负荷、转速和燃料低位发热量作为其简单自变量,采用模块化的灰箱建模法建立燃料系统动态模型.对仿真与实际机组的燃料指令和流量之间的匹配关系进行了研究,提出以燃料设计热耗量为枢纽的仿真系统燃料流量修正方法,建立了更加精确的稳态模型,提高了联合循环动力学模型对于燃料种类变化的适应能力.利用所建立的模型对气、液燃料的切换、混烧过程及机组起动过程进行了数字仿真,分析研究了其动态特性,表明该模型的精度和适应性得到明显的提高.     

江苏省现代农业物流系统动力学建模及优化

为了确定江苏省现代农业物流系统中农业物流需求、供给、农业生产产值和地区人口之间的相互作用关系,以及物流信息技术使用对农业物流系统产生的影响,对江苏省现代农业物流系统进行建模及优化.首先采用定性分析的方法,选取13个评价变量,根据各个变量之间的关系,利用Vensim PLE软件绘制因果关系图;其次采用定量分析的方法,在因果关系图的基础上绘制系统流图,并利用江苏省统计年鉴、中国交通运输发展公报和SPSS数据分析软件,建立各个变量的系统动力学方程;最后对模型进行检验以及仿真分析.结果表明,将物流信息技术投资比例分别增加1、2和3倍时,江苏省农业物流供给量平均提升2.25％、4.49％和6.73％,农业物流成本平均下降0.63％、1.22％和1.82％,这表明在农业物流活动中推广使用现代信息技术能够对整个物流系统产生积极影响.     

精梳机齿轮箱体结构动力学建模与优化

针对新型精梳机进行整机振动和噪声的测试与分析,确定了精梳机的齿轮箱为整机的主要振动和噪声源.为此,建立了精梳机齿轮箱结构的动力学模型,通过动态仿真对比分析,发现主要振动和噪声是由于齿轮箱体结构构成不合理,导致在箱体在动机构的动力作用下激发出较大的振动和共振噪音.由此对齿轮箱结构进行参数动态灵敏度分析,以箱体前4阶固有频率的加权和作为评价各参数对频率影响的标准,对齿轮箱体结构进行了以第1阶频率提升最大化为目标的优化设计,根据优化建立了新的齿轮箱体结构,新结构在同样工况下具有更好的抗振和低噪声辐射性能.     

石灰碳化煤球碳化反应动力学及反应条件优化

本文从化学反应工程角度阐述了石灰碳化煤球,碳化反应动力学及反应条件优化。     

JZ-3型水轮机修复机器人动力学建模

JZ-3是专门用于修复被气蚀和磨损的水轮机转轮的机器人,由在导轨上移动的小车、三节机械臂和两个转动关节组成,有包括1个移动和5个转动的6个自由度.本文基于拉格朗日方程的功能平衡法,构建了JZ-3机器人的动力学模型,对其中的惯量项、重力项和雅可比矩阵等参量进行了深入分析,建立了相应的算法,为实现机器人力的自适应控制奠定了基础,并对-1g算式进行了修正.     

石油替代产品-新型车用燃料的研究与发展

概述了新型车用燃料如气态烃、醇类、二甲醚、燃料电池、生物柴油等的研究现状与发展前景。     

莲子蛋白酶解的扩散-反应动力学

为了探索莲子蛋白质的酶水解动力学特性,于温度为55℃和pH为5.0的条件下,用木瓜蛋白酶酶解莲子蛋白研究酶解莲子蛋白的拟态条件下的米氏常数Km,构建考虑底物抑制和无抑制等影响因素下的扩散-反应动力学模型.研究结果表明:酶和底物在反应体系中的扩散影响酶解反应;当底物初始质量浓度高于13.63 g/L时,反应底物对酶解产生抑制作用;建立的数学模型能够合理地描述和解释莲子蛋白降解的动力学过程,为确定酶解反应的各种参数提供依据.     

司机-起重机-轨道系统动力学建模与分析

针对轨道缺陷下起重机运行过程中结构振动特性、司机舒适性等问题,提出基于司机-起重机-轨道系统动力学模型。根据拉格朗日方程建立司机-起重机-轨道系统振动微分方程,并通过精细积分法(PTSIM)求解系统振动时域响应。以100/40 t-28.5 m铸造起重机为例,分析了大车运行速度和轨道缺陷对起重机和司机振动的影响。提出的模型和方法为起重机设计、分析和人体各部位动态响应提供理论依据与参数基础。