Experimental and Computational Investigation of the Influence of Ethanol on Auto-ignition of n-Heptane in Non-Premixed Flows
本文结合对冲流实验与San Diego Mechanism计算，揭示乙醇通过竞争O2抑制正庚烷低温化学，从而影响其非预混自燃。
2024-06-01 physics.chem-ph
Experiments and Modeling of the Autoignition of Methylcyclohexane at High Pressure
在加热快速压缩机（RCM）中收集了甲基环己烷（MCH）自燃的新实验数据。本文研究了当量比为$ϕ$ =0.5、1.0和1.5的三种MCH/O2/N2/Ar混合气，并在50 bar的压缩压力和690-900 K的压缩温度范围内测量了点火延迟。通过保持混合物中的燃料摩尔分数恒定，反应性的顺序，在逆点火延迟方面，被测量为$ϕ$ =0.5 > $ϕ$ =1.0 > $ϕ$ =1.5，证明了点火延迟对氧浓度的依赖性。此外，一个现有的模型，用于MCH的燃烧更新与新的反应速率和途径，包括大量更新的低温化学。新的模型显示出良好的协议，在这项研究中测量的整体点火延迟，以及以前在文献中使用RCM和激波管测量的点火延迟。因此，该模型代表了一个强大的改进相比，以前的版本，其中均匀过度预测的点火延迟。化学动力学分析的更新机制也进行了帮助了解燃料的分解途径和控制点火的反应。结合这些结果和分析表明，需要进一步调查的几个低温燃料分解途径。
2017-06-09 physics.chem-ph
Unfocused laser ignition of high-pressure He-H2-O2 combustible mixtures
我们报告一致的点燃高压（p > 20-30巴）氢氧混合物稀释氦，使用非聚焦Nd：YAG激光。这对应于激光辐照度的几个数量级以下的最小点火能量在文献中报道。通过在圆柱形容器内放置反射镜，并将其填充至100 bar，填充H2-He或O2-He不可燃混合物，我们获得了可燃He-H2-O2混合物的压力依赖性吸收率。我们发现没有可测量的吸收的激光信号的介质，为整个压力范围内，实验装置的灵敏度（约1%的激光辐照度）。这使得人们相信点火源于气体中灰尘/杂质的自聚焦电离产生的种子电子的理论。
2022-03-08 physics.chem-ph
Autoignition of n-Butanol at Elevated Pressure and Low to Intermediate Temperature
使用加热的快速压缩机在15和30巴的压缩压力下，在675-925 K的压缩温度范围内，以及当量比为0.5，1.0和2.0的情况下，对正丁醇进行了自燃实验。在所研究的条件下，点火延迟随着温度的升高而单调减小，自燃响应表现出单阶段特性。一个非线性拟合的实验数据和反应性，在点火延迟的倒数方面，显示出近二阶依赖于初始氧摩尔分数和略大于一阶依赖于初始燃料摩尔分数和压缩压力。实验测得的点火延迟也进行了比较，使用几种反应机制在文献中的模拟。模拟和实验点火延迟之间的协议被发现是不令人满意的。敏感性分析是最近的一种机制，并表明，在父燃料分解反应的速率系数的不确定性发挥了重要作用，导致不良的协议。燃料分解反应的路径分析支持这一结论，也突出了某些途径的特别重要性。需要对燃料分解进行进一步的实验研究，包括形态测量。
2017-06-02 physics.chem-ph
Comparative Investigation of the High Pressure Autoignition of the Butanol Isomers
在15巴和30巴的高压和680-860 K的低温至中温条件下，对丁醇异构体的自燃延迟进行了研究。在15 bar压力下，正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇的反应活性顺序为正丁醇>仲丁醇~异丁醇>叔丁醇;在30 bar压力下，正丁醇>叔丁醇>仲丁醇>异丁醇。对于本研究中的温度和压力条件，没有观察到NTC或两阶段点火行为。然而，对于在这项工作中研究的两个压缩压力，叔丁醇表现出独特的预点火放热特性。因此，在两个附加当量比（$ϕ$ = 0.5和2.0）下进一步研究叔丁醇，以帮助确定热释放的原因。
2017-06-06 physics.chem-ph
A Rapid Compression Study of the Butanol Isomers at Elevated Pressure
在15 bar的高压和725-870 K的低温至中温条件下，对丁醇异构体的自燃延迟进行了研究。研究了在氮气/氧气空气中制备的化学计量混合物。对于本研究中的温度和压力条件，没有观察到NTC或两阶段点火行为。正丁醇异构体的反应活性大小顺序为正丁醇>仲丁醇~异丁醇>叔丁醇。在文献中可用的几种动力学机制的点火延迟的预测通常过度预测点火延迟。
2017-06-06 physics.chem-ph
An Autoignition Study of iso-Butanol: Experiments and Modeling
在加热快速压缩机（RCM）中测量了异丁醇、氧气和氮气混合物的自燃延迟。在压缩压力为15和30 bar，温度范围为800-950 K，空气中当量比为$ϕ$ = 0.5时，没有发现总点火延迟的NTC区域的证据。通过比较$ϕ$ = 0.5时的数据和以前在$ϕ$ = 1.0时收集的数据，（Weber等人，2013年），发现对于相同的压缩压力，$ϕ$ = 0.5的混合物比$ϕ$ = 1.0的混合物反应性更低（通过点火延迟的倒数测量）。此外，使用自动化软件反应机理生成器（RMG）更新了异丁醇燃烧的最新化学动力学模型，以包括低温链支化途径。点火延迟与更新模型的比较表明，大多数实验条件下的合理协议。然而，需要进一步的工作，以充分了解控制异丁醇自燃的RCM的低温途径。
2017-06-06 physics.chem-ph
Experiments and Modeling of the Autoignition of Methyl-Cyclohexane at High Pressure
在快速压缩机上研究了甲基环己烷（MCH）、氧气、氮气和氩气混合气体在$P_C$ = 50 bar，$T_C$ = 690 - 910 K条件下的自燃延迟。研究了三种不同的混合物组成，当量比范围为$ϕ$ = 0.5 - 1.5。在50巴下测量的点火延迟的趋势与在$P_C$ = 15.1和25.5巴下的早期实验中测量的趋势相似。实验测得的点火延迟进行了比较，一个新更新的化学动力学模型的燃烧MCH。该模型已更新，包括新计算的反应速率的大部分低温化学。与以前版本的模型相比，实验和模型之间的一致性得到了大幅改善。然而，尽管取得了令人鼓舞的改进，但仍在继续进行进一步的工作，例如改进对第一级点火延迟的预测。
2017-06-06 physics.chem-ph
Autoignition of Butanol Isomers at Low to Intermediate Temperature and Elevated Pressure
利用加热快速压缩机进行了丁醇异构体（包括正丁醇、仲丁醇、叔丁醇和异丁醇）的自燃延迟实验。对于15巴的压缩压力，对于所有化学计量的燃料/氧化剂混合物，压缩温度在725-855 K的范围内变化。在这项研究中的条件下，点火延迟随着温度的增加单调下降，并表现出单阶段的特性。实验点火延迟也比较使用三种动力学机制在文献中计算的模拟。合理的协议，发现三种异构体（叔，异，正丁醇）。
2017-06-06 physics.chem-ph
Mechanism of Cold-spot Autoignition in a Hydrogen/Air Mixture
当设计高效率火花点火（SI）发动机以在高压缩比下操作时，必须解决的主要问题之一是从预点火前缘发展爆震。为了控制这种现象，有必要了解引爆的机理。通过考虑一维等体积化学计量比氢/空气反应器，详细的化学反应，从预点火前沿的爆轰的发展进行了分析。采用了端壁附近的空间线性初始温度分布，以考虑散装混合物的热分层。火焰在左壁附近形成，并分析了火焰向冷端壁传播的影响。注意力集中在火焰前方远离端壁的冷点内的自燃，随后是爆震。利用CSP工具，研究了在冷点内产生的压力波对自燃的影响机理。据发现，由反射的压力波和由预点火前产生的压力波引起的压力振荡往往在腔室中同步，以周期性的方式增加系统的反应性。与火焰前面的所有其他点相比，冷点的振荡温度的平均值更大。因此，最重要的反应的速率常数在那里更大，导致更活跃的状态，加速了冷点的动力学和自燃。
2022-10-13 physics.chem-ph
Autoigniton of n-Butanol at Low to Intermediate Temperature and Elevated Pressure
在加热快速压缩机上进行了正丁醇的自燃延迟实验。实验进行了15和30巴的压力下，在650-900 K的温度范围内，和当量比为0.5，1.0，和2.0。此外，初始燃料摩尔分数和初始氧气摩尔分数独立地变化，以确定各自对点火延迟的影响。在所研究的条件下，发现混合物的反应性随着当量比、初始燃料摩尔分数或初始氧气摩尔分数的增加而增加。实验数据的非线性相关性进行，并显示出近二阶依赖于初始氧气摩尔分数和近一阶依赖于初始燃料摩尔分数和压缩压力。这是第一次在这个温度和压力范围内对正丁醇的点火进行研究，有助于更好地了解这种燃料在与实际设备相关的条件下的化学性质。实验测得的点火延迟进行了比较，从文献中的几个反应机制计算的点火延迟。实验和模拟之间的协议被认为是不令人满意的。敏感性分析表明，母燃料分解反应的速率常数的不确定性发挥了主要作用，导致协议差。对燃料分解反应的进一步路径分析支持了这一结论，并强调了某些路径的特别重要性。根据这些结果，可以得出结论，需要对燃料分解进行进一步调查，包括形态测量。
2017-06-09 physics.chem-ph
Autoignition of Methyl Valerate at Low to Intermediate Temperatures and Elevated Pressures in a Rapid Compression Machine
戊酸甲酯（C $_6$ H $_{12}$ O $_2$，戊酸甲酯）是一种甲酯，也是生物柴油的相关替代成分。在这项工作中，我们提出了使用快速压缩机在一系列发动机相关的温度，压力和当量比条件下测量的戊酸甲酯的点火延迟。我们研究的条件包括当量比从0.25到2.0，温度在680 K和1050 K之间，压力为15 bar和30 bar。点火延迟数据表明，对于$ϕ$ =2.0，15巴和$ϕ$ =1.0，30巴，在720 K-800 K的温度范围内存在负温度系数区域，在较低压力下720 K-760 K和较高压力下740 K-800 K的较窄温度范围内，两阶段点火明显。此外，实验点火延迟数据进行了比较与模拟使用现有的化学动力学模型从文献中。在整个实验数据范围内，使用文献模型的模拟对数据的预测不足2至10倍。为了帮助确定模拟和实验之间的差异的可能原因，使用反应机理生成器（RMG）软件开发了一个新的化学动力学模型。实验数据和RMG模型之间的一致性有所改善，但仍不令人满意。对戊酸甲酯模型今后的改进方向进行了讨论。
2017-06-05 physics.chem-ph
Mechanism reduction for multicomponent surrogates: a case study using toluene reference fuels
通过生成和验证三组分甲苯参比燃料的骨架机制，提出了执行多组分替代燃料骨架还原的策略和建议。使用有向关系图与误差传播和灵敏度分析方法，然后通过进一步的不重要的反应消除阶段，骨架机制有效的全面和高温范围内的条件下开发在不同层次的细节。这些骨架机制的基础上产生的自燃模拟，并验证使用点火延迟预测显示出良好的协议，在目标范围内的条件下的详细机制。当使用自燃以外的现象进行验证时，例如完全搅拌的反应器和层流火焰传播，需要在灵敏度分析阶段对减少进行严格的误差控制或更多的限制，以确保良好的一致性。此外，严格的误差限制，需要密切预测点火延迟时，改变混合物组成远离用于减少。在均质压燃式发动机模拟中，骨架机制与点火点密切匹配，并准确预测了贫化学计量条件下的物种分布。此外，生成一个多组分骨架机制的效率进行了比较，结合单独产生的净燃料组件的骨架机制，使用相同的误差限制，后者导致在一个更大的骨架机制的大小，也缺乏重要的燃料组分之间的交叉反应。根据目前的结果，减少多组分燃料的详细机制的一般准则进行了讨论。
2014-05-15 physics.chem-ph
Use of detailed kinetic mechanisms for the prediction of autoignitions
本文介绍了如何自动生成详细的动力学机制，获得烷烃的氧化，以及如何这些模型可以导致更好地了解自燃和冷却火焰的风险，在升高的条件下。根据压力、温度和混合物组成的条件，给出了不同自燃现象（如冷焰或两阶段点火）发生的预测实例。三种化合物进行了处理，一个轻烷烃，丙烷，和两个较重的，正庚烷和正癸烷。
2007-06-14 physics.chem-ph
Influence of EGR compounds on the oxidation of an HCCI-diesel surrogate
本文介绍了一种典型的汽车代用燃料混合物，即正庚烷和甲苯的氧化的各种添加剂的影响的实验和数值研究。研究了发动机再循环排气对均质充量压缩点火（HCCI）发动机控制的影响。在高度稀释的喷射搅拌反应器（JDR）中在1和10大气压（1大气压= 101，325 Pa）的压力下进行一系列实验。所选择的热化学条件接近HCCI发动机的预燃期特性。研究了在550-1100 K范围内（包括负温度系数区），一氧化氮（NO）、乙烯（C2 H4）和甲醇（CH 3OH）对正庚烷/甲苯混合物氧化的影响。
2009-03-22 physics.chem-ph
Modeling of autoignition and NO sensitization for the oxidation of IC engine surrogate fuels
本文提出了一种用单一动力学机理模拟内燃机内自燃和燃烧过程的化学反应以及控制发动机排气中未燃碳氢化合物后氧化的化学动力学的方法。因此，开发了一种新的动力学模型，在包括负温度系数制度在内的广泛温度范围内有效。该模型模拟了由正庚烷、异辛烷和甲苯组成的发动机代用燃料的自燃和氧化过程，这些燃料被氮氧化物敏化。新的模型是从以前公布的机制，烷烃和甲苯的氧化，其中的耦合反应描述烃和NOx之间的相互作用被添加。该机制进行了验证，对广泛的实验数据，在射流搅拌反应器，快速压缩机，激波管和均质充量压燃发动机。为了解释低温化学动力学，特别是NOx对碳氢化合物氧化的影响，进行了流量和敏感性分析。
2009-03-23 physics.chem-ph
Modeling Study of the Low-Temperature Oxidation of Large Methyl Esters
本研究的重点是自动生成的软件EXGAS的动力学模型的氧化大甲酯使用一组动力学参数。所得到的模型可以很好地再现在喷射搅拌反应器中的正癸烷/棕榈酸甲酯混合物的氧化。本文还介绍了从C7到C17的甲酯在喷射搅拌反应器中的转化率和在激波管中的点火延迟时间方面的模型的构造和比较。该比较研究表明，大于辛酸甲酯的甲酯表现相似，并且具有非常接近的反应性。
2009-04-22 physics.chem-ph
A deep learning-based ODE solver for chemical kinetics
Princeton University（普林斯顿大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
由于化学积分的强刚性和高维性，开发高效、准确的化学积分算法是一项具有挑战性的任务。目前的工作提出了一种基于深度学习的数值方法，称为DeepCombustion0.0，用于求解刚性常微分方程系统。以DME/空气混合气的均质自燃为例，验证了该算法的有效性和准确性。训练和测试数据集涵盖了750-1200 K、30-50 atm和当量比= 0.7-1.5之间的温度、压力和混合物条件。考虑了第一阶段低温点火（LTI）和第二阶段高温点火（HTI）。该方法强调了自适应数据采样技术、功率变换预处理和二进制深度神经网络（DNN）设计的重要性。通过使用自适应随机采样和适当的幂变换，观察到状态向量相空间中的光滑子流形，可以在其上适当地训练两个三层DNN。神经网络是端到端的，它直接预测状态向量的时间梯度。结果表明，DNN预测的时间演化与传统的数值方法在所有的状态矢量维，包括温度，压力，和物种浓度。点火延迟时间差在1%以内。同时，CPU时间分别比HMTS和VODE方法减少了20倍和200倍以上。目前的工作展示了将深度学习算法应用于化学动力学和燃烧建模的巨大潜力。
2020-11-24 cs.LG cs.NA math.NA
