空气污染各组分对甲烷超声速燃烧性能的影响.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao13150ActaPhyS一Chim，Sin。，2010，26(12)：3150—3156December[Article]Ⅵn，1Ⅳ．whxb．pku．edu．cn空气污染各组分对甲烷超声速燃烧性能的影响侯凌云杨缙马雪松刘巍(清华大学航天航空学院，北京100084；北京动力机械研究所，北京100074)摘要：住与甲烷详细化学反应机理对比验证基础上，采18组分24步简化反应机理模拟甲烷超声速燃烧过程，从化学动力学1热力学角度用数值方法研究了乙醇燃烧加热空气中的七种主要污染组分(HO，C0，O，OH，CO，H，H)对甲烷超声速燃烧性能的影响．分析结果

2、表明：在一定条件卜，进【_I空气中污染组分HO的增加造成平均比热容增JJ『l，总温降低，作为第三体抑制甲烷的燃烧过程，使超燃室的性能降：CO因大分子量特性使燃气平均分子量增人，降低超燃室做功能力，HO和CO两组分对甲烷超燃性能都起消极作用：污染组分自由基H、O、OH和燃烧中间产物CO、H使燃烧室燃烧效率上升，对甲烷超燃性能起积极作用．关键词：超声速燃烧：化学反应机理：污染窄气：组分中图分类号：0643EfectsofSpeciesinVitiationAironMethane-FueledSupersonicCombustionHOULing-Yun’，YANGJin’MAXue—SongLI

3、UWei(SchoolofAerospace,TsinghuaUniversity,Beijing100084，尸RChina，。BeijingPowerMachineryResearchInstitute，Beijing100074，RChina)Abstract：BasedonadetailedchemicaJreactionmechanism．areducedreactionmechanismwith18speciesand24stepswasusedtosimulatethesupersoniccombustionofmethane．Heatedaircalculationsshowe

4、dthatsevenmainvitiatedspecies，i．e．，H2O，CO2，O，OH，CO，H，andH2，werepresentinethanol—fueledheatedair．Weanalyzedtheefectsofthesespeciesonmethane—fueledsupersoniccombustionusingchemicaJkineticsandthermodynamics．H2Ojnhibitsthecombustionprocess，decreasesthecombustioneficiency．anddecreasesthespecificthrust．Th

5、erelativelylargemolecularweightofCO2contributestoanincreaseinthemeanmolecularweightofthefuelgas。whichiSanegativefactorinthemechanismofspecificthrust．FreeradicalsO，OH，Hcanefectivelypromotethecombustionprocessandthusjncreasethecombustioneficiency．JntermediateproductsCOandH2jncreasethecombustioneficien

6、cy．andthisiSafunctionoftheadditionaIfue1．KeyWords：Supersoniccombustion；Chemicalreactionmechanism；Vitiationair；Species超燃冲压发动机地面实验中要再现15I行时的高加热更经济的燃烧加热方式来模拟高空高速、高焓速高焓气流特性，必须对进Iz1气体进行预加热以使进口气流．然而，燃烧加热空气与实际空气组分组总焓达到高飞行马赫数时气流总焓．目前，主要采用成、比热、分子量等的差异会使地面实验结果不能等电弧加热和燃烧加热两种方式对空气进行加热，以同于飞行实验结果．于是，如何使用污染空气来模拟模拟

7、高空高焓气流条件．在工程应用巾，常使用比电和复现超声速燃烧飞行状态下的实际性能，研究燃Received：May10，2010；Revised：August13，2010；PublishedonWeb：October26，2010．’Correspondingauthor．Email：lyhou@tsinghua．edu．cn；Tel：+86—10-62772157．Theprojectwassup