正庚烷燃烧详细化学动力学模型的简化及其有效性分析

摘要

为了应用CFD多维数值分析模型研究柴油机排放中多环芳香烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAH)生成和变化规律,很有必要发展一个简化的、包含PAH形成和生长机理的正庚烷燃烧化学反应动力学模型.通过敏感性分析,找到了柴油模拟燃料正庚烷燃烧过程的18个重要反应,其中8个过氧烷基(C7H1O2)的异构化反应,5个过氧羟庚基(C7H14OOH)的分解反应,2个正庚烷(N7H16被羟基氧化的反应,2个过氧化氢酮(NC7KET)的裂解反应及1个过氧化氢的分解反应,并对其作用进行了分析.在保留这18个重要反应及与PAH形成重要前体物相关的重要反应的基础上,构建了包含46种物质77个基元反应(记为46/77)和37种物质45个基元反应(记为37/45)两个简化动力学模型,并对其有效性进行了验证.结果表明,两种简化模型缸内压力和温度曲线均与包含544种物质2446个基元反应的详细模型(记为544/2 446)吻合得较好,而46/77简化模型更能准确地模拟燃烧相位、缸内压力及温度的变化过程.通过与544/2446详细模型比较,发现37/45简化模型可以较好地模拟CO、H2 O2、CH7O、OH的产生和变化历程,而46/77简化模型可以较好地模拟C2H2、NC7rnH16、HCO的生成和消耗过程.