航空发动机部件防火试验的燃油化学反应动力学模拟

发布时间：2017-08-03 12:17

  本文关键词：航空发动机部件防火试验的燃油化学反应动力学模拟

  更多相关文章： Jet A煤油 简化机理 直接关系图法 敏感性分析 生成速率分析

【摘要】：随着对航空发动机防火试验研究的开展,研究者迫切想了解燃料的反应机理对燃烧数值模拟的影响,这种影响取决于反应机理能否准确描述燃料的燃烧特性。由于航空煤油成分复杂,直接研究其反应机理是较为困难的,因此普遍采用替代燃料并形成替代燃料的反应机理来进行研究。对于防火试验中使用的Jet A航空煤油,历史上提出的若干种替代燃料及其反应机理均不能完全准确地描述其燃烧特性、各组分和中间产物。随着研究的深入,替代燃料与真实Jet A煤油间的差距在不断地缩小,但是机理涉及的组分数和基元反应个数在不断地增多,直接进行燃烧数值模拟计算非常困难。本文采用国际上近两年提出的Jet A煤油替代燃料的详细反应动力学机理1st Generation作为研究对象,开展反应机理简化研究和化学反应动力学模拟,从而为Jet A煤油的燃烧数值模拟提供便利。首先,通过直接关系图法对详细机理中的耦合关系进行分析,删除耦合性较弱的反应和组分,从而对所研究的详细反应机理进行初步的简化。并且分别采用简化得到的骨架机理与详细机理在零维封闭均质燃烧器模型、良搅拌燃烧器模型和一维层流预混燃烧模型中进行数值计算和对比分析。其次,利用敏感性分析法和生成速率分析对骨架机理进行了进一步的简化,研究了燃烧过程中起重要作用的反应,最终得到了一个包含80种组分的简化机理。最后对得到的简化机理在不同的燃烧模型中进行数值计算并与详细机理的计算结果进行比较验证其准确性。验证结果表明采用直接关系图法结合敏感性分析得到的简化机理能够准确的计算点火延迟时间、反应温度、反应物和主要产物的摩尔分数。最后,在防火试验的燃烧器模型中,利用得到的简化反应机理与湍流流动耦合计算燃烧器内的温度和主要组分浓度分布。
【关键词】：Jet A煤油 简化机理 直接关系图法 敏感性分析 生成速率分析
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 航空发动机防火试验11
• 1.3 航空煤油的特性11-12
• 1.4 航空煤油化学反应动力学研究进展12-15
• 1.4.1 煤油数值模拟替代燃料反应机理研究进展12-14
• 1.4.2 机理简化方法的研究进展14-15
• 1.5 本文研究内容15-16
• 1.6 本章小结16-17
• 第2章 防火试验涉及的化学反应动力学理论及模型17-26
• 2.1 防火试验中的化学反应动力学理论17-19
• 2.2 防火试验中的化学反应动力学模型19-21
• 2.2.1 零维均质封闭反应器模型19
• 2.2.2 良搅拌反应器器模型19-20
• 2.2.3 一维层流预混火焰模型20-21
• 2.3 防火试验中的航空煤油替代燃料详细机理简化方法21-25
• 2.3.1 敏感性分析法22-23
• 2.3.2 直接关系图法23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 防火试验中的航空煤油替代燃料详细机理简化26-34
• 3.1 防火试验中的航空煤油替代燃料详细机理DRG法简化26-28
• 3.2 防火试验涉及的骨架机理反应动力学模型验证28-33
• 3.2.1 骨架机理的零维均质模型验证29-30
• 3.2.2 骨架机理的PSR模型验证30-31
• 3.2.3 骨架机理的一维层流预混模型验证31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 航空煤油替代燃料骨架机理简化34-51
• 4.1 骨架机理温度敏感性分析结果34-36
• 4.2 骨架机理浓度敏感性分析结果36-45
• 4.3 简化机理反应动力学模型验证45-50
• 4.3.1 简化机理的零维封闭均质燃烧模型验证45-47
• 4.3.2 简化机理的PSR模型验证47
• 4.3.3 简化机理的一维层流预混模型验证47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 航空煤油燃烧数值模拟结果和分析51-55
• 5.1 防火试验燃烧器计算模型51-52
• 5.2 计算结果与分析52-55
• 第6章 总结55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60

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1 李铭扬;航空发动机部件防火试验的燃油化学反应动力学模拟[D];中国民航大学;2015年

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本文编号：614348