介紹

煤油是典型的碳?xì)淙剂?，具有比較穩(wěn)定的熱力學(xué)特性和較高的體積能量密度，是超燃沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的首選預(yù)期燃料四。在超燃沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)中，煤油和壓縮空氣需要在燃燒室內(nèi)充分混合、霧化、蒸發(fā)、點(diǎn)火及燃燒。由于它在燃燒室內(nèi)駐留時(shí)間較短，它在不同壓力、溫度條件下的點(diǎn)火延時(shí)就成為超燃沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)和燃燒組織中必須考慮的問題。

煤油

組成

煤油是一種含有多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，其詳盡組分非常復(fù)雜，目前還沒有統(tǒng)一的分子式，科學(xué)研究中一般都采用模型替代物來表示。但是，不同研究人員提出的替代物分子式不盡相同。大慶產(chǎn)RP3航空煤油采用中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所范學(xué)軍等人提出的由摩爾比為49%的正癸烷，44%的1,3,5-三甲基環(huán)己烷以及7%的正丙基苯組成的模型替代物，其平均分子式為C9.49H19.54,平均分子量為133.4。

燃燒動(dòng)力學(xué)研究

煤油組成的復(fù)雜性使得目前對(duì)于其燃燒的詳細(xì)動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究還處于起步階段，國(guó)內(nèi)外關(guān)于它的燃燒動(dòng)力學(xué)模型的研究也比較少，而且所提出的模型中一般都包括幾百種組元，上千步基元反應(yīng)，這樣復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用于燃燒室設(shè)計(jì)中與流體力學(xué)公式相耦合進(jìn)行CFD建模計(jì)算，其計(jì)算量之大是難以想象的。因此需要對(duì)燃料燃燒動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)化。對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的簡(jiǎn)化原則之一就是把能否真實(shí)反映點(diǎn)火特性作為判別標(biāo)準(zhǔn)，因而對(duì)不同物理?xiàng)l件下煤油點(diǎn)火延時(shí)的測(cè)量對(duì)建立煤油燃燒動(dòng)力學(xué)模型以及對(duì)模型的進(jìn)一步簡(jiǎn)化顯得尤為重要。

點(diǎn)火燃燒機(jī)理

對(duì)煤油點(diǎn)火起主要作用的基元反應(yīng)大都是鏈傳播或分支反應(yīng)，其中 R1（H+O2 = O+OH）的影響最為明顯；對(duì)點(diǎn)火起抑制作用的主要基元反應(yīng)大都是消耗自由基的鏈終止反應(yīng)，其中，起最大抑制作用的反應(yīng)為HO2 +OH=H 2 O+O2。三體反應(yīng) H+O2 +M=HO2 +M 在高壓時(shí)對(duì)點(diǎn)火起輕微抑制作用，而在低壓時(shí)對(duì)煤油點(diǎn)火起促進(jìn)作用；高溫（1600 K）時(shí) H+O2 = OH+ O 對(duì)點(diǎn)火具有明顯促進(jìn)作用，中溫（1200 K）時(shí) nC10 H22 +HO2 =sC10H21 +H2O2 對(duì)點(diǎn)火具有明顯的促進(jìn)作用，低溫（800 K）時(shí)大分子中間物 C10H21O2 的異構(gòu)酸化及進(jìn)一步氧化對(duì)點(diǎn)火的促進(jìn)作用更加明顯，氧化反應(yīng) CH2O+OH=HCO+H2O 和分解反應(yīng) tC10H21 =pC6H13+pC4 H8 在 1200 K 和 1600 K 時(shí)促進(jìn)點(diǎn)火，而在低溫（800K）時(shí)卻表現(xiàn)出對(duì)點(diǎn)火的抑制作用；隨著當(dāng)量比的增加，三體反應(yīng) H+O2 +M=HO2 +M對(duì)點(diǎn)火從抑制作用轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)作用，在貧油（φ=0.5）及化學(xué)恰當(dāng)比（φ=1）條件下，該反應(yīng)抑制點(diǎn)火，而在富油（φ=1.5）條件下，該反應(yīng)對(duì)煤油點(diǎn)火表現(xiàn)出強(qiáng)大的促進(jìn)作用[1]。

參考文獻(xiàn)

[1]梁金虎.煤油點(diǎn)火及鋁粉點(diǎn)火和燃燒特性的激波管研究[D].重慶大學(xué),2014.