航空燃料燃烧及其化学动力学

第1章航空燃料及其燃烧研究概述1
1.1航空燃料概述2
1.2航空燃料发展3
1.2.1国外航空燃料3
1.2.2国产航空燃料4
1.2.3航空替代燃料5
1.3航空燃料燃烧技术现状7
1.3.1燃烧诊断技术7
1.3.2燃烧数值模拟技术9
参考文献11

第2章航空燃料燃烧性能监测与分析13
2.1航空燃料燃烧过程14
2.1.1液体燃料的喷射与雾化14
2.1.2燃料的蒸发与燃烧18
2.2航空燃料燃烧特性22
2.2.1燃料的着火22
2.2.2燃料的稳定燃烧24
2.2.3燃料的熄火25
2.3燃烧性能的影响因素26
2.3.1压力的影响26
2.3.2温度的影响26
2.3.3可燃混合气特性的影响26
2.3.4掺混物的影响27
2.4航空燃料燃烧污染物性能27
2.4.1燃料燃烧污染物特性27
2.4.2燃料燃烧污染物形成机制28
2.5燃料燃烧性能监测31
2.5.1点火延迟时间31
2.5.2层流火焰传播速度33
2.5.3组分浓度35
2.5.4燃烧中间产物的探测36
2.5.5燃烧碳烟颗粒污染物监测37
参考文献43

第3章燃料化学反应动力学研究概述46
3.1研究背景47
3.2碳氢燃料化学反应动力学机理的构建51
3.3碳氢燃料化学动力学机理的系统简化与分析56
参考文献61

第4章燃烧反应动力学基本理论和方法67
4.1概述68
4.2电子结构理论69
4.2.1Hartree-Fock方法69
4.2.2组态相互作用理论70
4.2.3耦合簇理论71
4.2.4密度泛函理论73
4.3反应动力学理论75
4.3.1传统过渡态理论75
4.3.2变分过渡态理论76
4.3.3单分子反应RRKM理论77
4.3.4主方程80
4.4计算实例82
4.4.1甲苯关键氢提取反应的研究现状82
4.4.2计算方法85
4.4.3结果讨论及验证87
4.4.4动力学模型的验证94
4.5小结97
参考文献98

第5章燃料燃烧化学反应动力学机理103
5.1反应类规则104
5.1.1高温反应104
5.1.2低温反应108
5.2化学动力学机理112
5.2.1化学动力学机理概述112
5.2.2化学动力学机理的构建114
5.2.3化学动力学机理的优化117
5.3化学动力学机理的验证118
5.3.1点火延迟时间120
5.3.2层流火焰传播速度121
5.3.3组分浓度122
5.4燃料基础燃烧数值模拟123
5.4.1封闭均相反应器模型123
5.4.2平推流反应器124
5.4.3激波管124
5.4.4火焰传播速度126
5.4.5全混流搅拌反应器128
参考文献129

第6章燃料化学反应机理简化和分析方法132
6.1概述133
6.2简化方法介绍136
6.2.1主要框架简化方法介绍136
6.2.2时间尺度分析方法介绍141
6.2.3机理简化方法的发展142
6.2.4化学动力学机理的系统简化145
6.3碳氢燃料化学动力学机理的自动简化147
6.3.1机理自动简化程序ReaxRed1.0149
6.3.2ReaxRed2.0的开发155
6.3.3ReaxRed2.0x自动简化程序的介绍157
6.4机理分析方法的发展158
6.4.1主要机理分析方法158
6.4.2元素路径分析160
6.4.3产率分析161
参考文献162

第7章航空燃料替代模型化学动力学机理的构建166
7.1国产RP-3航空煤油替代燃料的构建167
7.1.1国产RP-3航空煤油替代燃料的选择167
7.1.2RP-3航空煤油替代模型的构建及验证170
7.1.3详细机理的简化及分析173
7.2国产RP-3航空煤油替代模型热裂解机理的构建182
7.2.1航空燃料热裂解机理研究背景182
7.2.2航空燃料热裂解机理的构建和验证182
7.2.3RP-3航空煤油热裂解机理的系统简化186
参考文献188

第8章RP-3航空煤油化学动力学机理的应用190
8.1RP-3航空煤油燃烧数值仿真及性能分析191
8.1.1燃烧特性数值仿真191
8.1.2敏感度分析192
8.2小分子燃料对RP-3航空煤油燃烧性能作用分析194
8.2.1小分子燃料的选择194
8.2.2不同小分子燃料对RP-3航空煤油燃烧作用规律197
8.2.3反应路径分析206
8.3掺混燃料对主燃料燃烧性能影响的定量化表征研究212
8.3.1燃料设计212
8.3.2掺混燃料作用的定量化表征218
8.4某航空燃料热裂解机理的系统简化及应用222
8.4.1某航空燃料热裂解机理的系统简化222
8.4.2某航空燃料T油品的简化模型验证222
8.4.3某航空燃料T油品的简化模型在CFD中的初步应用226
参考文献228