李宁,赵玉伟,魏衍举,等.聚甲氧基二甲醚–2燃烧动力学模型及试验研究[J].内燃机工程,2024,45(1):98-108.
聚甲氧基二甲醚–2燃烧动力学模型及试验研究
Combustion Kinetic Modeling and Experimental Study of Polyoxymethylene Dimethyl Ethers-2 （PODE2）
DOI：10.13949/j.cnki.nrjgc.2024.01.012
关键词:聚甲氧基二甲醚  化学反应动力学  快速压缩机  燃烧动力学模型
Key Words:polyoxymethylene dimethyl ethers（PODE）  chemical reaction kinetics  rapid compression machine  combustion kinetic model
基金项目:国家自然科学基金项目（52106191，52176128）
作者单位邮编
李宁 西安交通大学 能源与动力工程学院，西安 710049 710049
赵玉伟 空军工程大学 防空反导学院，西安 710051 710051
魏衍举 西安交通大学 能源与动力工程学院，西安 710049 710049
孔祥东 西安交通大学 能源与动力工程学院，西安 710049 710049
余涛 西安交通大学 能源与动力工程学院，西安 710049 710049
武颖韬 西安交通大学 能源与动力工程学院，西安 710049 710049
汤成龙 西安交通大学 能源与动力工程学院，西安 710049 710049
刘圣华 西安交通大学 能源与动力工程学院，西安 710049 710049
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摘要:采用试验研究与动力学建模相结合方法，对聚甲氧基二甲醚-2（polyoxymethylene dimethyl ethers-2， PODE2）的中低温燃烧特性进行了研究。基于二甲氧基甲烷（dimethoxymethane， DMM）详细反应机理，遵循基于反应类的速率准则构建了PODE2详细化学反应动力学机理，并与文献试验数据进行了验证；在快速压缩机试验平台测量了PODE2在温度范围为550~900 K，当量比为0.5、1.0、2.0时着火延迟时间，结合所构建的详细反应机理，对PODE2中低温条件下自着火过程控制因素进行了分析。结果表明，所构建的PODE2反应机理可以很好地再现试验测量的着火延迟时间，对文献中现有的试验数据均能给出合理的预测。PODE2自着火过程呈现明显的两阶段着火现象，没有表现出负温度系数（negative temperature coefficient， NTC）行为；PODE2第一阶段着火延迟时间在低温段随温度呈线性变化，在720~820 K的中温范围内呈“平台”状，几乎不随温度变化。PODE2低温反应活性来自于3个替代性通道，由氧加成反应开启的典型低温链分支反应序列作用被抑制。
Abstract:The combustion characteristics of polyoxymethylene dimethyl ethers-2 （PODE2） at medium and low temperatures were investigated by kinetic modeling and experimental study. Following the rection class-based rate rules， a detailed reaction mechanism for PODE2 was constructed according to the detailed mechanism of dimethoxymethane （DMM）. The PODE2 kinetic mechanism was validated against available literature experimental data. Ignition delay time of PODE2 was measured in a rapid compression machine （RCM） platform in the temperature range of 650~900 K and at the equivalence ratios of 0.5、1.0、2.0. The controlling factors of PODE2 auto-ignition process at medium and low temperatures were analyzed in conjunction with the constructed detailed mechanism. The results show that the constructed PODE2 reaction mechanism can well reproduce the experimentally measured ignition delay time. The PODE2 auto-ignition shows a clear two-stage ignition phenomenon and does not exhibit any negative temperature coefficient （NTC） behaviors. The first-stage ignition delay time of PODE2 varies linearly with temperature in the low temperature range， and shows a plateaus in the mid-temperature range of 720~820 K. The low temperature reactivity of PODE2 is derived from three alternative channels， and the typical low temperature chain branching reaction sequence initiated by the oxygen addition reaction is inhibited.
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