激波管研究煤油/空气混合气的自着火特性

摘要

利用反射激波方法开展了煤油／空气混合气在温度为1445～1650K，压力为0．1MPa，当量比为1．0条件下的着火滞燃期研究．采用拉瓦尔喷管雾化装置雾化煤油形成气溶胶，入射激波促使煤油气溶胶快速蒸发和扩散，反射激波诱导煤油／空气混合气着火．利用ICCD冻结煤油／空气混合气着火流场，进行着火特性的可视化分析．初始温度增加，煤油／空气混合气着火变强，温度小于1515K时，在整个观察范围内，火焰呈现连续但不规律形态，温度大于1560K时，火焰呈平面但不连续形态．实验结果表明：煤油／空气混合气的着火滞燃期随初始温度的增加而缩短，在整个研究范围内，煤油／空气混合气的总活化能未发生变化．实验结果与文献数据吻合很好．本文提出了新的三组分（10％甲苯／10％乙苯／80％正葵烷）煤油替代品，并使用Honnet机理进行着火滞燃期的数值模拟，在整个研究范围内，计算值与实验值有较好的吻合性．敏感性分析表明，反应H＋O2〈=〉OH＋O对着火滞燃期的敏感性系数最高，随着温度增加，敏感性系数随之增加．CH，的消耗反应对整个链分支反应起促进作用，正葵烷的脱氢反应对整个链反应起抑制作用．基元反应速率（ROP）和瞬态放热率分析得出：H＋O2〈=〉OH＋O和O＋H2〈=〉OH＋H是OH生成的主要基元反应，同时也是着火过程中主要吸热反应，链终止反应R3是着火过程中主要的放热反应．火焰结构分析表明CO和H2O出现在主燃之前，并导致初始压力在显著着火之前略有升高．