硝酸异丙酯/甲醇/空气混合物层流燃烧速度的数值模拟

摘要

为了探究硝酸异丙酯（isopropyl nitrate,IPN）对甲醇/空气混合物层流预混火焰反应活性的影响，利用Cantera开源动力学软件对IPN/甲醇/空气混合物的层流燃烧速度展开模拟计算，并对主要中间产物的浓度分布和敏感反应进行分析。结果表明：IPN的添加有助于甲醇/空气混合物燃烧时贫燃区活性自由基（H、O、OH等）的增多、HO₂惰性组分的减少、火焰温度的升高及层流燃烧速度的加快。当IPN掺混比例超过10%后，对甲醇层流燃烧速度的促进作用逐渐减弱，富燃区出现抑制影响。纯甲醇/空气混合物中，HCO基的第三体单分子裂解反应（R103:HCO+M=CO+H+M）对层流燃烧速度的敏感性最强。随着IPN添加，在贫燃区中CO+OH=CO₂+H变得更重要，H自由基（R9:H+HO₂=H₂+O₂）和O自由基（R10:HO₂+O=O₂+OH）的消耗反应对反应活性的抑制作用减弱。CH₃O基是连接甲醇和IPN消耗反应路径中的关键中间组分。

关键词

硝酸异丙酯 / 甲醇 / 层流燃烧速度 / Cantera

基金资助

工程热力学教学资源库项目（HHJTXY-2021kczyk069）; 工程热力学一流课程项目（HHJTXY-2023ylkc19）