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王静波: 作品数：39 被引量：110H指数：7; 供职机构：四川大学化学工程学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项国家高技术研究发展计划更多>>; 相关领域：理学化学工程文化科学航空宇航科学技术更多>>

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正十烷简化机理的构建及其在发动机燃烧数值模拟中的应用: 2021年; 为了预测发动机点火包线和贫/富油极限等关键性能,迫切需要发展航空燃料及其典型组分的高精度化学动力学模型。针对燃料典型组分正十烷,采用自主开发的机理生成程序ReaxGen构建了其燃烧详细机理(1499种组分、5713步反应)。为了验证机理的合理性与可靠性,在当量比Φ=0.5~2.0,压力p=0.1~8MPa的宽工况条件下进行了点火延迟模拟验证,结果表明,本文提出的正十烷详细机理在较宽的温度、压力和当量比条件下具有较高的模拟精度。为获得适用于发动机燃烧模拟的高精度简化机理,基于误差传播的直接关系图方法简化了正十烷燃烧详细机理,得到包含709种组分、2793步反应的正十烷半详细机理。进一步在高温范围(1000~1500K),采用路径通量分析方法简化得到含77种组分、359个反应的骨架机理。获得的骨架机理能够合理描述正十烷在高温下的燃烧特性,且该骨架机理尺度规模可用于基于火焰面模型的燃烧数值模拟。基于此高精度的骨架机理模型,结合火焰面生成流形湍流燃烧模型,采用大涡模拟方法进行了航空发动机环形燃烧室单头部扇形的燃烧模拟,初步获得了非稳态流场结构,其中温度模拟结果与实验值基本符合。; 尹柔薛洁王静波李象远; 关键词：燃烧数值模拟

C0-C2在Pt金属表面的催化裂解机理: 根据R.P.Lindstedt[1]等人提出的Pt催化氧化乙烷脱氢的反应机理,构建了乙烷在Pt金属表面的催化裂解机理。将该机理与乙烷热裂解机理分别进行数值模拟时发现:（1）Pt催化裂解相对于热裂解来讲,产物乙烯、氢气的选...; 巩春明王静波李象远; 关键词：催化裂解 PT催化剂反应机理; 文献传递

RP-3航空煤油碳烟机理的构建与验证被引量：1: 2022年; 燃料燃烧过程中形成的碳烟颗粒是航空发动机中污染物排放的主要成分。RP-3航空煤油作为我国最常用的航空燃料,从微观机理层次研究其碳烟机理对于发动机的污染物减排具有重要意义。本文基于RP-3的三组分替代燃料模型(质量分数为73.0%的正十二烷、14.7%的1,3,5-三甲基环己烷和12.3%的正丙基苯)构建了描述碳烟生成的详细燃烧机理模型,其中包括关键的链烷烃、环烷烃以及芳香烃的多环芳烃(PAHs)生成路径。该机理在多个工况条件下对高温点火延迟时间,层流火焰速度的预测与实验结果符合。碳烟产率的模拟结果表明,该机理能准确再现碳烟的生成。基于该机理对碳烟生成过程中起到关键成核作用的多环芳烃物种芘(A4)进行了敏感性分析,结果表明含有苯环的正丙基苯通过自身裂解产生苯自由基的反应显著促进A4的生成。反应路径分析结果表明在燃烧的不同阶段形成PAHs的各个反应的通量占比有差别,反应前期PAHs的生成主要来源于苯自由基的加成反应过程,而后期主要来源于小分子C_(2)、C_(3)、C_(4)等自由基的加成反应过程。; 张浩楠王静波; 关键词：多环芳烃

乙烯/甲烷/氢气三组分简化机理的构建及应用: 2024年; 飞行马赫数的提高使得超燃冲压发动机的热环境日益恶劣。为确保发动机正常工作,常采用机载燃油作为冷却剂的主动冷却系统,实现发动机在运行过程中的实时冷却。在此背景下,航空燃料在进入燃烧室之前已经吸热裂解成多组分裂解气。为了描述裂解气在燃烧室内的燃烧过程,迫切需要开发裂解气的替代组分模型及相应的高精度燃烧机理。本文以国产RP-3航空煤油裂解气的替代组分模型为基础,在宽工况条件下(温度1000~1800K、压力0.5~5atm、当量比0.1~2.0),简化得到了裂解气三组分替代模型(50%乙烯、30%甲烷和20%氢气)的简化机理。该机理以AramcoMech1.3为详细机理,通过直接关系图法(DRG)、灵敏度分析法(SA)删除物种,通过计算奇异扰动(CSP)法删除反应,得到了35种物种146步反应的框架机理。系统的点火延迟时间、层流火焰速度的验证结果表明,该机理的动力学模拟结果与实验数据吻合良好。基于该高精度的三组分框架机理,采用高马赫数气相可压缩燃烧求解器rhoReactingCentralFoam进行非稳态(URANS)的超燃数值模拟。在当量比0.13的工况下,模拟得到的下壁面压力曲线与实验测量结果相符。; 付祎妹王静波; 关键词：数值模拟

联环丁烷高温燃烧模型的构建: 2024年; 高能量密度燃料在航空航天发动机领域的应用日益广泛。联环丁烷分子由两个四元环组成,密度为0.958 g·cm^(-3),理论低位热值为43.24 MJ·kg^(-1),具有作为高能液体推进剂的潜力。本文采用CCSD(T)/ccp VTZ//M06-2X/6-311G^(**)方法结合TST以及RRKM/ME理论,系统研究了联环丁烷的氢提取和开环裂解反应。通过对这些反应热力学和动力学参数的计算,以NUIGMech1.1机理为基础构建了联环丁烷的高温燃烧机理。使用该机理进行的动力学模拟结果表明,联环丁烷的点火随当量比的增大而变慢,这是因为联环丁烷初始分解生成乙烯的反应吸热。此外,与JP-10相比,在当前模拟条件下联环丁烷的点火延迟时间更短。根据反应路径分析,在高温条件下联环丁烷的开环裂解反应占主导地位,相应的裂解产物乙烯在高温燃烧中发挥重要作用。本文构建的联环丁烷反应模型有助于类似高张力碳氢燃料反应机理的研究。; 唐琳王静波; 关键词：量子化学计算

航空燃料燃烧反应机理的自动生成: 反应机理的自动生成是描述航空燃料复杂燃烧过程的有效方法。我们开发的程序ReaxGen 1.0实现了链烷烃和多环烷烃燃料分子反应机理的自动生成。该程序根据反应规则迭代的产生基元反应,并采用基团贡献法计算物种的热力学数据和输...; 王静波谈宁馨李象远; 关键词：航空燃料燃烧机理自动生成正则表示; 文献传递

二氯甲烷中四氰乙烯/四甲基乙烯π堆积复合物的光诱导电荷转移激发: 基于作者关于非平衡溶剂化模型的前期工作研究,我们研究了二氯甲烷中四氰乙烯/四甲基乙烯复合物的分子间电荷转移激发。应用色散校正密度泛函DFT-D3得到合理优化结构,通过计算偶极矩及其分量、原子电荷、电荷分离和△r指数来讨论...; 徐龙坤毕婷君明美君王静波李象远; 关键词：电荷转移非平衡溶剂化垂直激发能; 文献传递

烷基过氧化氢中氢提取反应类大分子体系的反应能垒与速率常数的精确计算被引量：4: 2018年; 自由基与分子反应是一类具有负活化能的非基元反应,通常认为是通过反应复合物的两步过程,在大气化学和碳氢燃料燃烧机理中广泛存在,且在理论计算和实验上广泛研究.以碳氢燃料燃烧机理中重要反应类羟基自由基提取烷基过氧化氢α位氢的反应为研究对象,通过量化计算揭示其反应规律,计算得到其精确动力学参数.在所研究反应类中,定义第一步反应复合物的生成反应的标准摩尔吉布斯自由能变化等于零时所对应的温度为其转折温度Tc,并表明了当T>>Tc时可采用稳态近似法处理该类反应体系,得到总包反应速率常数.所有反应涉及的物种几何结构优化和频率分析均在BHand HLYP/6-311G(d,p)水平下得到,并在所研究反应类中选取了5个代表反应,通过CCSD(T)/CBS单点能计算,得到其最高转折温度为195.17 K,远远低于碳氢燃料燃烧模拟通常关注温度范围的最低温度650 K,表明用稳态近似法处理该类负活化能反应体系是合理的.计算还表明,该类反应的过渡态反应中心几何结构守恒,因此可将等键反应方法引入类反应,通过对低水平从头算得到的反应能垒进行校正,以得到高精度的结果.为了验证等键反应方法的可靠性,选取5个反应作为研究对象,将低水平BHand HLYP/6-311G(d,p)的校正结果和高水平CCSD(T)/CBS直接计算的结果进行比较,反应能垒最大绝对偏差由校正前的19.99 k J·mol-1降到校正后的1.47 k J·mol-1,表明用等键反应方法,只需在低水平从头算水平下就可以得到高水平的计算结果,从而可解决大分子体系精确动力学参数缺乏的问题.利用等键反应方法计算了20个反应的反应能垒,并结合过渡态理论计算得到了总包反应的速率常数,并揭示了该类反应只在低温段呈现负活化能关系.; 陈芳芳孙晓慧姚倩李泽荣王静波李象远; 关键词：速率常数

碳氢燃料分子热裂解积碳机理研究: 吸热型碳氢燃料的积碳抑制问题是碳氢燃料裂解研究的关键。本文针对典型的碳氢燃料分子,研究了正庚烷、甲基环己烷和甲苯的积碳机理。通过作者开发的机理自动生成程序ReaxGen得到了燃料分子的裂解机理,与Howard等人的气相积...; 王静波甯红波李象远; 关键词：PAHS 积碳; 文献传递

燃烧反应机理构建的极小反应网络方法——氢氧燃烧被引量：8: 2020年; 基于化学同时平衡原理,提出复杂反应体系的极小反应网络方法(MRN),在指定中间物种数目条件下,构建反应步数最小的详细燃烧反应机理.确定了8个物种的氢氧燃烧的6个独立反应,对缺乏动力学参数的独立反应进行组合替代,反应速率常数采用Arrhenius双参数形式.采用构建的9步反应氢氧燃烧机理(MRN-C0)进行了点火延迟时间和层流火焰速度的模拟.; 李象远申屠江涛李宜蔚李娟琴王静波; 关键词：化学平衡反应网络基元反应

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