基于同步辐射诊断方法的等离子体辅助燃烧动力学增强机制研究

批准号:
U1832192
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
54.0 万元
负责人:
杨斌
依托单位:
学科分类:
A3204.合肥同步辐射
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
张儒征、廖汉东、康仕卿、周子钧、黄灿、范学峰
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中文摘要
等离子辅助燃烧技术能够有效地拓展“低温稀燃”技术的稳定燃烧边界,提高超声速燃烧室在恶劣极端环境下燃烧性能。等离子助燃体系物理化学过程复杂,多种增强机制相互强烈耦合,其背后详细的化学反应动力学过程尚不清晰,这需要我们从微观层面提供更多详细的数据支持。本项目拟利用同步辐射装置结合分子束质谱技术,建立适用于研究等离子助燃体系中动力学增强机制的实验平台。在此基础上,选取C0-C4小分子碳氢燃料和具有强低温氧化活性的燃料为研究体系,开展等离子体放电体系中多种反应中间体的在线诊断工作,包含对自由基/离子/激发态分子的综合诊断。利用获得的详细的组分信息,从微观层面探究等离子放电对于燃料氧化或燃烧体系的动力学调控机制,特别是低温阶段。此外,针对所研究的燃料体系,在前人基础上开展等离子体放电辅助燃烧动力学模型的发展和验证工作,最终得到兼具精确性和适用性的等离子体-燃烧反应动力学模型。
英文摘要
The plasma assisted combustion (PAC) has been demonstrated to be an effective technique to extend the flammability limit of low-temperature lean combustion, and enhance combustion performance in supersonic scramjet engine under extreme conditions. Due to the large variation of plasma properties and complicated interactions between plasma and combustion, the role of kinetic enhancement mechanism of PAC is not well understood yet. In order to reveal the kinetic enhancement effects, detailed speciation information on the process of PAC is highly desired. Based on synchrotron vacuum ultraviolet photoionization mass spectrometry (SVUV-PIMS), the well-defined experimental platform will be developed to investigate the plasma-combustion kinetic enhancement mechanism. A set of C0-C4 hydrocarbons and the fuels with strong low-temperature reactivity will be selected for current study. With this apparatus, the speciation information including ions, excited species and radicals can be probed. With the help of the detailed speciation information, the role of kinetic enhancement mechanism of PAC, especially at the low-temperature, will be revealed. Moreover, kinetic model for the PAC/combustion systems for the selected fuels will be developed and validated.
本项目顺利完成了预期的研究目标,在基于同步辐射装置结合分子束质谱技术的等离子体助燃动力学实验平台搭建、多种燃料的等离子体辅助低温氧化体系的实验组分诊断以及动力学模型的发展和研究等方向上取得重要研究进展。项目主要的研究内容总结如下:基于同步辐射装置结合分子束质谱诊断技术,构建了研究等离子体辅助低温氧化体系的实验平台。利用此实验平台,对甲烷、乙烯、二甲醚、丙烷、丙酮、丁烷、正庚烷以及异辛烷燃料体系进行了等离子体低温辅助氧化的实验诊断。这些实验提供了丰富的组分信息,包括离子、自由基以及碳氢和含氧分子组分。针对实验体系,我们发展了等离子体-燃烧反应动力学模型,基于实验与模拟的结果,揭示了等离子体辅助低温氧化在不同燃料体系中的动力学增强机制以及重要反应路径,并为进一步的模型验证与发展提供了数据支撑和方向。项目研究期间在高水平SCI期刊发表学术论文总计10篇,EI论文1篇,培养了7名博士生,在国内外学术会议上进行了累计19人次的学术报告。
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
Exploring the low-temperature oxidation chemistry with ozone addition in an RCM: A case study on ethanol
探索 RCM 中添加臭氧的低温氧化化学:乙醇的案例研究
DOI:10.1016/j.combustflame.2021.111727
发表时间:2021-09
期刊:Combustion and Flame
影响因子:4.4
作者:Wanxiong Liao;Shiqing Kang;Zhaohan Chu;Zhongkai Liu;Yiru Wang;Bin Yang
通讯作者:Bin Yang
DOI:--
发表时间:2020
期刊:工程热物理学报
影响因子:--
作者:廖汉东;张儒征;杨玫重;杨斌
通讯作者:杨斌
Exploring chemical kinetics of plasma assisted oxidation of dimethyl ether (DME)
探索等离子体辅助氧化二甲醚 (DME) 的化学动力学
DOI:10.1016/j.combustflame.2020.11.010
发表时间:2021-03
期刊:Combustion and Flame
影响因子:4.4
作者:Ruzheng Zhang;H;ong Liao;Jiuzhong Yang;Bin Yang
通讯作者:Bin Yang
A rapid compression machine coupled with time-resolved molecular beam mass spectrometry for gas-phase kinetics studies
快速压缩机与时间分辨分子束质谱联用,用于气相动力学研究
DOI:--
发表时间:2021
期刊:Review of Scientific Instruments
影响因子:1.6
作者:Shiqing Kang;Wanxiong Liao;Zhaohan Chu;Bin Yang
通讯作者:Bin Yang
Influence of ozone addition on the low-temperature oxidation of dimethyl ether in a jet-stirred reactor
喷射搅拌反应器中臭氧添加对二甲醚低温氧化的影响
DOI:10.1016/j.combustflame.2019.12.036
发表时间:2020-04
期刊:Combustion and Flame
影响因子:4.4
作者:H;ong Liao;Shiqing Kang;Nils Hansen;Feng Zhang;Bin Yang
通讯作者:Bin Yang
磷酸三苯酯燃烧的详细化学动力学机理研究
- 批准号:52111530049
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:15万元
- 批准年份:2021
- 负责人:杨斌
- 依托单位:
基于臭氧添加的低温氧化反应动力学实验和模型研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:杨斌
- 依托单位:
基于实验设计的航空煤油燃烧反应动力学模型优化研究
- 批准号:91741109
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:杨斌
- 依托单位:
航空煤油替代燃料反应动力学机理中的不确定性传递机制研究
- 批准号:91541113
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:杨斌
- 依托单位:
小分子碳氢燃料在钯/氧化钯催化剂作用下催化点火机理的研究
- 批准号:51306102
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:杨斌
- 依托单位:
中国企业战略领导力研究:集体领导力的理论模型及有效性
- 批准号:71232002
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:240.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:杨斌
- 依托单位:
国内基金
海外基金
