典型燃油多步化學反應機理研究.pdf

1、為了準確預測RP-3型航空煤油的點火和燃燒特性，為在役或下一代航空發(fā)動機主燃燒室、加力燃燒室或超燃沖壓發(fā)動機燃燒室的兩相噴霧燃燒過程數(shù)值預估提供可靠的化學反應機理計算模塊，本文對RP-3型航空煤油替代燃料及其多步化學反應機理進行基礎研究。本研究主要內容包括：
　?、糯_定正癸烷作為RP-3型煤油的替代燃料及其詳細化學反應機理（62組分344步），并在預混燃燒器中對正癸烷的燃燒特性進行分析，和試驗數(shù)據(jù)進行對比分析，結果表明其可以作為

2、RP-3型航空煤油的替代燃料。隨后基于敏感性分析和反應流分析方法，對正癸烷詳細化學反應機理進行簡化，建立一種36組分62步簡化反應機理，并在完全攪拌反應器和預混燃燒器中進行計算，與詳細機理結果和試驗數(shù)據(jù)進行對比。結果表明：完全攪拌反應器中62步簡化機理計算得到的平衡溫度、反應物和主要生成物的摩爾分數(shù)與344步詳細化學反應機理計算結果整體變化趨勢吻合較好；預混燃燒器中62步簡化機理得到的進口反應物和出口生成物摩爾分數(shù)與詳細機理結果和試驗數(shù)

3、據(jù)稍有差異，但變化趨勢基本一致；62步簡化機理能在較大范圍內反映正癸烷的燃燒性能。
　?、篇毩⒃O計了本生燈預混預蒸發(fā)燃燒試驗臺，對RP-3型煤油預混預蒸發(fā)燃燒火焰進行了試驗測量，結果表明：本生燈預混預混蒸發(fā)火焰穩(wěn)定燃燒的油氣比大于0.0603；當燈管內流體雷諾數(shù)大于1150時，層流火焰過度到湍流火焰；火焰焰心、內焰、外焰高度可以均可通過CH4、UCH、CO2、溫度等的極值點位置來判斷；不同工況下的火焰中心軸線和不同高度截面徑向上溫

4、度和煙氣組分濃度總體變化趨勢基本是相同的。
　　⑶以試驗用的本生燈預混預蒸發(fā)燃燒火焰為數(shù)值模擬對象，建立數(shù)值模擬網格，采用三種航空煤油替代燃料及其多步簡化化學反應機理對本生燈預混預蒸發(fā)燃燒火焰進行數(shù)值模擬，并和相應的試驗數(shù)據(jù)相比較。計算結果表明：標準k-?湍流模型和EDC燃燒模型能較好的描述本生燈燃燒火焰，可用于后續(xù)本生燈預混預蒸發(fā)燃燒火焰的研究；三種簡化機理中心截面上流場，以及中心截面和不同高度截面的溫度、O2濃度和CO2濃度分

5、布基本相同；在各工況下，62步簡化機理計算的火焰中心軸線和不同高度截面徑向上的溫度、O2濃度、CO2濃度和試驗數(shù)據(jù)能很好的吻合，能對火焰溫度和煙氣組分進行較準確和可靠的預測；23步簡化機理在各工況下的計算結果和試驗數(shù)據(jù)都相差很遠，因此C12H23的23步簡化機理不能準確的預測RP-3型煤油的預混預蒸發(fā)燃燒過程；38步簡化機理在貧油時能對軸線溫度，在富油時對軸線O2做出一定預測，但不能對CO2進行準確的預測。本文所提出的正癸烷62步簡化機