温度和压力对煤油燃烧反应诱导时间的影响摘要：煤油作为航空航天发动机的理想燃料，其点火特性对动力装置的研制至关重要。本文开发了等容绝热燃烧的化学动力学计算软件，可进行包含准总包反应的燃烧机理计算。采纳 8 组分 19 步反应计算了氢-空气燃烧，采纳 10 步准总包简化反应机理计算了煤油-空气燃烧，计算结果与实验结果符合较好。计算了不同初温柔压力条件下煤油的反应诱导时间，结果表明，初温柔压力对煤油反应诱导时间的影响都很大;温度和压力的提升会使反应诱导时间迅速缩短;初始压力为 18MPa 时反应诱导时间只有5.3μs，而 101.325kPa 时的反应诱导时间长达 800μs。关键词：煤油;反應机理;诱导时间;压力;温度0 引言作为最经济可行的燃料，煤油不仅在航空发动机中广泛应用，而且也是超燃冲压发动机和液体火箭发动机的理想燃料。因为这些发动机的工作环境差别很大，所以了解煤油在其中的燃烧规律对于动力装置的讨论显得尤其重要。为此，许多学者对以煤油为燃料的各类发动机开展了数值模拟的讨论工作，以期通过数值仿真了解流动和燃烧的细节。尽管不同类型发动机所使用的煤油不同，但燃烧特性接近。不过由于煤油成分复杂，其燃烧机理也非常复杂，例如 Dagaut 等人的 3 组分替代煤油燃烧反应机理模型包含了 209 种组分 1673 步反应[1];Honnet 等人的 2组分替代煤油燃烧反应模型也包含了 122 种组分 900 步反应[2]。在数值仿真中，假如直接采纳这些包含上百种组分和上千种反应的机理来讨论煤油的燃烧特性存在很大困难，所以很多煤油燃烧流场的数值模拟讨论都采纳了简化的燃烧模型。例如胡欲立等人计算了带有凹槽的超声速燃烧室中煤油的雾化燃烧过程[3]，郭瑞卿等人计算了替代燃料对航空发动机燃烧室性能的影响[4]，都是采纳了 FLUENT 软件和 PDF 燃烧模型。因为 PDF 模型是基于化学平衡假设的，所以采纳该模型计算低速流动条件下的燃烧虽适合，但是对于超声速燃烧计算误差较大。王慧汝等人利用 FLUENT 比较计算 Kundu 反应机理和亚琛反应机理在模型燃烧室内的应用时采纳了火焰面模型[5]，忽略了反应速率的影响。另一种简化方式是采纳过度简化的反应机理，例如万田等人的计算直接采纳了总包反应[6]，万少文等人计算 RBCC 中的燃烧流动时采纳了 3 步反应模型[7]，这些模型认为燃烧受湍流混合控制而不考虑反应速率的影响。对于发动机点火问题，采纳忽略反应速率的简化模型就无法反映出煤油燃烧的动力学...
