利用带误差传播和灵敏度分析的有向关系图生成替代燃料骨架机理

本文开发并展示了一种利用带误差传播和灵敏度分析的有向关系图（DRGEPSA）对大型详细反应机理进行骨架简化的新实现，并以与替代燃料开发相关的三种烃组分正庚烷、异辛烷和正癸烷为例进行说明。DRGEPSA 集成了两种先前开发的方法，即有向关系图辅助灵敏度分析（DRGASA）和带误差传播的有向关系图（DRGEP），首先应用 DRGEP 在灵敏度分析之前高效移除许多不重要的物种，进一步移除不重要的物种，从而在给定误差限制下产生最优小的骨架机理。结果表明，DRGEP 和 DRGASA 方法的结合使 DRGEPSA 方法克服了各自的弱点，具体而言，DRGEP 无法识别所有不重要的物种，而 DRGASA 会保护不重要的物种不被移除。给出并比较了使用 DRGEP、DRGASA 和 DRGEPSA 方法生成的正庚烷和异辛烷骨架机理，以说明 DRGEPSA 的改进。从一个涵盖正辛烷到正十六烷、包含 2115 个物种和 8157 个反应的详细正构烷烃反应机理出发，给出了使用 DRGEPSA 生成的正癸烷的两个骨架机理，一个覆盖自燃的点火温度、压力和当量比条件的综合范围，另一个限于高温条件，并进行了验证。综合骨架机理由 202 个物种和 846 个反应组成，高温骨架机理由 51 个物种和 256 个反应组成。这两个机理进一步被证明在宽条件范围内的完全搅拌反应器（perfectly-stirred reactor）和层流火焰模拟中能很好地复现详细机理的结果。