微尺度燃燒條件下常用碳?xì)淙剂戏磻?yīng)機(jī)理的簡(jiǎn)化.pdf

1、伴隨著微機(jī)電系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，對(duì)高功率、長(zhǎng)壽命電力供給單元的需求日益迫切?；谖⒊叨热紵膭?dòng)力系統(tǒng)以其能量密度高、成本低、污染小等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛關(guān)注，其核心是微尺度下碳?xì)淙剂系娜紵^(guò)程。為了能盡可能準(zhǔn)確而快速地模擬微尺度燃燒過(guò)程，亟需能體現(xiàn)微尺度燃燒特性的簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理。
　　但目前的簡(jiǎn)化機(jī)理大多是針對(duì)常規(guī)尺寸的燃燒而簡(jiǎn)化的，在反應(yīng)尺度和滯留時(shí)間上與微尺度燃燒有很大區(qū)別?；谶@一背景，本文面向微尺度燃燒的特點(diǎn)對(duì)常用碳?xì)淙剂系脑敿?xì)反應(yīng)機(jī)

2、理進(jìn)行簡(jiǎn)化。
　　論文先對(duì)反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)化的意義和簡(jiǎn)化方法進(jìn)行了闡述，并重點(diǎn)介紹了基于誤差傳播的直接關(guān)系圖法和敏感性分析法，后基于微尺度燃燒條件利用這兩種方法對(duì)常用碳?xì)淙剂项A(yù)混合燃燒的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)化。
　　首先，對(duì)氫氣/氧氣燃燒的詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)化。由于采用的方法不同，分別得到12步簡(jiǎn)化機(jī)理和17步簡(jiǎn)化機(jī)理，并將它們和詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理分別用于PSR模型進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比分析，結(jié)果表明，綜合使用基于誤差傳播的直接關(guān)系圖法和敏感性分

3、析法得到的簡(jiǎn)化機(jī)理（17步）的計(jì)算結(jié)果更接近詳細(xì)機(jī)理。
　　其次，對(duì)甲烷與氧氣反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化時(shí)，選擇GRI-Mech3.0作為詳細(xì)機(jī)理，分別采用基于誤差傳播的直接關(guān)系圖法和敏感性分析法進(jìn)行簡(jiǎn)化。前者獲得了10組分19步的簡(jiǎn)化機(jī)理。應(yīng)用PSR模型對(duì)簡(jiǎn)化機(jī)理的適用范圍進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，簡(jiǎn)化機(jī)理能在當(dāng)量比0.5~1.6范圍內(nèi)預(yù)測(cè)溫度和關(guān)鍵組分。后者簡(jiǎn)化得到19組分38步機(jī)理。通過(guò)對(duì)比簡(jiǎn)化機(jī)理和詳細(xì)機(jī)理的PSR模型和層流

4、預(yù)混火焰模型的計(jì)算結(jié)果，得出的最大誤差不超過(guò)10％。應(yīng)用PSR模型對(duì)38步簡(jiǎn)化機(jī)理的適用范圍進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，簡(jiǎn)化機(jī)理適用于體積為0.1cm3~0.8cm3的燃燒器，且在當(dāng)量比0.5~1.5范圍內(nèi)，簡(jiǎn)化機(jī)理與詳細(xì)機(jī)理吻合度均較高。
　　再次，采用敏感性分析法對(duì)甲烷與空氣反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)化。并且與甲烷和氧氣反應(yīng)的簡(jiǎn)化機(jī)理類似，對(duì)甲烷和空氣反應(yīng)的簡(jiǎn)化機(jī)理的適用范圍進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文也采用實(shí)驗(yàn)和模擬相結(jié)合的方法對(duì)簡(jiǎn)化機(jī)