介紹

煤油是典型的碳氫燃料，具有比較穩(wěn)定的熱力學特性和較高的體積能量密度，是超燃沖壓式發(fā)動機的首選預期燃料四。在超燃沖壓式發(fā)動機中，煤油和壓縮空氣需要在燃燒室內充分混合、霧化、蒸發(fā)、點火及燃燒。由于它在燃燒室內駐留時間較短，它在不同壓力、溫度條件下的點火延時就成為超燃沖壓式發(fā)動機燃燒室設計和燃燒組織中必須考慮的問題。

煤油

組成

煤油是一種含有多種碳氫化合物的混合物，其詳盡組分非常復雜，目前還沒有統(tǒng)一的分子式，科學研究中一般都采用模型替代物來表示。但是，不同研究人員提出的替代物分子式不盡相同。大慶產RP3航空煤油采用中國科學院力學研究所范學軍等人提出的由摩爾比為49%的正癸烷，44%的1,3,5-三甲基環(huán)己烷以及7%的正丙基苯組成的模型替代物，其平均分子式為C9.49H19.54,平均分子量為133.4。

燃燒動力學研究

煤油組成的復雜性使得目前對于其燃燒的詳細動力學機理研究還處于起步階段，國內外關于它的燃燒動力學模型的研究也比較少，而且所提出的模型中一般都包括幾百種組元，上千步基元反應，這樣復雜的動力學模型應用于燃燒室設計中與流體力學公式相耦合進行CFD建模計算，其計算量之大是難以想象的。因此需要對燃料燃燒動力學機理進行簡化。對反應動力學模型的簡化原則之一就是把能否真實反映點火特性作為判別標準，因而對不同物理條件下煤油點火延時的測量對建立煤油燃燒動力學模型以及對模型的進一步簡化顯得尤為重要。

點火燃燒機理

對煤油點火起主要作用的基元反應大都是鏈傳播或分支反應，其中 R1（H+O2 = O+OH）的影響最為明顯；對點火起抑制作用的主要基元反應大都是消耗自由基的鏈終止反應，其中，起最大抑制作用的反應為HO2 +OH=H 2 O+O2。三體反應 H+O2 +M=HO2 +M 在高壓時對點火起輕微抑制作用，而在低壓時對煤油點火起促進作用；高溫（1600 K）時 H+O2 = OH+ O 對點火具有明顯促進作用，中溫（1200 K）時 nC10 H22 +HO2 =sC10H21 +H2O2 對點火具有明顯的促進作用，低溫（800 K）時大分子中間物 C10H21O2 的異構酸化及進一步氧化對點火的促進作用更加明顯，氧化反應 CH2O+OH=HCO+H2O 和分解反應 tC10H21 =pC6H13+pC4 H8 在 1200 K 和 1600 K 時促進點火，而在低溫（800K）時卻表現(xiàn)出對點火的抑制作用；隨著當量比的增加，三體反應 H+O2 +M=HO2 +M對點火從抑制作用轉變?yōu)榇龠M作用，在貧油（φ=0.5）及化學恰當比（φ=1）條件下，該反應抑制點火，而在富油（φ=1.5）條件下，該反應對煤油點火表現(xiàn)出強大的促進作用[1]。

參考文獻

[1]梁金虎.煤油點火及鋁粉點火和燃燒特性的激波管研究[D].重慶大學,2014.