將詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理引入內(nèi)燃機(jī)燃燒數(shù)值模擬會(huì)帶來(lái)巨大的計(jì)算量,為了簡(jiǎn)化機(jī)理的構(gòu)建.基于DRG及其衍生方法提出一種簡(jiǎn)化策略,即針對(duì)一種簡(jiǎn)化方法,從小到大選取閾值,形成多步簡(jiǎn)化,并在一種簡(jiǎn)化方法不能進(jìn)行冗余組分的減少時(shí),交叉使用其他簡(jiǎn)化方法,在保持較高的精度下,可大幅度減少組分和基元反應(yīng).運(yùn)用該策略將LLNL3.1由654組分簡(jiǎn)化至162組分;將GRI3.0由53組分簡(jiǎn)化至26組分,分別與各自的詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明簡(jiǎn)化機(jī)理的模擬結(jié)果和詳細(xì)機(jī)理的模擬結(jié)果吻合,說(shuō)明該簡(jiǎn)化策略能很好適用于規(guī)模差別很大的兩種機(jī)理的簡(jiǎn)化.并將正庚烷的簡(jiǎn)化機(jī)理和CFD耦合計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了該簡(jiǎn)化策略的適用性. 

【文章來(lái)源】：江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,34(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

機(jī)理簡(jiǎn)化策略思想流程圖

正庚烷機(jī)理簡(jiǎn)化步驟如圖2.初步簡(jiǎn)化使用DRGEP和DRG兩種方法,首先選擇DRGEP作為初步簡(jiǎn)化的第1種機(jī)理簡(jiǎn)化方法,初始閾值設(shè)為1×10-5,得簡(jiǎn)化機(jī)理一,帶入CHEMKIN計(jì)算,滯燃期最大相對(duì)誤差為23.66%,以簡(jiǎn)化機(jī)理一為基礎(chǔ),繼續(xù)使用DRGEP方法并增大閾值到1×10-4,得簡(jiǎn)化機(jī)理二,滯燃期最大相對(duì)誤差為27.66%,然后以簡(jiǎn)化機(jī)理二為基礎(chǔ),使用DRGEP方法,閾值增大到5×10-4,得簡(jiǎn)化機(jī)理三,滯燃期最大相對(duì)誤差為27.66%,再以簡(jiǎn)化機(jī)理三為基礎(chǔ),使用DRGEP閾值增大到1×10-3,得簡(jiǎn)化機(jī)理四,滯燃期最大相對(duì)誤差為27.39%,若在此基礎(chǔ)上繼續(xù)增大閾值到5×10-3,雖然Reaction Workbench軟件能繼續(xù)簡(jiǎn)化至簡(jiǎn)化機(jī)理五,但此時(shí)滯燃期最大相對(duì)誤差達(dá)到68%,不再滿足精度要求,并在此時(shí)認(rèn)為DRGEP的簡(jiǎn)化能力已經(jīng)用盡.于是以簡(jiǎn)化機(jī)理四為基礎(chǔ),改用DRG方法,初始閾值設(shè)為1×10-5,得到簡(jiǎn)化機(jī)理六,滯燃期最大相對(duì)誤差為26.55%,以簡(jiǎn)化機(jī)理六為基礎(chǔ),同樣使用DRG方法,增大閾值到1×10-4,得簡(jiǎn)化機(jī)理七,繼續(xù)增大閾值得到簡(jiǎn)化機(jī)理八,此時(shí)滯燃期最大相對(duì)誤差為36.13%,不滿足精度要求,并認(rèn)為此時(shí)DRG的簡(jiǎn)化能力已經(jīng)用盡.因此選擇簡(jiǎn)化機(jī)理七為初步簡(jiǎn)化所得機(jī)理.隨后交叉使用DRGEPSA和DRGASA兩種簡(jiǎn)化方法進(jìn)行深度簡(jiǎn)化,以簡(jiǎn)化機(jī)理七為基礎(chǔ),選擇DRGEPSA方法,閾值選擇為1×10-5,得簡(jiǎn)化機(jī)理九,滯燃期誤差最大為26.71%,以簡(jiǎn)化機(jī)理九為基礎(chǔ),選用DRGSA方法,閾值同樣設(shè)置為1×10-5,得最終簡(jiǎn)化機(jī)理,包含162組分和692步基元反應(yīng),最大滯燃期誤差為29.70%,滿足初始設(shè)置精度,機(jī)理簡(jiǎn)化結(jié)果如表2.表2 正庚烷機(jī)理簡(jiǎn)化結(jié)果Table 2 Reduced results of n-heptane mechanism 機(jī)理 組分個(gè)數(shù) 基元步數(shù) 最大誤差/% 詳細(xì)機(jī)理 654 2 827 0.00 簡(jiǎn)化機(jī)理一 244 1 169 23.66 簡(jiǎn)化機(jī)理二 224 1 113 27.66 簡(jiǎn)化機(jī)理三 218 1 090 27.66 簡(jiǎn)化機(jī)理四 212 1 029 27.39 簡(jiǎn)化機(jī)理五 208 984 68.00 簡(jiǎn)化機(jī)理六 189 896 26.55 簡(jiǎn)化機(jī)理七 188 894 26.52 簡(jiǎn)化機(jī)理八 178 803 36.13 簡(jiǎn)化機(jī)理九 176 801 26.71 最終簡(jiǎn)化機(jī)理 162 692 29.70

為了比較使用一種簡(jiǎn)化方法采用閾值從小到大設(shè)置得到的簡(jiǎn)化機(jī)理和采用一個(gè)較大閾值進(jìn)行一次簡(jiǎn)化所得到簡(jiǎn)化機(jī)理的準(zhǔn)確度,文中通過(guò)選用DRGEP方法,使用較大閾值(10-3)對(duì)正庚烷詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行一次簡(jiǎn)化所得的簡(jiǎn)化機(jī)理(包含213組分和1 008個(gè)基元反應(yīng))與文中選用DRGEP方法,閾值從小到大設(shè)置,進(jìn)行多步簡(jiǎn)化所得正庚烷簡(jiǎn)化機(jī)理四(212組分和1 029個(gè)基元反應(yīng))的滯燃期誤差進(jìn)行對(duì)比,如圖4(a).圖4(b)是選用DRGEP方法,使用較大閾值(10-2)對(duì)甲烷詳細(xì)機(jī)理進(jìn)行一次簡(jiǎn)化所得的簡(jiǎn)化機(jī)理(包含34組分和191個(gè)基元反應(yīng))與文中選用DRGEP方法,閾值從小到大設(shè)置,進(jìn)行多步簡(jiǎn)化所得甲烷簡(jiǎn)化機(jī)理四(27組分和137個(gè)基元反應(yīng))的滯燃期誤差對(duì)比圖.從圖4(a)和圖4(b)可以看出,使用較大閾值進(jìn)行一次簡(jiǎn)化所得簡(jiǎn)化機(jī)理和文中方法簡(jiǎn)化所得機(jī)理相比,在不同工況下,一次簡(jiǎn)化機(jī)理的滯燃期誤差比文中所采用的方法簡(jiǎn)化得到的機(jī)理滯燃期誤差高,且最大誤差分別超過(guò)50%(圖4(a))和70%(圖4(b)).證明了采用閾值從小到大多步簡(jiǎn)化所得機(jī)理的精度要高于使用較大閾值進(jìn)行一次簡(jiǎn)化.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于直接關(guān)系圖類方法的丙烯詳細(xì)機(jī)理骨架簡(jiǎn)化[J]. 陳菲兒,邱越,阮燦,王文鈺,呂興才.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2019(06)
[2]正十二烷高溫機(jī)理簡(jiǎn)化及驗(yàn)證[J]. 盧海濤,劉富強(qiáng),王于藍(lán),王成冬,范雄杰,劉存喜,徐綱.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[3]基于DRGEP和CSP方法的正癸烷骨架機(jī)理簡(jiǎn)化[J]. 張方,何加龍,熊紹專.  四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(03)
[4]富氧燃燒詳細(xì)機(jī)理評(píng)估及機(jī)理簡(jiǎn)化[J]. 胡帆,李鵬飛,郭軍軍,柳朝暉,王凱,鄭楚光.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2018(11)
[5]基于著火特性的甲烷-正庚烷混合燃料化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理簡(jiǎn)化[J]. 曹靈,張尊華,梁俊杰,朱仕皓,李格升.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(02)
[6]基于直接關(guān)系圖方法的丁酸甲酯燃燒反應(yīng)機(jī)理的框架簡(jiǎn)化(英文)[J]. 王全德.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[7]柴油/甲醇高溫富燃動(dòng)力學(xué)機(jī)理的簡(jiǎn)化[J]. 姚春德,韓國(guó)鵬,銀增輝,臧儒振.  天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2015(09)
[8]基于CFD某增壓柴油機(jī)不同海拔下的燃燒機(jī)理分析[J]. 徐華平,張旭,王浩東,劉炳霞,李強(qiáng).  江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(04)
[9]渦流比對(duì)柴油機(jī)NOx排放的影響[J]. 肖民,祁愛(ài)英.  江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(04)

碩士論文
[1]湍流擴(kuò)散燃燒中守恒標(biāo)量的數(shù)值模擬[D]. 辛升.華中科技大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3109180