一种新的RP-3航空煤油模拟替代燃料

作者： 曾文   刘靖   张治博   马洪安   张静   刘爱虢   来源： 航空动力学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 遴选指标   运动黏度   模拟替代燃料   密度   3航空煤油   RP  

描述： 为了遴选出符合RP-3航空煤油物理与化学特性的模拟替代燃料,综合分析了RP-3航空煤油的物理与化学特性。针对其物理与化学特性,确定了RP-3航空煤油模拟替代燃料的遴选指标(包括摩尔质量、氢碳比、十六烷值与低热值)。针对遴选指标,提出了由正癸烷、正十二烷、异十六烷、甲基环己烷及甲苯等五种组分组成的RP-3航空煤油模拟替代燃料,并对该模拟替代燃料中各组分的摩尔分数进行了优化。同时,对比分析了不同温度下该模拟替代燃料与RP-3航空煤油的密度与运动黏度。结果表明,当该模拟替代燃料中正癸烷、正十二烷、异十六烷、甲基环己烷及甲苯的摩尔分数分别为14%、10%、30%、36%与10%时,该模拟替代燃料的摩尔质量、氢碳比、十六烷值与低热值与RP-3航空煤油的相应数据非常吻合。同时,不同温度下该模拟替代燃料的密度与运动黏度变化趋势与RP-3航空煤油吻合较好。

甲烷摩尔分数及初始压力对甲烷/RP-3航空煤油混合燃料燃烧特性的影响

作者： 刘宇   孙震   罗睿   马洪安   赵欢   曾文   来源： 航空动力学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 混合燃料   层流燃烧速度   燃烧稳定性   甲烷   3航空煤油   RP  

描述： 采用定容燃烧实验装置获得初始温度为450K、初始压力为0.1~0.3MPa、当量比为0.7~1.5以及甲烷摩尔分数为0~0.8工况下甲烷/RP-3航空煤油混合燃料火焰发展特性图片、马克斯坦长度和层流燃烧速度等燃烧特性,分析甲烷摩尔分数及初始压力对甲烷/RP-3航空煤油混合燃料燃烧稳定性及层流燃烧速度的影响。结果表明:当量比为1.3时,随着甲烷摩尔分数增加,甲烷/RP-3航空煤油混合燃料燃烧趋于稳定,初始压力对燃烧稳定性影响较大,随着初始压力增加,燃烧稳定性变差。混合燃料马克斯坦长度随当量比增加而减小,当甲烷摩尔分数增加时,混合燃料马克斯坦长度减小趋势变缓,当初始压力增加时,混合燃料马克斯坦长度减小趋势明显变缓。混合燃料层流燃烧速度随当量比增加呈现先增大后减小的变化趋势。当甲烷摩尔分数为0、0.4和0.6时,随着甲烷摩尔分数增加,混合燃料层流燃烧速度逐渐增大,当初始压力为0.1、0.2、0.3MPa时,随着初始压力增加,混合燃料层流燃烧速度显著降低,随着甲烷摩尔分数和初始压力的增加,混合燃料层流燃烧速度峰值有向当量比大的区移动的趋势。

初始温度对CH_4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧特性的影响

作者： 刘宇   孙震   汤卓   刘蕴文   赵欢   曾文   来源： 航空动力学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 混合燃料   马克斯坦长度   层流燃烧速度   燃烧稳定性   火焰拉伸率  

描述： 采用定容燃烧实验装置对初始压力为0.1MPa、当量比为0.7～1.5、甲烷体积分数为0、0.4和0.8,以及3种初始温度工况下,CH_4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧特性进行实验研究。获得混合燃料火焰发展图片、层流燃烧速度和马克斯坦长度等,并分析初始温度对CH_4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧速度及燃烧稳定性的影响。结果表明,当火焰拉伸率趋于0时,非线性拟合方法 NLM2(nonlinear fitting method2)能够准确预测拉伸火焰传播速度随火焰拉伸率变化规律,外推可获得较为准确的无拉伸火焰传播速率。初始温度对稀混合燃料火焰传播速度的影响较大,而对化学当量比和浓混合燃料火焰传播速度的影响较小。3种甲烷体积分数混合燃料的层流燃烧速度均随初始温度增加而增加。当初始温度为420K时,马克斯坦长度随当量比减小最快,而当初始温度为480K时,马克斯坦长度减小最慢。在稀混合气和化学当量比工况,随着初始温度增加,混合燃料马克斯坦长度减小,混合燃料燃烧稳定性变差,而在浓混合气工况,各初始温度马克斯坦长度趋于一致,此时,初始温度增加对燃烧稳定性影响较小。

RP-3航空煤油模型燃料的简化反应机理构建与验证

作者： 曾文   郭振宇   刘靖   胡二江   常亚超   马宏宇   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 简化反应机理   模型燃料   全局敏感性分析   解耦法   3航空煤油   RP  

描述： 通过耦合基于反应类的全局敏感性分析方法、组分敏感性分析方法、解耦法及遗传算法，构建了RP-3航空煤油模型燃料（14%正癸烷/10%正十二烷/30%异十六烷/36%甲基环己烷/10%甲苯，摩尔分数）的简化反应机理。以甲基环己烷为例（其它组份类似），详细论述了其骨架反应机理的构建过程。采用基于反应类的全局敏感性分析方法，对甲基环己烷的燃料相关子机理中重要反应类进行了识别，并基于组分敏感性分析方法对重要反应类中的代表性组分进行了选择，形成了甲基环己烷的燃料相关骨架反应机理。基于解耦法，耦合甲基环己烷的燃料相关骨架反应机理与C0-C3简化反应机理，形成了甲基环己烷的初始骨架反应机理。基于遗传算法，对甲基环己烷的初始骨架反应机理中燃料相关反应的反应速率常数进行了优化，以提高骨架反应机理的预测性能。通过耦合正癸烷、正十二烷、异十六烷、甲基环己烷、甲苯的骨架反应机理，构建了RP-3航空煤油的简化反应机理，包括121种组分、469个反应。结果表明，采用该简化反应机理计算得到的模型燃料在激波管中的着火延迟时间、在定容弹中的层流燃烧速度以及在射流搅拌器中发生氧化反应时的主要组分浓度与RP-3航空煤油及其模型燃料的相应试验数据吻合较好。

RP-3航空煤油/O₂预混火焰不稳定性研究

作者： 王恩庆     饶大为     刘晓振     王鹏     刘宇     曾文   来源： 滨州学院学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 流体动力学作用   质热扩散作用   过渡加速起始半径   3航空煤油   不稳定燃烧   RP  

描述： 为获得RP-3航空煤油不稳定燃烧特性，采用定容燃烧实验装置开展初始压力0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa,初始温度420 K、450 K、480 K,当量比1.0～1.7工况下RP-3航空煤油/O₂预混火焰层流燃烧特性的实验研究。结果表明：随着初始压力和当量比增加，火焰锋面明显由光滑变为褶皱，内部出现胞状结构，火焰趋于不稳定。通过分析过渡加速起始半径发现，随着初始温度、初始压力和当量比增加，过渡加速起始半径减小，预混火焰的不稳定现象提前。另外，计算扰动增长率并分析其对火焰稳定性的影响发现，质热扩散作用对火焰稳定性的影响占据主导地位，流体动力学作用其次。进一步研究发现，质热扩散作用主要取决于分子扩散项，随着当量比增加，其值由负向正变化，证明分子扩散作用对预混火焰不稳定影响逐渐增强。

含水乙醇/RP-3航空煤油混合燃料的层流燃烧速度

作者： 刘宇     周博     谷午     饶大为     马洪安     曾文   来源： 航空动力学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 含水乙醇   层流燃烧速度(LBV)   定容燃烧   燃烧反应动力学   3航空煤油   RP  

描述： 采用定容燃烧实验装置获得初始压力为0.1 MPa、初始温度为450 K、当量比为0.8～1.4工况下乙醇/RP-3航空煤油预混火焰和含水乙醇/RP-3航空煤油预混火焰的层流燃烧速度（LBVs），并分析了乙醇掺混比、乙醇含水量、当量比等因素对混合燃料层流燃烧速度的影响。研究表明：随着乙醇掺混比的增加，乙醇/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧速度增大；当RP-3航空煤油中乙醇掺混比一定时，随着乙醇含水量的增加，含水乙醇/RP-3混合燃料层流燃烧速度减小。由燃烧反应动力学分析可知，混合燃料的层流燃烧速度受动力学、热力学等的综合影响。本研究所获实验数据能够为生物乙醇燃料在航空发动机中的应用提供理论基础和技术支持。

RP-3航空煤油/O₂的氧化与着火特性试验

作者： 张鑫炜     曾文     胡斌     殷阁媛     张英佳     马宏宇   来源： 航空动力学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 流动管反应器   氧化特性   着火延迟时间   3航空煤油   RP   激波管  

描述： 在流动管反应器中对当量比分别为0.5、1.0、2.0、温度范围为550～1 200 K、压力分别为0.1、3.0MPa条件下RP-3航空煤油/O₂的氧化特性进行了试验测试