大分子直链烷烃O2QOOH异构化反应速率规则优化与验证

曹军,张鑫,洪聪结,孙五川,周雄,康玉东,康松,邓远灏,黄佐华,张英佳

(1.西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安;2.中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院,610500,成都)

燃烧反应动力学模型是发动机燃烧室计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真的必要化学源项,在流动物理时间尺度与化学反应时间尺度相当或低于化学反应时间尺度时,燃烧反应动力学模型的保真性对于点熄火性能、自燃性能、湍流燃烧中流动与化学交互作用等关键过程描述的可靠性尤为重要[1-2]。实际燃料组成复杂,尤其是高碳分子航油、柴油、生物燃料等,直接构建其反应动力学模型并不可行。因此,国际上常用的方法是提取实际燃料中直链烷烃、支链烷烃、芳香烃、环烷烃的代表性组分,构建有限组分的模型替代燃料物,用以表征实际燃料燃烧理化特征。从3号喷气燃料实际组分碳数分布来看,碳数10及以上的大分子直链烷烃占比较大,达35.76%[3-4]。由于大分子直链烷烃存在较强的低温链分支行为,活性较高,是实际燃料中低温负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)行为的主要贡献源,在一定程度上决定了燃料低温反应活性。目前大分子烷烃宽温度范围可用的点火延迟实验数据较为匮乏,限制了其低温动力学模型的发展。因此,高碳直链烷烃相关反应动力学机理的准确把握和低温燃烧数据的准确测量对构建实际燃料模型替代物并提升其反应动力学模型的保真性十分重要[5-8]。

近年来,激光诊断技术的提升以及高精度量子化学从头算理论方法的不断突破,学者已实现对C1-C4小分子碳氢体系中关键基元速率的准确表征[9-11]。……