实际气体效应对碳氢燃料点火延迟时间的影响

当前商业软件或数值计算方法基于理想气体假设对点火延迟时间等碳氢燃料基础燃烧数据进行仿真模拟,在高压或超临界压力条件下可能导致较大误差。本研究依托开源化学反应动力学计算平台Cantera,构建了考虑实际气体效应的模拟仿真框架,进行了平台可靠性的验证,计算了丙烷、正庚烷和正十二烷等典型燃料体系在不同压力条件下的点火延迟时间,分析了实际气体效应对碳氢燃料点火延迟时间的影响。结果表明:高压条件下实际气体效应对点火延迟时间的影响较为显著,仿真计算中须考虑该效应以获得准确结果;燃料物化性质的非理想性随压力升高而增加,采用实际气体状态方程可以恰当地描述该变化特征;点火延迟时间的非理想性偏差与压力、温度存在较明显关联,且随着压力升高而单调增大,与温度的关联则呈现非单调性,在负温度系数区域出现峰值。本研究可为碳氢燃料在热力设备高压或超临界压力条件下燃烧反应过程的高精度模拟提供理论支持。     

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...