燃燒過程中碰撞傳能及模式選擇反應問題的研究

《燃燒過程中碰撞傳能及模式選擇反應問題的研究》是依託四川大學，由馬建毅擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：燃燒過程中碰撞傳能及模式選擇反應問題的研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：馬建毅
• 依託單位：四川大學

項目摘要

發動機燃燒涉及燃料不同組分之間、燃燒中間產物之間等眾多的相互作用，微觀上表現為不同組分間的相互碰撞，通常人們假設碰撞後分子的振轉態迅速趨於平衡分布。但對含氫燃料，能級大的CH及OH鍵振動難以在發動機燃燒中達到平衡分布，且許多基元反應具有強烈的模式選擇的特性，故研究碰撞過程中分子振轉態分布的變化及其與後續反應的關係對寬溫度和壓力範圍的燃燒過程很重要。目前，量子態分辨的研究多集中在單步反應碰撞，對考慮壓力條件下不同反應間耦合的研究還非常少。本項目擬利用含時波包方法、多參考態含時動力學(MCTDH)和準經典軌線(QCT)方法，結合已有的精確勢能面和反應力場（ReaxFF）研究碳氫燃料燃燒中重要的基元反應關聯物間的碰撞反應、傳能、模式選擇及壓力相關問題，考察多分子系統的三體效應及壓力對反應速率常數的影響，探索碰撞傳能及模式選擇效應在基元反應速率、機理構建及簡化、點火延遲、燃料設計方面的套用。

結題摘要

圍繞重大研究計畫寬溫度壓力範圍反應動力學基礎問題，通過本項目的研究，我們提出從微觀量子態的層面理解燃燒動力學過程共性問題的研究策略，作為從分子水平或巨觀流體水平理解燃燒過程的有效補充和擴展。量子態層面研究燃燒反應得到的結果可適用於任何外界環境、任何配比燃料，結果具有很強普適性。亮點工作有：（1）研究惰性氣體分子與乙炔分子的碰撞傳能過程，結果表明用LJ參數構造壓力相關反應速率常數是較為可靠的。（2）研究了燃燒反應中亞乙烯基-乙炔異構化這一典型的1,2-氫轉移過程，發現低能量振動模式更容易發生異構化的反常過程。（3）用動力學主方程理論構造完整的微波化學反應模型，支持用強微波調控燃燒反應的實際套用，用有易於產生、強度高等優點的微波輔助解決低溫點火等問題是一個可行的方向。目前已在Science，Chemical Science，Nature Chem., JACS，PCCP，JPCA等雜誌上發表9篇論文。