基于重要组分浓度的正庚烷化学动力学机理简化开题报告

全文总字数：4240字

1. 研究目的与意义（文献综述）

内燃机的性能与燃烧过程密切相关。优化内燃机，提高发动机的燃烧效率，降低其排放水平，在排放法规愈加严格的时代显得尤为重要。因此需要对燃料的燃烧特性有充分的认识。目前的实验研究设备主要为发动机台架，但发动机台架实验的成本较高，研究结果不完全，且对操作者需要一定的经验，操作难度大。因此，常见的研究方法是通过将燃料的化学动力学机理与cfd模型耦合，进行数值模拟。

柴油的组分有上千种，主要包括直链烷烃、支链烷烃、环烷烃和芳香烃;正庚烷(n-heptane),化学式为c₇h₁₆,是一种直链烷烃,正庚烷的十六烷值为56，与柴油(4055)相近,其化学动力学模型较为完善,因此常被作为柴油的单组分不物模型材料。在耦合化学动力学和流体力学进行发动机缸内燃烧过程的计算时，需要确定合理的燃料化学动力学机理规模，以实现发动机缸内湍流燃烧过程的高效且准确的数值模拟。一般来说，燃料分子中的碳原子数目越多，则对应的详细化学反应机理中包含的组分和基元反应数目就越庞大。在正庚烷氧化的详细化学反应机理中就包含了上百种组分和高达上千个的基元反应。

虽然目前计算机的计算速度、数据存储能力得到了巨大进步。但如果直接用详细化学反应机理进行数值模拟，数目庞大的组分和基元反应使数值模拟所需要的计算时间和计算资源都是难以接受的。这主要体现在：

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的基本内容

基于正庚烷详细化学动力学机理，针对燃料均质氧化过程，以重要组分浓度为目标参数对机理进行简化，重点分析简化过程中阈值对简化机理规模的影响规律，并耦合简化机理与多维cfd模拟发动机缸内燃烧，以分析简化机理规模对缸内过程模拟准确性的影响。

2.2 研究的目标

3. 研究计划与安排

第1-2周;查阅文献，完成文献综述和开题报告；

第3-4周;完成外文翻译；

第5-6周;了解国内外相关的柴油替代物模型以及相应的化学动力学模型；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈菲儿,邱越,阮灿,王文钰,吕兴才.基于直接关系图类方法的丙烯详细机理骨架简化[j].燃烧科学与技术,2019,25(06):475-482.

[2]吕德淋. 多组分柴油替代燃料简化机理的构建及数值模拟研究[d].广西大学,2019.

[3]曹灵,张尊华,梁俊杰,朱仕皓,李格升.基于着火特性的甲烷-正庚烷混合燃料化学动力学机理简化[j].武汉理工大学学报,2018,40(02):58-62 70.