RP-3航空煤油着火特性的实验与反应动力学研究

【类型】学位论文

【作者】李海霞 

【关键词】 化学激波管 RP,3航空煤油 模拟替代燃料 化学反应详细机理 化学反应简化机理

【摘要】化学激波管中利用反射激波点火，采用壁面压力与OH自发光作为着火指示信号，测量了着火温度范围为1100K-1600K、压力为0.1、0.2与0.3MPa、当量比为0.5、1.0与1.5的RP-3航空煤油/氧气/氩气混合气的着火延迟时间，分析了着火温度、压力以及当量比对混合气着火延迟时间的影响，并拟合得到了不同压力与当量比下混合气着火延迟时间的Arrhenius的关系式。结果表明，在不同压力与当量比下，混合气的着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈直线关系，同时，随着着火温度与压力的升高以及混合气当量比的降低，着火延迟时间逐渐缩短。根据RP-3航空煤油的化学组成及物理特性，提出了由体积百分比为0.65/0.15/0.2的正癸烷、甲苯与丙基环己烷三种组份组成的模拟替代燃料，并形成了该替代燃料的化学反应详细机理（包括150种组分、591个基元反应）；采用该化学反应机理对该替代燃料在激波管中多工况下的着火特性进行了数值计算，并与实验数据进行了对比分析。结果表明，在不同压力与当量比下，采用已建立的化学反应详细机理计算得到的该模拟替代燃料的着火延迟时间的对数与着火温度的倒数同样呈直线关系，并且随着火温度与压力的升高以及当量比的降低，该模拟替代燃料的着火延迟时间逐渐缩短；同时，在各工况下采用该化学反应机理计算得到的该替代燃料着火延迟时间与RP-3航空煤油着火延迟时间的实验值吻合良好。采用敏感性分析方法，对该详细反应机理进行了简化，形成了该替代燃料的化学反应简化机理（包括88种组分、281个基元反应）；采用该简化机理对该替代燃料在激波管中多工况下的着火特性进行了数值计算，并与实验数据以及详细机理的计算结果进行了对比分析。结果表明，在不同压力与当量比下，采用已建立的化学反应简化机理计算得到的该模拟替代燃料着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈直线关系，同时，在各工况下采用该化学反应简化机理计算得到的该替代燃料着火延迟时间与化学反应详细机理的数值计算结果以及RP-3航空煤油着火延迟时间的实验值吻合良好。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】沈阳航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】曾文

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