煤油點火延時特性及其污染效應的激波管研究.pdf

1、煤油點火延時特性及其污染效應的激波管研究重慶大學碩士學位論文學生姓名：梁金虎指導教師：張勝濤教授王蘇副研究員專業(yè)：化學學科門類：理學重慶大學化學與化工學院二O一一年十月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要煤油燃燒化學動力學機理研究是近年來超燃研究領域中的熱點問題，通過測量煤油在不同燃燒溫度、壓力狀態(tài)下的點火延時，可以作為驗證燃燒反應機理和簡化反應動力學模型的重要依據(jù)。通過對煤油點火特性的研究，可以為超燃沖壓式發(fā)動機燃燒室的設計﹑優(yōu)化等提供

2、重要的基礎數(shù)據(jù)。激波管是進行燃料點火延時研究的主要實驗手段，通過調(diào)節(jié)入射激波的速度可以獲得較大范圍的實驗溫度和壓力。本文在較高壓力和Ar氣低稀釋度條件下進行了國產(chǎn)3號航空煤油點火特性及其在污染物H2O和CO2存在時對煤油的點火延時特性影響效應的研究。首先，在新建的激波管基礎上搭建完成了包括激波管進氣系統(tǒng)﹑配氣系統(tǒng)﹑真空系統(tǒng)﹑壓力測量系統(tǒng)和光譜測量系統(tǒng)的激波管實驗裝置，在此基礎上對新建激波管系統(tǒng)進行了狀態(tài)調(diào)試。通過進行破膜實驗獲得了本激波

3、管所用不同類型鋁膜對應的臨界破膜壓力，為實驗膜片的選擇奠定了基礎。其次，利用OH自由基在306.5nm處的特征發(fā)射光譜的急劇變化作為點火發(fā)生的標志，測量了FuelO2Ar混合氣在O2比例為19.88%和稀釋氣體Ar比例約為80%時，點火壓力分別為5.5﹑11和22atm，化學當量比Φ為0.5﹑1和1.5，溫度范圍為820~1580K條件下的國產(chǎn)3號航空煤油點火延時特性，分別考察了壓力和當量比對國產(chǎn)3號航煤點火延時的影響，擬合獲得了國產(chǎn)3

4、號航煤點火延時與溫度﹑壓力﹑化學當量比﹑燃料濃度﹑氧化劑濃度等參數(shù)相關性的擬合公式為：110.221.092kerexp()699413.210[][]oseneORT?????70.880.23(62092)exp4.7210PRT??????其中，點火延時時間的單位為s，煤油和O2的濃度為molcm3，總壓P為atmΦ為化學當量比，點火活化能的單位為Jmol。最后，在煤油點火延時測量的基礎上，分別考察了污染物H2O和CO2對煤油點火

5、延時的影響。首先測量了不加污染物時，化學當量比Φ＝1.0的煤油在點火壓力為3atm時，點火溫度為810～1350K內(nèi)的點火延時數(shù)據(jù)，隨后在加入污染物H2O為10%和20%以及CO2為10%（體積比）的情況下，測量了煤油點火延時的變化情況。實驗結果發(fā)現(xiàn)：CO2對煤油的點火延時時間基本沒有影響；H2O對煤油點火延時時間的影響存在一個960K的溫度臨界點，在臨界點以上的溫度范圍內(nèi)，煤油的點火延時時間不受H2O的影響，而在臨界溫度以下，H2O對