基于零维反应近似的航空煤油裂解流动模拟及误差分析.pdfVIP

第36卷第10期化学研究与应用Vol.36,No.10

2024年10月ChemicalResearchandApplicationOct.,2024

文章编号：1007-1656(2024)10-2341-08

基于零维反应近似的航空煤油裂解流动模拟

及误差分析

王沈阳,罗浪，陈

东玉，朱权

（四川大学化学工程学院，四川成都610065）

摘要：燃料裂解反应流动传热的数值模拟是先进发动机主动冷却技术研究和设计的重要手段，然而燃料裂解

反应带来的巨大计算量阻碍了数值模拟的高效完成。基于集总反应模型发展简化算法是降低裂解反应流计

算量的有效途径。本文建立了基于0维反应近似的数值模拟简化算法，将RP-3号航空煤油裂解反应模型需

要模拟的组分方程数减少为1,计算速度提高126%。同时对简化模型带来的误差进行了详细的研究和讨论。

直通道模型的对比模拟显示，简化模型与传统模型对壁温、出口流体平均温度和转化率计算结果的最大误差

分别为：0.3%,0.004%，1%。折流流动模拟结果显示，简化模型对航空煤油的质量分数模拟最大误差出现在

回流区，约5%；而主流区计算误差仍然可以忽略。本文可为燃料裂解反应数值模拟及主动冷却系统分析评

估提供新的方法。

关键词：碳氢燃料；裂解反应；数值模拟；简化算法；误差分析

文献标志码：A

中图分类号：0642.3

Simulationanderroranalysisofaviationkerosenecrackingflow

basedonzero-dimensionalreactionapproximation

WANGShen-yang,LUOLang,CHENYu*,ZHUQuan

(SchoolofChemicalEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610065,China)

Abstract:Numericalsimulationoffuelcrackingreactionflowheattransferisanimportanttoolfortheresearchanddesignofad-

vancedengineactivecoolingtechnology,however,thehugecomputationalvolumebroughtbyfuelcrackingreactionhinderstheeffi-

cientcompletionofnumericalsimulation.Thedevelopmentofsimplifiedalgorithmsbasedonlumpedreactionmodelsisaneffective

waytoreducethecomputationalvolumeofthecrackingreactionflow.Inthispaper,asimplifiedalgorithmfornumericalsimulation

basedonanapproximationO-dimensionalreactionisestablished,whichreducesthenumberofcomponentequationsthatneedtobe

simulatedforRP-3aviationkerosenecrackingreactionmodelto1,andthecomputationalsp