【摘 要】
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汽车发动机在燃烧过程中会生成Soot,其危害主要有两点:首先会随废气排放到大气中,形成对大气有害的污染物,其次可能会附着在发动机内,污染机油,影响发动机的正常运转。正庚烷是柴油的常用替代物之一,它是主要的参考燃料(PRF),也是典型的正构烷烃,其氧化过程已被广泛研究,而C6H6是Soot的主要前驱体之一。本文主要基于现阶段常用的正庚烷氧化机理,利用Chemkin化学动力学分析软件,模拟了正庚烷在激
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汽车发动机在燃烧过程中会生成Soot,其危害主要有两点:首先会随废气排放到大气中,形成对大气有害的污染物,其次可能会附着在发动机内,污染机油,影响发动机的正常运转。正庚烷是柴油的常用替代物之一,它是主要的参考燃料(PRF),也是典型的正构烷烃,其氧化过程已被广泛研究,而C6H6是Soot的主要前驱体之一。本文主要基于现阶段常用的正庚烷氧化机理,利用Chemkin化学动力学分析软件,模拟了正庚烷在激波管中的点火延迟时间和其在平面火焰中的物质浓度,分析对比了各个机理的优缺点,然后通过对Blanquart机理的修改,得到了B-R(Blanquart-Revised)优化机理。并且基于优化机理,同样做了相关模拟,对比了优化机理和Zhang机理在C6H6敏感性分析和生成消耗贡献率分析的结果,最后通过优化机理,研究了不同温度、不同当量比下正庚烷燃烧形成C6H6的路径以及C6H6重要前体浓度和其相关重要反应生成消耗速率的变化。研究结果表明:Blanquart机理在低温阶段缺少关键反应,使得其在低温阶段的点火延迟时间预测偏差较大;Blanquart机理在C6H6浓度预测方面的误差比Zhang机理和LLNL机理的误差小;Sandiego机理中的14个低温阶段关键反应的加入大大优化了了Blanquart机理在低温阶段的点火延迟时间预测结果,减小了C6H6浓度预测结果的误差,最终形成了包含192个物种、1052个反应步骤的优化机理;优化机理和Zhang机理在C6H6敏感性分析和生成消耗贡献率分析的结果进一步说明优化机理可以用于C6H6相关其他分析;C6H6的形成路径主要分为3种,两种是在不同温度下正庚烷氧化分解,逐步形成C6H6,另外一种是正庚烷在高温中直接分为为乙烯后逐步转化为C6H6;在高温阶段的路径中,当量比的增加会导致C6H6转化率的提升,同样,初始温度的提升,也导致了C6H6转化率的提升;C3H3和A-C3H5是其贡献最大且最直接的前体,且R637(C3H3+A-C3H5<=>C6H6+H2)反应对C6H6的形成贡献率最高;不同当量比下C6H6形成的难易程度不同,贫氧条件下C6H6的浓度明显高于富氧和化学当量混合燃烧条件下C6H6的浓度,因此发动机的燃烧要尽量避免贫氧状态。
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