碳氫燃料的冷焰特性及機理研究

《碳氫燃料的冷焰特性及機理研究》是依託重慶大學，由苟小龍擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：碳氫燃料的冷焰特性及機理研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：苟小龍
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

冷焰是受碳氫燃料低溫化學反應控制的特殊現象，是發動機爆震與著火控制的關鍵過程。為了深刻認識碳氫燃料的低溫氧化特性及其詳細化學反應機理，本課題採用實驗測量和數值模擬相結合的方法系統地研究典型碳氫燃料冷焰產生與熄滅的基本規律。首先，在對沖擴散火焰的實驗中通過自由基的控制獲得穩定的冷焰，測量燃料濃度、拉伸率、溫度和壓力對碳氫燃料冷焰產生和穩定性等的影響。然後，測量冷焰的火焰結構和組分分布，在典型中間產物和化學反應路徑分析的基礎上，建立能精確反映碳氫燃料冷焰特性的詳細低溫氧化機理；基於所建的低溫氧化機理，採用數值模擬詳盡地分析冷焰特性。最後,通過模擬結果與實驗結果的對比，驗證和完善碳氫燃料低溫化學反應機理，發展適用於建立詳細低溫氧化機理的新的有效方法。本課題將為碳氫燃料的低溫氧化特性的研究提供新的有效方法和實驗數據，有助於完善對碳氫燃料的低溫氧化及燃燒特性的認識,並將促進內燃機低溫燃燒技術的發展。

結題摘要

隨著對能源轉換過程清潔性和安全性的日漸重視，低溫燃燒備受關注，受碳氫燃料低溫化學反應控制的冷焰現象對低溫燃燒特性的影響已不容忽視。冷焰直接關係到燃料著火、重整及發動機爆震等過程，也是深刻認識碳氫燃料低溫氧化特性的基礎。為了研究燃料的冷著火及火焰特性，本課題構建了自燃著火及對沖流火焰實驗台，並對甲烷、二甲醚、庚烷等典型燃料進行了大量的實驗，獲得了豐富的低溫氧化過程的實驗數據；針對燃料複雜的低溫氧化機理，開發了高效的機理構建、最佳化及簡化工具，為大型燃燒機理，尤其是低溫氧化機理在複雜反應流中的套用提供了有效的手段；為了探究冷焰的產生、熄滅的動力學機制，採用高精度的骨架機理進行了大量的反應流模擬試驗，並結合實驗結果進行了系統的動力學分析，獲得了影響冷焰過程的核心組分、基元反應和反應路徑，並首次提出了採用臭氧和甲醇協同控制冷焰的新方法，獲得了穩定冷焰的有效措施；以燃料低溫氧化過程的釋熱作為熱源，構建了一套熱電聯供系統，通過理論和實驗的手段，獲得了較高的能源轉換效率，為利用燃料低溫氧化實現清潔、高效供能提供了新的思路。本課題的研究工作為深刻認識燃料的低溫氧化特性以及尋求高效、清潔的能源轉換途徑創造了條件。