燃燒反應(yīng)機理構(gòu)建的極小反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)方法
----氫氧燃燒

李象遠,申屠江濤,李宜蔚,李娟琴,王靜波

(四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院,空天動力燃燒與冷卻教育部工程研究中心,成都 610065)

燃燒反應(yīng)是以燃料和氧化劑為初始反應(yīng)物的混合體系的典型復(fù)雜反應(yīng),在一定情況下反應(yīng)體系自發(fā)進行的終點是化學(xué)平衡,化學(xué)平衡態(tài)是一個同時平衡狀態(tài).

為了描述燃燒反應(yīng)的動力學(xué)過程,建立起了以基元反應(yīng)為特征的復(fù)雜反應(yīng)機理.隨著對動力學(xué)模擬精度要求的進一步提高,引入越來越多的基元反應(yīng)步驟,從最簡單的氫氣到目前的航空煤油燃燒,基元反應(yīng)步驟數(shù)目越來越龐大,如AramcoMech 3.0機理[1]包含了C4以下的基元反應(yīng)數(shù)超過2000個,而對一個航空煤油混合三組分替代燃料,詳細基元反應(yīng)近萬步驟[2].由于反應(yīng)類型和反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的選擇不同,導(dǎo)致燃燒反應(yīng)機理的基元反應(yīng)數(shù)目大幅增加且缺乏通用原則[3].一般機理的基元反應(yīng)只包含基態(tài)反應(yīng).燃燒反應(yīng)中包含著大量激發(fā)態(tài)過程[4],燃燒發(fā)光便是激發(fā)態(tài)物種存在的表現(xiàn),但目前的詳細機理基本不包括這些激發(fā)態(tài)反應(yīng).可見,試圖對燃燒過程的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)進行詳盡描述目前是不可能的,任何詳細燃燒反應(yīng)機理都無法將所有可能的基元過程包含進來.

越來越詳細的反應(yīng)機理對幫助了解化學(xué)反應(yīng)細節(jié)具有重要意義[5～8],但是,試圖構(gòu)建完整的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的處理方式也帶來其它問題.首先,考慮基態(tài)反應(yīng)、激發(fā)態(tài)反應(yīng)和各種中間物種的完整反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)目前難以做到……