基于固相萃取的航空煤油模型燃料构建及其碳烟生成与演化

批准号:
91741120
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
60.0 万元
负责人:
朱磊
依托单位:
学科分类:
E0604.燃烧学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李昂、高展、马超、邹鑫尧、邵宇、刘春鹏
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中文摘要
本项目依托“面向发动机的湍流燃烧基础研究”重大研究计划。针对RP-3典型组份开展单一燃料组份氧化与成烟特性研究,重点聚焦航空发动机在较高巡航高度下发生的极端稀薄条件下的燃料氧化机制;针对成分复杂的国产航空煤油RP-3,通过固相萃取技术、多约束方程和最小二乘法原理,构建可信的国产航空煤油RP-3模型燃料;进一步采用LII、TSPD等碳烟诊断技术,研究真实航空煤油及其模型燃料在LPP模型燃烧室旋流火焰中碳烟形成及演化特性。应用高速PIV技术在LPP模型燃烧室上研究不同来流马赫数、旋流强度,当量比下的湍流涡的几何特征,获得湍流涡几何特征与碳烟体积分数分布的关系图谱。揭示来流马赫数、湍流强度、燃料组份三者对对碳烟形成和演化影响的耦合作用关系。项目研究为有效控制航空发动机碳烟排放,阐明湍流-燃烧相互作用下的航空发动机碳烟生成具有重要的学术价值。
英文摘要
Motivated by the key scientific issues of the NSFC Key Research Program “Fundamental Studies on Engine Related Turbulent Combustion”, this project conducts the oxidation and soot formation characteristics of single component of RP-3 jet fuel. It will be quite concerned on the fuel oxidation with extremely lean condition. Based on the solid phase extraction technology, multi-constraint equations and least square method, the multi-components surrogate of RP-3 jet fuel will be established. The soot formation, distribution and evolution of RP-3 jet fuel and its surrogate will be studied in an LPP gas turbine model combustor with Laser induced incandescence (LII) and thermophoretic sampling system (TSPD). The turbulent characteristics in LPP model combustor will be detected with high speed PIV system under different air flow velocity and swirl intensity. The most important work of this project is to reveal the effect of the complex relationship between flow velocity, turbulence intensity and fuel component on soot formation and evolution process. The research will enrich the combustion theory of aero engine and give a new insight for suppression of soot particle in combustion chamber of aero engine with complex turbulent-combustion interaction.
本项目依托“面向发动机的湍流燃烧基础研究”重大研究计划。针对RP-3典型组份开展单一燃料组份氧化与成烟特性研究,重点聚焦航空发动机在较高巡航高度下发生的极端稀薄条件下的燃料氧化机制;本文立足于目标燃料分子结构、理化特性以及实际动力装置中喷雾燃烧特性的最优匹配,提出了新型模型燃料构建方法—化学解构法。依据燃料特性,将复杂的目标燃料混合物分为具有特征的若干类,针对每类燃料单独构建子模型。航空煤油含有种类繁多的烷烃和芳烃成分。烷烃和芳烃分子内正负电荷重心不重合而导致分子具有极性,尤其是含有羰基、羟基等基团时燃料分子的极性较大。航空煤油燃料中含有较多的正构烷烃时极性较弱,含有较多的长碳链烷基苯等芳烃时分子极性较强。因此,分子极性可以作为航空煤油模型燃料构建过程中的分类标准;针对成分复杂的国产航空煤油RP-3,通过固相萃取技术、多约束方程和最小二乘法原理,构建可信的国产航空煤油RP-3模型燃料。验证性试验表明模型燃料可以较好地预测RP-3航空煤油的物理性质、氧化特性和着火特性。基于层级架构的思想,发展了航空煤油燃烧化学动力学详细机理。该机理可以较好地复现真实航空煤油的低温化学活性、高温氧化特性和不饱和烃的生成特性。并通过该动力学模型揭示了燃料氧化特性和着火特性的内在联系;进一步采用LII、TSPD等碳烟诊断技术,研究真实航空煤油及其模型燃料在层流预混火焰和射流火焰中碳烟形成及演化特性。应用高速PIV技术上研究不同来流马赫数、旋流强度,当量比下的湍流涡的几何特征。项目研究为有效控制航空发动机碳烟排放,阐明湍流-燃烧相互作用下的航空发动机碳烟生成具有重要的学术价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1021/acs.energyfuels.8b04417
发表时间:2019-04
期刊:Energy & Fuels
影响因子:5.3
作者:Ang Li;Liang Yu;Xingcai Lu;Zhen Huang;Lei Zhu
通讯作者:Ang Li;Liang Yu;Xingcai Lu;Zhen Huang;Lei Zhu
Effects of propanol isomers enrichment on in-cylinder thermochemical fuel reforming (TFR) in spark ignition natural gas engine
丙醇异构体富集对火花点火天然气发动机缸内热化学燃料重整(TFR)的影响
DOI:10.1016/j.ijhydene.2020.02.028
发表时间:2020
期刊:International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:7.2
作者:Li Bolun;Sun Qian;Li Ang;Shao Yu;He Zhuoyao;Lu Xingcai;Huang Zhen;Zhu Lei
通讯作者:Zhu Lei
Effects of molecular O-2 and NO2 on particle size distribution, morphology and nanostructure of diffusion flame soot oxidized in a flow reactor
分子O-2和NO2对流动反应器中扩散火焰氧化烟灰粒径分布、形貌和纳米结构的影响
DOI:10.1016/j.fuel.2018.07.039
发表时间:2018
期刊:Fuel
影响因子:7.4
作者:Liu Chunpeng;Zhu Lei;Gao Zhan;Li Haozhen;Huang Zhen
通讯作者:Huang Zhen
Compositional Effects on Sooting Tendencies of Diesel Surrogate Fuels with Four Components
四种成分对柴油替代燃料烟灰倾向的影响
DOI:10.1021/acs.energyfuels.0c00872
发表时间:2020-07-16
期刊:ENERGY & FUELS
影响因子:5.3
作者:Gao, Zhan;Cheng, Xiaogang;Huang, Zhen
通讯作者:Huang, Zhen
Effects of natural gas, ethanol, and methanol enrichment on the performance of in-cylinder thermochemical fuel reforming (TFR) spark-ignition natural gas engine
天然气、乙醇和甲醇浓缩对缸内热化学燃料重整(TFR)火花点火天然气发动机性能的影响
DOI:10.1016/j.applthermaleng.2019.113913
发表时间:2019
期刊:Applied Thermal Engineering
影响因子:6.4
作者:Shao Yu;Sun Qian;Li Ang;He Zhuoyao;Xu Zhen;Qian Yong;Lu Xingcai;Huang Zhen;Zhu Lei
通讯作者:Zhu Lei
碳氢燃料重整条件下宽域高效高密度燃烧机制与调控研究
- 批准号:U2241256
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:270.00万元
- 批准年份:2022
- 负责人:朱磊
- 依托单位:
船用低速双燃料发动机重油模型燃料超临界高压微喷引燃多场耦合调控机制研究
- 批准号:52071216
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:朱磊
- 依托单位:
有机薄膜光伏器件的印刷制备及活性层形貌调控
- 批准号:21905102
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:朱磊
- 依托单位:
缸内热化学燃料改质机理及与燃烧耦合控制的基础研究
- 批准号:51676125
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:朱磊
- 依托单位:
生物柴油微观分子结构对柴油机颗粒物形成机理的影响研究
- 批准号:51306117
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:朱磊
- 依托单位:
国内基金
海外基金
