分会场

内燃机碳中和与排放控制

摘要

多环芳香烃（PAHs）是碳氢燃料如喷气航空燃料中碳烟生成的关键前驱体，理解其生成和转化反应动力学对提升发动机性能和优化燃料性能至关重要。作为当前系统和未来推进技术的主要候选燃料，JP-10的体积能量密度（39.6 MJ/L）比传统飞机喷气燃料（Jet A：34.1 MJ/L）高出16%。JP-10的分子结构由三个环相互连接而成，在燃烧过程中会产生大量的PAH产物，然而其PAH形成和增长的反应动力学机理仍不清楚。采用流动管反应器实验和动力学理论建模相结合的研究方法，揭示对JP-10在热解和氧化反应过程中PAH的形成和转化机理。首先，在较低压力（30 Torr）和较宽广温度（1075-1325 K）条件下，采用流动管反应器开展了JP-10的热解和氧化反应实验。借助同步辐射真空紫外光电离质谱技术先进表征方法，对JP-10转化过程中生成的31种产物或中间体进行了定性和定量表征，其中，主要的PAH化合物包括：苯、甲苯、苯甲醛 、苯乙烯、乙基苯、茚和茚烷。其次，基于杂化化学方法（HyChem），根据实验中获取的小分子中间产物分布数据（包括CO、CH2O、C2H4、C3H6、C4H6、C5H6、C5H8、C6H6和C7H8等），建立了JP-10燃烧反应动力学模型，并采用中间产物数据和基础宏观燃烧特性数据，包括点火延迟时间、层流火焰燃烧速率等，对模型进行了验证。然后，结合PAH生长和转化模型，将以上JP-10 HyChem燃烧反应模型拓展到多环芳香烃动力模型，并对以上实验以及文献中测量的主要PAH化合物进行对比验证。结果表明，所建JP-10 HyChem PAH模型较好的预测了其基础燃烧化学和多环芳香烃动力学特性。

关键词

JP-10燃烧化学;流动管反应器;同步辐射真空紫外光电离质谱;杂化化学方法;多环芳香烃

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