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
4.2.1　Hartree-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ReaxRed 1.0 149
6.3.2　ReaxRed 2.0的开发 155
6.3.3　ReaxRed 2.0x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
7.1.2　RP-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
7.2.3　RP-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
8.1　RP-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