燃料氧化反应动力学机理简化研究进展.pdfVIP

中国工提热物理学哙 燃烧学学术会议 燃料氧化反应动力学机理简化的研究进展’ 睬义良”董剐李艺 (中国科技大学热科学能源工程系，台肥230026) ●要燃料氯化反应动力学机理扮简化是燃烧模拟研究中的重要闯愿之一， 它对减少化学反应的计算和存储量，以爱将化学反应引入更复杂的流动燃烧 问题中都具有决定性作用。本文综述了国外关于反应机理简化的研究进晨， 包括两类不同简化机理的方法、优缺点以及它们在燃烧模拟中柏应用，同时 也指明了今后的发展方向。 关相；，反应动力学帆理， 筒 ‘穹燃巍挺舣 ＼ Kine喃嚣Mech●n细mf打Fud 0五d|嘣on 凰嚣翻ll畸I R耐unioⅡ0f Pm窖耻站on n1吼啊H哪D¨gG柚gUⅥ sc．鼬∞柚d (Ⅸ和删ofn咖址Sci∞∞柚d勘盘帮西岫幛薯吨，Ul曲甘姆of 23∞26) Te凼＆0lo盯《CK龃，孙如i AbltrIct ne勋妇衄offhel训碰∞岫mc蛐is岫州删缸 m∞h|衄ind幽g缸m耐h0如慨胡硼咖黼 珥伽卵糊哑∞du洳ofthe 血蚺如咖黯∞d船叩plic撕∞缸∞mh幽皿Al暑0’蛔de鸭I确砌面 邵触da吐 K留words：K缸以∞m∞蝴匝’R捌b溅O蛐由嘶皿m优嘲吨 1引言 当今，燃烧过程仍然是人类有效利用自然能源的一个重要途径。燃烧现象是一个 受多种物理和化学因素控制的复杂过程，涉及到诸多学科领域的交叉。其中，燃烧本 质上是燃料和氧化剂(如空气)发生氧化反应生成中闻产物和终产物，同对伟箍着放 热和发光的过程。在这一过程中，涉及到众多的化学组分和一系列的基元化学反应(称 之为机理，M耐mim)。目前，研究燃料燃烧(氯化)化学反应过程的一十重要手段 是利用化学反应动力学机理对燃烧现象进行数值模拟ll】，因而开展这—研究工作不仅 具有重要的理论意义，而且对研究燃烧污染物的形成机制并寻求减少污染物捧放的有 效技术手段(从燃烧化学的角度分析，燃烧污染物的形成属于“慢”反应过程，因而 ’车研究每辫华中理工大学煤螺拢重点实验宣973课意。燃煤柯染防治的基础研究”子漂麓 ¨毗055l枷16s仉E叫吐批如蜒扣m．耐皿m ●氟 计算过程中不能采用单步快速反应处理，而必须采用化学动力学的方法进行处理)，以 及了解和控制点火、熄火等现象都具有重大的现实意义。 自七十年代以来，国外持续开展了利用详细氧化反应动力学机理对较简单的燃烧 类型(如一维蕞流火焰)所进行的数值研舡柞，构造了许多较为成熟的燃料氧化的 详细反应动力学机理。对甲婉等低碳燃料，典型的详细机理包含大约50种物质和200 多个基元反应，这些机理具有较好的通用性，在燃烧过程的计算中得到了广泛应用”I． 然而，使用详细机理进行数值计算时，对机理中涉及的每一种物质都要求解一个物质 守恒方程，由于详细机理中包含了大量的铀旗和众多的基元反应，再加之物质生成时 J，使 间尺度相差很太(10屯102秒)所导致的数值计算中曲“刚性(“日沁拈)”闯趋r 得详细机理在较复杂的燃烧问题计算中，对计算机速度和存贮量的要求非常苛刻，这 一现状导致详细机理的计算难以满足工程实际的需要．为解决上述问题，从八十年代 末开始，发展撼料燃烧的简化化学反应动力学机理成为国际上十分活跃的研究方向。 简化化学反应动力学机理要求在正确描述燃烧特性的同时，尽可能地减小反应机理 的规模，以减少计算的时间和存贮量，因而具有极高的