Towards a high-accuracy kinetic database informed by theoretical and experimental data: CH3 + HO2 as a case study
Towards a high-accuracy kinetic database informed by theoretical and experimental data: CH3 + HO2 as a case study
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建立基于理论和实验数据的高精度动力学数据库：以 CH3 HO2 为例
DOI：
10.1016/j.proci.2020.06.324
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发表时间：
2021
影响因子：
3.4
通讯作者：
Burke, Michael P.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
LaGrotta, Carly E.;Barbet, Mark C.;Lei, Lei;Burke, Michael P.
先进内燃机预测模拟的可靠性取决于热化学、化学动力学和运输的准确数据和模型的可用性。在这方面，准确的数据对于它们在预测模拟中的直接使用以及对同样可以为预测模拟产生准确数据的改进的理论方法的基准确定至关重要。使用基于信息学的策略来确定具有明确定义的不确定性的准确热化学数据，例如活动热化学表(ATCT)，使热化学领域发生了革命性的变化--为预测燃烧模拟提供了前所未有的准确的热化学数据，并成为具有同样令人印象深刻的精度的OFAB初始电子结构方法的关键推动者。显然，在化学动力学中追求以信息学为基础的类比也同样值得。在这里，我们介绍了CH3+CO2反应动力学的结果和分析，这些结果和分析展示了开发动力学模拟的任何方法的一些关键要素，包括：原始数据对于量化实验数据的信息量的重要性，理论动力学计算用于约束实验解释并提供独立的数据源的效用，以及目标数据选择的微妙之处，以避免非物理参数调整以匹配受结构不确定性影响的数据。值得注意的是，我们发现，在这里使用多尺度信息学(MSI)方法执行的优化应用于精心选择的(主要是原始的)实验数据，与之前的速率参数优化相比，产生了与通道特定CH3+CO2速率常数相反的温度依赖关系。虽然这两项优化研究都使用相同的理论计算来约束模型参数，但只有目前的优化将理论直接结合到模型结构中，产生的结果与理论计算一致。
The reliability of predictive simulations for advanced combustion engines depends on the availability of accurate data and models for thermochemistry, chemical kinetics, and transport. In that regard, accurate data are critically important for both their direct use in predictive simulations and for benchmarking improved theoretical methodologies that can similarly produce accurate data for predictive simulations. The use of informatics-based strategies for the determination of accurate thermochemical data with well-defined uncertainties, e.g. the Active Thermochemical Tables (ATcT), has revolutionized the field of thermochemistry–providing thermochemical data of unprecedented accuracy for predictive combustion simulations and has served as a key enabler ofab initioelectronic structure methodologies of equally impressive accuracy. Clearly, pursuit of informatics-based analogs in chemical kinetics would be similarly worthwhile. Here, we present results and analyses for the kinetics of CH3+ HO2reactions that demonstrate some key elements of any approach to developing analogs for kinetics, including: the importance of raw data for quantifying the information content of experimental data, the utility of theoretical kinetics calculations for constraining experimental interpretations and providing an independent data source, and the subtleties of target data selection for avoiding unphysical parameter adjustments to match data affected by structural uncertainties. Notably, we find the optimization performed here using the MultiScale Informatics (MSI) approach applied to carefully selected (mostly raw) experimental data yields an opposite temperature dependence for the channel-specific CH3+ HO2rate constants as compared to a previous rate-parameter optimization. While both optimization studies use the same theoretical calculations to constrain model parameters, only the present optimization, which incorporates theory directly into the model structure, yields results that are consistent with theoretical calculations.
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