高濃度CO2對70%正庚烷+30%甲苯著火延遲的影響

張躍威， 姚圣卓*， 劉永峰， 劉海峰， 宋金甌

(1.北京建筑大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院， 北京102616； 2.天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300072)

由于柴油是一種極其復(fù)雜的混合物[3]，難以直接計(jì)算其著火延遲時(shí)間。經(jīng)驗(yàn)證，正庚烷[4]的十六烷值與柴油十分接近，同時(shí)柴油中約含30%的芳香族化合物，其中甲苯因結(jié)構(gòu)簡單，常和正庚烷以一定比例混合作為柴油的表征燃料，既保證了柴油的發(fā)火性又模擬了柴油真實(shí)的碳?xì)浔?。Herzler等[5]利用高壓激波管，使用正庚烷/甲苯的混合物作為柴油表征燃料進(jìn)行著火延遲研究，為開發(fā)和完善正庚烷/甲苯混合物自燃動力學(xué)模型奠定了基礎(chǔ)。Hernandez等[6]以50%正庚烷/50%甲苯混合物進(jìn)行自燃實(shí)驗(yàn)，證明了在低溫環(huán)境下，甲苯的加入會降低反應(yīng)物的活性，顯著影響了著火延遲時(shí)間。Hartmann等[7]則通過有無甲苯的實(shí)驗(yàn)證明了在低溫時(shí)，甲苯對著點(diǎn)火的抑制作用，同時(shí)解釋了甲苯濃度的變化對正庚烷/甲苯混合物著火延遲時(shí)間的非線性影響，不能簡單地通過在純?nèi)剂虾图兗妆降狞c(diǎn)火延遲之間進(jìn)行插值來確定。Sante[8]通過快速壓縮機(jī)實(shí)驗(yàn)得出，在甲苯含量較低時(shí)，正庚烷的化學(xué)性質(zhì)主導(dǎo)甲苯/正庚烷混合物的行為，當(dāng)甲苯濃度增加到50%～70%時(shí)，在低溫下表現(xiàn)出的著火延遲時(shí)間延長，而溫度在800 K以上，甲苯含量的變化對著火延遲時(shí)間造成的影響并不明顯。Sirignano等[9]證明了當(dāng)甲苯含量達(dá)到一定值時(shí)，隨著甲苯的增多，著火延遲增長導(dǎo)致著火位置遠(yuǎn)離噴嘴。

Hellier等[10]則通過單缸發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)證明了當(dāng)甲苯含量增加時(shí)，會產(chǎn)生不同的兩階段點(diǎn)火過程，而當(dāng)甲苯超過50%時(shí)，則不發(fā)生著火。以上對正庚烷/甲苯的研究均是基于空氣背景下。

在O2/CO2氛圍下，陳漢玉等[11]、王作峰等[12]人研究了柴油的燃燒和排放過程。向祺等[13]、盛瑜琪等[14]研究了正庚烷的著火和燃燒。目前，在CO2濃度較高時(shí)，對正庚烷/甲苯在O2/CO2氛圍下的著火研究報(bào)道較少。為此，采用70%正庚烷+30%甲苯作為柴油表征燃料，對柴油在O2/CO2環(huán)境下的著火延遲進(jìn)行研究。首先，在高濃度CO2氛圍下，建立70%正庚烷+30%甲苯的著火延遲時(shí)間模型；其次，對正庚烷、甲苯機(jī)理進(jìn)行耦合簡化，并結(jié)合可視化定容燃燒彈試驗(yàn)平臺對正庚烷/甲苯的著火過程進(jìn)行研究并對模型進(jìn)行了驗(yàn)證；最后，分析了CO2體積分?jǐn)?shù)對著火延遲時(shí)間的影響，以及分析了著火過程中關(guān)鍵反應(yīng)和物質(zhì)的變化過程。

1 模型的建立與仿真

1.1 著火延遲模型

對于在受控制的穩(wěn)定流中進(jìn)行的基礎(chǔ)研究，如定容燃燒彈試驗(yàn)，化學(xué)延遲起主導(dǎo)作用[15]。Arrhenius公式[式(1)]常用于描述柴油的自燃行為[16]。Ryan等[17]基于Arrhenius公式，對于給定的燃料，不僅考慮了溫度對著火延遲時(shí)間的影響，而且創(chuàng)造性地將壓力的影響轉(zhuǎn)化為氣體濃度和環(huán)境密度的影響，并將實(shí)驗(yàn)參數(shù)和著火延遲時(shí)間相關(guān)聯(lián)，運(yùn)用多元線性回歸分析的方法，考慮了定容燃燒彈中燃料的濃度、氧氣的濃度、環(huán)境溫度和密度等因素對著火延遲時(shí)間的影響，其表達(dá)式如式(2)所示，通過定容燃燒彈試驗(yàn)，建立了實(shí)際發(fā)動機(jī)和定容燃燒彈點(diǎn)火過程之間的關(guān)系。

(1)

(2)

式(2)中：b0、b1、b2、b3和b4為回歸系數(shù)；CO2和Cfuel分別為燃料自燃前氧氣濃度和燃料的濃度，mol/m3；ρ為燃料自燃前氣體的平均密度，kg/m3。

長江流域2016年水資源開發(fā)利用率17.8%，低于全國平均值，開發(fā)利用程度不高，但各水資源分區(qū)之間差異很大。最高的太湖水系達(dá)82.0%；其次為漢江和洞庭湖水系，分別為24.8%和15.7%；金沙江僅為4.4%（見圖1）。

式(2)試驗(yàn)條件是在空氣環(huán)境下，或者是在“人造大氣”的條件下(只有O2和N2)，而本試驗(yàn)是在O2/CO2的氛圍下進(jìn)行燃燒，且CO2濃度遠(yuǎn)高于空氣氛圍下，相比N2只作為惰性稀釋氣體不參與反應(yīng)，CO2不僅具有更高的比熱容，而且在CO2濃度較高時(shí)的第三體碰撞效應(yīng)不可忽略，而在高溫環(huán)境下，則直接參與反應(yīng)而影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程，基于此，新的著火延遲時(shí)間模型被建立，其表達(dá)式為

(3)

式(3)中：CCO2為燃料著火時(shí)刻CO2的濃度；b5為回歸系數(shù)。

式(3)不僅考慮了燃料自燃前O2和燃料的濃度，而且考慮了CO2對著火的阻滯作用。

1.2 化學(xué)模型

本試驗(yàn)采用的化學(xué)模型均來源于勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室，正庚烷采用詳細(xì)化學(xué)動力學(xué)機(jī)理3.1版本[18]，該機(jī)理在數(shù)值研究的試驗(yàn)中表現(xiàn)更為突出，反應(yīng)過程更完整且在低溫和高溫環(huán)境下均有優(yōu)異表現(xiàn)。甲苯則采用開發(fā)的模擬單個(gè)芳香烴類物質(zhì)的化學(xué)動力學(xué)模型[19]。

進(jìn)行仿真計(jì)算前，需對兩種機(jī)理進(jìn)行耦合、簡化。對機(jī)理進(jìn)行耦合時(shí)，兩者均有的基元反應(yīng)，僅保留其中一個(gè)基元反應(yīng)，并根據(jù)目標(biāo)參數(shù)剔除與耦合機(jī)理相關(guān)性較小的基元反應(yīng)?；谡`差傳播的直接關(guān)系圖法(directed relation graph with error propagation, DRGEP)[20]消除了由物種減少導(dǎo)致的誤差傳播，并通過敏感性分析法(sensitivity analysis, SA)[21]對保留的物種進(jìn)一步縮減。通過設(shè)定目標(biāo)參數(shù)和誤差值控制簡化過程，以獲得不同精度的骨架機(jī)理，目標(biāo)參數(shù)越少，最終獲得的機(jī)理越精簡，若誤差足夠小時(shí)，簡化機(jī)理將收斂于詳細(xì)機(jī)理。本試驗(yàn)設(shè)定的目標(biāo)參數(shù)為著火延遲時(shí)間，相對誤差設(shè)為10%，通過DRGEPSA方法進(jìn)行機(jī)理簡化，最終得到273個(gè)組分，1 544個(gè)基元反應(yīng)的正庚烷/甲苯機(jī)理，經(jīng)驗(yàn)證，該簡化機(jī)理能較好模擬柴油的燃燒過程，機(jī)理的耦合簡化流程如圖1所示。

圖1 機(jī)理的耦合簡化流程圖Fig.1 Simplified flow chart of mechanism coupling

2 可視化定容燃燒彈實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)搭建了定容燃燒彈可視化平臺，對70%正庚烷+30%甲苯在O2/CO2氛圍下的著火過程進(jìn)行研究，該試驗(yàn)平臺由定容燃燒彈裝置、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、高壓噴油系統(tǒng)、高速攝影系統(tǒng)以及ECU等組成，如圖2所示。

該試驗(yàn)的定容燃燒彈裝置形狀類似圓柱體，有4個(gè)熔融的石英玻璃觀測窗口，視窗有效觀測直徑為100 mm，其內(nèi)部布置有電熱絲，且最大工作壓力為6.0 MPa，有效容積為42 L，能夠滿足試驗(yàn)所需溫度和壓力要求，同時(shí)保證了火焰不會發(fā)生碰壁現(xiàn)象；冷卻循環(huán)系統(tǒng)由背景條件控制柜、水箱、水泵、以及冷卻水管道等組成，實(shí)時(shí)對定容燃燒彈彈體進(jìn)行冷卻降溫；進(jìn)排氣系統(tǒng)由背景條件控制柜、高壓氣瓶、壓力調(diào)節(jié)閥、進(jìn)排氣管道等組成，需手動調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥勻速進(jìn)氣，換工況試驗(yàn)時(shí)需進(jìn)行真空排氣處理；高壓噴油系統(tǒng)由電子控制單元(electronic control unit，ECU)、油箱、油泵和電機(jī)、蓄電池、高壓油軌和噴油器等組成；高速攝影系統(tǒng)由控制計(jì)算機(jī)、高速攝像機(jī)(型號為FASTCAM SA5, Photron )、ECU等組成，捕捉彈體內(nèi)燃料的瞬間著火過程并通過配套軟件進(jìn)行記錄和保存。

試驗(yàn)步驟如下：①進(jìn)行手動進(jìn)氣，同時(shí)進(jìn)行加熱，使環(huán)境壓力和溫度協(xié)同穩(wěn)步上升到試驗(yàn)所需初始壓力和溫度；②將噴油壓力逐漸升高至120 MPa，控制計(jì)算機(jī)通過信號延遲脈沖發(fā)生器，使噴油器和高速攝像機(jī)協(xié)同工作；③當(dāng)定容燃燒彈中的溫度和壓力達(dá)到試驗(yàn)要求時(shí)，啟動高壓噴油系統(tǒng)，同時(shí)控制計(jì)算機(jī)向ECU發(fā)出指令，噴油器開始噴油，高速攝像機(jī)對定容燃燒彈內(nèi)的實(shí)時(shí)火焰燃燒圖像進(jìn)行記錄，在6 ms時(shí)火焰燃燒過程就已經(jīng)完全結(jié)束，故將前60張圖像作為一組數(shù)據(jù)，并傳回控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲存，剩余實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

圖2 定容燃燒彈可視化平臺Fig.2 Visualization platform of constant volume combustion chamber

表1 試驗(yàn)參數(shù)Table 1 Experimental parameters

3 結(jié)果與討論

3.1 著火延遲時(shí)間

著火延遲時(shí)間是著火延遲期的衡量標(biāo)準(zhǔn)，反映出燃料的自燃特性。通常自燃發(fā)生在一定的條件下，當(dāng)系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)速率達(dá)到一個(gè)較高水平，活性分子大量聚集，同時(shí)出現(xiàn)劇烈發(fā)光發(fā)熱的現(xiàn)象，其中OH自由基決定了低溫環(huán)境下系統(tǒng)的活性，故仿真以O(shè)H自由基達(dá)到最大峰值所需要的時(shí)間作為著火發(fā)生的判據(jù)[22]，如圖3所示。

圖4為在初始溫度和壓力分別為850 K和3.0 MPa條件下，70%正庚烷+30%甲苯在4種工況下的著火過程。本試驗(yàn)利用空間集成的自然發(fā)光度來確定著火延遲時(shí)間，將捕獲的第一張亮度圖片作為燃燒的開始，將噴油到燃燒開始之間的時(shí)間間隔定義為著火延遲時(shí)間[23]。通過對火焰照片進(jìn)行濾波降噪處理、Canny邊緣檢測算子處理以及閾值分割處理等圖像處理技術(shù)，將火焰圖像上每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值進(jìn)行獨(dú)立映射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的紅色R、綠色G和藍(lán)色B值，經(jīng)偽色處理的圖像能夠較好地過濾環(huán)境的干擾，突出火焰主體，便于觀測著火時(shí)刻。

圖3 定義著火延遲時(shí)間Fig.3 Define ignition delay time

圖4 70%正庚烷+30%甲苯的著火過程Fig.4 Ignition process of 70%n-heptane+30%toluene

從圖4中發(fā)現(xiàn)，利用空間集成的自然發(fā)光度方法檢測到的第一幅圖像分別出現(xiàn)在2.3、1.7、1.4、1.1 ms處。故認(rèn)為空氣下、40%O2/60%CO2、50%O2/50%CO2和60%O2/40%CO2氛圍下的著火延遲時(shí)間分別為2.3、1.7、1.4、1.1 ms。在空氣氛圍下，燃燒過程中火焰鋒面形狀呈“傘狀”，火焰形狀短而寬，而在O2/CO2氛圍下的火焰呈現(xiàn)“長條狀”，相比空氣氛圍下火焰較長，并且隨著氧氣濃度的增加，最大火焰長度呈現(xiàn)增加的趨勢。

對比O2/CO2和空氣氛圍下的著火過程發(fā)現(xiàn)，在O2/CO2氛圍下，高亮區(qū)域向火焰外焰擴(kuò)散，并且隨著氧氣濃度的增加，火焰表面亮度逐漸增加并且火焰出現(xiàn)位置離噴嘴更近，意味著火焰的高溫區(qū)域位置發(fā)生了變化，造成這種現(xiàn)象的原因是氧氣濃度的增多，使燃料與氧氣的接觸面積更大，燃燒也更加充分，進(jìn)而導(dǎo)致著火延遲時(shí)間大幅縮短。在60%O2/40%CO2環(huán)境中的著火延遲時(shí)間比在空氣環(huán)境中縮短了52.17%。在空氣環(huán)境中，火焰出現(xiàn)更滯后，著火延遲時(shí)間較長，火焰出現(xiàn)在定容燃燒彈的中下部，且亮度最高區(qū)域出現(xiàn)在火焰鋒面處。

對比不同O2/CO2環(huán)境下的著火過程，隨著CO2體積分?jǐn)?shù)的降低，著火延遲時(shí)間逐漸縮短。與50%O2/50%CO2環(huán)境相比，40%O2/60%CO2環(huán)境下著火延遲時(shí)間延長17.65%，而60%O2/40%CO2環(huán)境下著火延遲時(shí)間縮短了21.43%。說明相同體積分?jǐn)?shù)的O2和CO2對著火的促進(jìn)和抑制程度不同，兩者發(fā)生耦合作用。

通過改變O2/CO2的配比，在O2體積分?jǐn)?shù)從30%～65%的變化范圍內(nèi)設(shè)置多組工況，并進(jìn)行著火延遲試驗(yàn)，并運(yùn)用多元線性回歸方程將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與點(diǎn)火延遲時(shí)間相關(guān)聯(lián)，考慮溫度、氣體的濃度、燃料濃度以及環(huán)境密度等因素的耦合影響，從而建立著火延遲時(shí)間模型，其系數(shù)如式(4)所示，著火延遲時(shí)間模型的擬合優(yōu)度R2為0.948 2。

(4)

在O2/CO2環(huán)境下，通過比較著火延遲時(shí)間模型的計(jì)算值與對應(yīng)工況的實(shí)驗(yàn)值，進(jìn)而驗(yàn)證在高濃度CO2氛圍下模型計(jì)算的準(zhǔn)確性。圖5為70%正庚烷+30%甲苯在3種O2/CO2工況下的著火延遲計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的比較，以及Ryan等[17]提出的空氣下著火延遲時(shí)間模型的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的比較。得出70%正庚烷+30%甲苯著火延遲模型再現(xiàn)了負(fù)溫度依賴性，呈現(xiàn)出“S”形的變化規(guī)律，但計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值仍存在一定的誤差，造成誤差的主要原因是由于仿真以O(shè)H自由基達(dá)到峰值定義著火的發(fā)生，而試驗(yàn)是以空間集成的自然發(fā)光度作為著火判據(jù)。取每種工況下十組實(shí)驗(yàn)值的平均值與著火延遲時(shí)間模型的計(jì)算值進(jìn)行對比，在60%O2/40%CO2、50%O2/50%CO2和40%O2/60%CO2環(huán)境下的著火延遲時(shí)間計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值誤差分別為8.18%、5.71%和7.62%，從而驗(yàn)證了模型在O2/CO2環(huán)境下的準(zhǔn)確性。然而，該模型的局限性在于不再適合空氣下的著火延遲時(shí)間計(jì)算。

1 000/T為初始溫度倒數(shù)，其中T為初始溫度，更好地表現(xiàn)著火延遲時(shí)間的負(fù)溫度依賴現(xiàn)象，單位為K-1圖5 著火延遲時(shí)間Fig.5 Ignition delay time

3.2 工況變化對著火延遲時(shí)間的影響

在初始溫度為850 K、壓力為3.0 MPa條件下，隨著O2/CO2混合氣中CO2體積分?jǐn)?shù)的增多，著火延遲時(shí)間延長，同時(shí)對應(yīng)的著火時(shí)刻溫度逐漸降低，如圖6所示?？梢钥闯?，CO2體積分?jǐn)?shù)從43%到60%的變化范圍內(nèi)，著火延遲時(shí)間的增長率逐漸增大，且在55%～60%達(dá)到最大，為18.75%，而當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)繼續(xù)增加，增長率反而下降，60%～70%的增長率為10.53%。增長率出現(xiàn)變化，表明CO2抑制著火的方式發(fā)生了改變，在CO2體積分?jǐn)?shù)從43%到60%的增長的過程中，CO2的熱效應(yīng)逐漸增大，導(dǎo)致溫度下降明顯，是造成著火延遲時(shí)間增長率變大的主要原因，而當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)達(dá)到60%以上時(shí)，CO2的第三體碰撞效率顯著提高，促進(jìn)著火的發(fā)生，造成著火延遲時(shí)間增長率下降。Zhang等[24]和Sabia等[25]研究正庚烷和丙烷的自燃過程，通過數(shù)值模擬，引入虛擬物種，代替CO2的熱效應(yīng)、CO2的第三體碰撞效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，單獨(dú)對某一效應(yīng)進(jìn)行研究，在低溫環(huán)境下的研究結(jié)果與本文結(jié)果一致，即CO2的熱效應(yīng)是影響著火延遲時(shí)間的最主要因素，以及當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定值時(shí)，CO2的第三體碰撞效應(yīng)顯著增強(qiáng)。

圖6 不同工況下的著火延遲時(shí)間Fig.6 Ignition delay time under different working conditions

3.3 敏感性分析

通過動力學(xué)軟件Chemkin對正庚烷/甲苯耦合機(jī)理的各基元反應(yīng)進(jìn)行溫度敏感性分析，以確定影響正庚烷/甲苯著火延遲時(shí)間的重要基元反應(yīng)，如圖7所示，同時(shí)表2列出了影響著火延遲時(shí)間最重要的10個(gè)基元反應(yīng)。這10個(gè)基元反應(yīng)包括了nC7H16的脫氫反應(yīng)、鏈分支反應(yīng)、C7H15OO的異構(gòu)化反應(yīng)和鏈終止反應(yīng)等。

從圖7可以得出，在4種工況下，基元反應(yīng)R13和R43的敏感性系數(shù)均為負(fù)值，這意味著提高它們的反應(yīng)速率，將導(dǎo)致系統(tǒng)溫度降低，抑制著火。另外，基元反應(yīng)R670、R852、R856、R861和R864為過氧烷基的異構(gòu)化反應(yīng)，形成同分異構(gòu)體過氧烴烷基，隨著氧濃度的增大，敏感性系數(shù)也越來越大，并且均為正值，表明提高反應(yīng)速率，系統(tǒng)溫度將升高，促進(jìn)著火的發(fā)生。然而，基元反應(yīng)R15，在空氣和氧氣濃度低時(shí)，敏感性系數(shù)為負(fù)，而當(dāng)O2體積分?jǐn)?shù)達(dá)到60%時(shí)，敏感性系數(shù)為正。一方面，說明在氧氣濃度低時(shí)，基元反應(yīng)R15為H2O2的脫氫反應(yīng)，反應(yīng)吸收大量熱，同時(shí)敏感性系數(shù)為負(fù)，提高反應(yīng)速率，系統(tǒng)溫度降低；另一方面，當(dāng)氧氣濃度大時(shí)，敏感性系數(shù)為正，可用勒夏特列原理進(jìn)行解釋，提高反應(yīng)速率，系統(tǒng)溫度將顯著升高。對于基元應(yīng)R16，在40%CO2/60%O2環(huán)境下，敏感性系數(shù)為負(fù)，說明當(dāng)氧氣濃度較高時(shí)，基元反應(yīng)R15優(yōu)先于反應(yīng)R16進(jìn)行，造成H2O2濃度大幅降低。而在其余3種工況下，敏感性系數(shù)為正，說明H2O2分解成兩個(gè)OH自由基，反應(yīng)釋放大量熱，使系統(tǒng)溫度急劇升高，可當(dāng)作著火發(fā)生的標(biāo)志。然而，在這3種工況下，60% CO2/40% O2和50% CO2/50% O2氛圍下的敏感性系數(shù)遠(yuǎn)大于空氣氛圍下，表明CO2的第三體碰撞效應(yīng)顯著增強(qiáng)，即高溫下，高CO2濃度加速能量的傳遞，導(dǎo)致反應(yīng)進(jìn)程加快。

圖7 4種工況下的各基元反應(yīng)對溫度的敏感性系數(shù)Fig.7 Sensitivity coefficient of each elementary reaction to temperature under four working conditions

表2 影響著火延遲時(shí)間最重要的10個(gè)基元反應(yīng)Table 2 Ten most important elementary reactions affecting the ignition delay time

由溫度的敏感性分析得出，H2O2、HO2和OH自由基與正庚烷/甲苯的著火有較強(qiáng)的相關(guān)性。因此很有必要分析四種不同CO2體積分?jǐn)?shù)下H2O2、HO2和OH自由基的總生成量，如圖8所示?？梢钥闯?，在O2/CO2環(huán)境下，H2O2、HO2和OH自由基的峰值均明顯大于空氣環(huán)境下所達(dá)到的峰值，且時(shí)間顯著縮短。對比圖8(a)和圖8(b)發(fā)現(xiàn)，最大的差異是H2O2從生成到達(dá)到峰值所用的時(shí)間不同，縮短16.67%，但兩者達(dá)到的峰值幾乎保持一致；HO2自由基均是先增加再減少，最后達(dá)到峰值，所用時(shí)間與OH自由基達(dá)到峰值的時(shí)間一致；而隨著CO2體積分?jǐn)?shù)的增加，OH自由基摩爾分?jǐn)?shù)變化明顯，峰值降低了23.10%，且達(dá)到峰值所用的時(shí)間延長了17.78%，從而導(dǎo)致著火發(fā)生滯后。結(jié)果表明高濃度的O2/CO2環(huán)境能顯著縮短著火延遲時(shí)間，而CO2體積分?jǐn)?shù)的增多對H2O2和HO2自由基的生成量影響較小，而對OH自由基生成量的影響較為明顯，進(jìn)而對正庚烷/甲苯的點(diǎn)火起到一定的抑制作用。

圖8 4種工況下OH、HO2、H2O2自由基的摩爾分?jǐn)?shù)Fig.8 Mole fraction of OH, HO2 and H2O2 under four working conditions

4 結(jié)論

(1)所建立的著火延遲模型能夠預(yù)測柴油在高濃度O2/CO2環(huán)境下的著火延遲時(shí)間，且在50%O2/50%CO2、60%O2/40%CO2和40%O2/60%CO2環(huán)境下的著火延遲時(shí)間平均誤差分別為5.71%、8.18%和7.62%。

(2)在本試驗(yàn)條件下，CO2的熱效應(yīng)是造成著火延遲時(shí)間延長的主要原因，同時(shí)當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)大于60%時(shí)，CO2的第三體碰撞效應(yīng)對著火發(fā)生的促進(jìn)作用明顯增強(qiáng)。