航空煤油数值模拟替代燃料的反应动力学研究

【类型】学位论文

【作者】刘静忱 

【关键词】 正癸烷 数值模拟 预混燃烧 详细反应机理 单管火焰筒

【摘要】提出了航空煤油（JetA-1）的三种数值模拟替代燃料（正癸烷、正癸烷与三甲基苯双组份混合燃料、正癸烷与甲苯双组份混合燃料），并形成了这三种替代燃料着火与燃烧的详细化学反应机理（正癸烷单组份燃料为67种组份与344个基元反应，正癸烷与三甲基苯双组份混合燃料为118种组份与527个基元反应，正癸烷与甲苯双组份混合燃料为84种组份与440个基元反应）。通过对正癸烷着火与燃烧的化学反应详细机理进行反应流与敏感性分析，建立了正癸烷着火与燃烧的化学反应简化机理(包括50种组份，118个反应)。分别采用详细机理与简化机理对这三种替代燃料在激波管中的着火延迟特性及在预混燃烧炉中的预混燃烧过程进行了详细的数值计算，并与实验数据进行了对比分析。同时，耦合正癸烷简化机理与CFD计算软件Fluent，对某航空发动机燃烧室单管火焰筒内燃烧过程、排放物及活性中间组份的生成规律进行了详细分析，并与采用C12H23为燃料的单步总包反应机理的计算结果进行了对比分析。结果表明，在预测JetA-1航空煤油的着火特性与预混燃烧特性上，两种双组份混合燃料要优于正癸烷单组份燃料。同时，两种双组份混合燃料中两种组份的体积百分比对燃料的着火与燃烧特性影响显著。采用简化机理计算得到的着火延迟时间、反应物与各主要生成物摩尔分数的整体变化趋势与实验数据吻合较好；与采用C12H23为燃料的单步反应机理相比，在单管火焰筒中采用正癸烷为替代燃料的简化反应机理能更好地对单管火焰筒的燃烧与排放特性进行详细的动力学分析。

【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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