《航空燃料燃燒及其化學動力學》闡述了燃燒化學動力學相關(guān)基礎(chǔ)知識及常用燃燒仿真和實驗檢測等手段，并圍繞航空燃料燃燒機理的構(gòu)建、優(yōu)化及應用展開分析，對航空燃料的著火、燃燒過程及其燃燒性能進行了系統(tǒng)研究。主要內(nèi)容包括航空燃料的發(fā)展、燃燒基礎(chǔ)理論、燃燒診斷技術(shù)等概況，燃料燃燒反應機理的構(gòu)建、驗證及優(yōu)化思想和相關(guān)燃燒動力學基礎(chǔ)，熱動力學參數(shù)的高精度量化計算過程，以及主流的機理簡化和分析方法；構(gòu)建了國產(chǎn)RP-3航空煤油替代燃料燃燒和熱裂解機理，開展了系統(tǒng)的數(shù)值模擬和化學動力學分析，及其在燃料設計和燃燒性能評估中的應用；探究了小分子碳氫燃料在航空煤油著火中的熱效應與化學作用機制，提出了用于燃料燃燒性能綜合評估的方法和定量化表征手段等。本書可供能源動力、航空航天、環(huán)境化工等領(lǐng)域的科研人員參考，也可供相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生使用。
第1章 航空燃料及其燃燒研究概述 1
1.1 航空燃料概述 2
1.2 航空燃料發(fā)展 3
1.2.1 國外航空燃料 3
1.2.2 國產(chǎn)航空燃料 4
1.2.3 航空替代燃料 5
1.3 航空燃料燃燒技術(shù)現(xiàn)狀 7
1.3.1 燃燒診斷技術(shù) 7
1.3.2 燃燒數(shù)值模擬技術(shù) 9
參考文獻 11
第2章 航空燃料燃燒性能監(jiān)測與分析 13
2.1 航空燃料燃燒過程 14
2.1.1 液體燃料的噴射與霧化 14
2.1.2 燃料的蒸發(fā)與燃燒 18
2.2 航空燃料燃燒特性 22
2.2.1 燃料的著火 22
2.2.2 燃料的穩(wěn)定燃燒 24
2.2.3 燃料的熄火 25
2.3 燃燒性能的影響因素 26
2.3.1 壓力的影響 26
2.3.2 溫度的影響 26
2.3.3 可燃混合氣特性的影響 26
2.3.4 摻混物的影響 27
2.4 航空燃料燃燒污染物性能 27
2.4.1 燃料燃燒污染物特性 27
2.4.2 燃料燃燒污染物形成機制 28
2.5 燃料燃燒性能監(jiān)測 31
2.5.1 點火延遲時間 31
2.5.2 層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?33
2.5.3 組分濃度 35
2.5.4 燃燒中間產(chǎn)物的探測 36
2.5.5 燃燒碳煙顆粒污染物監(jiān)測 37
參考文獻 43
第3章 燃料化學反應動力學研究概述 46
3.1 研究背景 47
3.2 碳氫燃料化學反應動力學機理的構(gòu)建 51
3.3 碳氫燃料化學動力學機理的系統(tǒng)簡化與分析 56
參考文獻 61
第4章 燃燒反應動力學基本理論和方法 67
4.1 概述 68
4.2 電子結(jié)構(gòu)理論 69
4.2.1 Hartree-Fock方法 69
4.2.2 組態(tài)相互作用理論 70
4.2.3 耦合簇理論 71
4.2.4 密度泛函理論 73
4.3 反應動力學理論 75
4.3.1 傳統(tǒng)過渡態(tài)理論 75
4.3.2 變分過渡態(tài)理論 76
4.3.3 單分子反應RRKM理論 77
4.3.4 主方程 80
4.4 計算實例 82
4.4.1 甲苯關(guān)鍵氫提取反應的研究現(xiàn)狀 82
4.4.2 計算方法 85
4.4.3 結(jié)果討論及驗證 87
4.4.4 動力學模型的驗證 94
4.5 小結(jié) 97
參考文獻 98
第5章 燃料燃燒化學反應動力學機理 103
5.1 反應類規(guī)則 104
5.1.1 高溫反應 104
5.1.2 低溫反應 108
5.2 化學動力學機理 112
5.2.1 化學動力學機理概述 112
5.2.2 化學動力學機理的構(gòu)建 114
5.2.3 化學動力學機理的優(yōu)化 117
5.3 化學動力學機理的驗證 118
5.3.1 點火延遲時間 120
5.3.2 層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?121
5.3.3 組分濃度 122
5.4 燃料基礎(chǔ)燃燒數(shù)值模擬 123
5.4.1 封閉均相反應器模型 123
5.4.2 平推流反應器 124
5.4.3 激波管 124
5.4.4 火焰?zhèn)鞑ニ俣?126
5.4.5 全混流攪拌反應器 128
參考文獻 129
第6章 燃料化學反應機理簡化和分析方法 132
6.1 概述 133
6.2 簡化方法介紹 136
6.2.1 主要框架簡化方法介紹 136
6.2.2 時間尺度分析方法介紹 141
6.2.3 機理簡化方法的發(fā)展 142
6.2.4 化學動力學機理的系統(tǒng)簡化 145
6.3 碳氫燃料化學動力學機理的自動簡化 147
6.3.1 機理自動簡化程序ReaxRed 1.0 149
6.3.2 ReaxRed 2.0的開發(fā) 155
6.3.3 ReaxRed 2.0x自動簡化程序的介紹 157
6.4 機理分析方法的發(fā)展 158
6.4.1 主要機理分析方法 158
6.4.2 元素路徑分析 160
6.4.3 產(chǎn)率分析 161
參考文獻 162
第7章 航空燃料替代模型化學動力學機理的構(gòu)建 166
7.1 國產(chǎn)RP-3航空煤油替代燃料的構(gòu)建 167
7.1.1 國產(chǎn)RP-3航空煤油替代燃料的選擇 167
7.1.2 RP-3航空煤油替代模型的構(gòu)建及驗證 170
7.1.3 詳細機理的簡化及分析 173
7.2 國產(chǎn)RP-3航空煤油替代模型熱裂解機理的構(gòu)建 182
7.2.1 航空燃料熱裂解機理研究背景 182
7.2.2 航空燃料熱裂解機理的構(gòu)建和驗證 182
7.2.3 RP-3航空煤油熱裂解機理的系統(tǒng)簡化 186
參考文獻 188
第8章 RP-3航空煤油化學動力學機理的應用 190
8.1 RP-3航空煤油燃燒數(shù)值仿真及性能分析 191
8.1.1 燃燒特性數(shù)值仿真 191
8.1.2 敏感度分析 192
8.2 小分子燃料對RP-3航空煤油燃燒性能作用分析 194
8.2.1 小分子燃料的選擇 194
8.2.2 不同小分子燃料對RP-3航空煤油燃燒作用規(guī)律 197
8.2.3 反應路徑分析 206
8.3 摻混燃料對主燃料燃燒性能影響的定量化表征研究 212
8.3.1 燃料設計 212
8.3.2 摻混燃料作用的定量化表征 218
8.4 某航空燃料熱裂解機理的系統(tǒng)簡化及應用 222
8.4.1 某航空燃料熱裂解機理的系統(tǒng)簡化 222
8.4.2 某航空燃料T油品的簡化模型驗證 222
8.4.3 某航空燃料T油品的簡化模型在CFD中的初步應用 226
參考文獻 228
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