发动机相关工况下丁醇异构体的简化化学反应机理

丁醇作为第二代生物燃料，在过去几年中受到了广泛的研究关注。在本研究中，我们从两个被广泛接受且经过充分验证的丁醇异构体详细化学动力学模型出发，生成了四种丁醇异构体的骨架机理。详细模型采用两阶段方法进行简化，该方法包括带误差传播的有向关系图法和灵敏度分析。在简化过程中，遇到了使用对数压力插值方法公式化的压力依赖反应的问题；本文讨论了这些问题，并提出了建议，以避免在其未来用于机理开发时产生歧义。将生成的骨架机理的性能与详细机理在宽广的压力、温度和当量比范围内，对自燃延迟时间、层流火焰速度、完美搅拌反应器温度响应曲线和熄火停留时间的模拟结果进行了比较。详细机理和骨架机理吻合良好，证明了所得简化化学反应机理足以预测所有丁醇异构体的全局燃烧现象。此外，骨架机理在均质压燃发动机模拟中准确预测了燃料质量分数的时间历程。还将每种丁醇异构体的性能与抗爆指数为87的汽油替代物在均质压燃发动机模拟中的性能进行了比较。汽油替代物的消耗速度快于任何一种丁醇异构体，其中叔丁醇表现出最慢的燃料消耗速率。虽然正丁醇和异丁醇显示出与汽油替代物最相似的消耗曲线，但两个文献化学动力学模型预测的排序不同。