专利摘要
专利摘要
本发明公开了一种F‑T柴油表征燃料骨架机理模型构建方法，该方法包括：第一步，分析F‑T组分结构建立以正十四烷和标准异辛烷构成的双组分表征燃料；第二步，对正十四烷详细机理进行敏感性分析、主要反应路径分析和反应速率分析，提取主要反应；第三步，对详细机理进行包含误差分析的直接关系图法简化；第四步，根据简化结果和分析结果构建正十四烷骨架机理模型，优化反应速率参数；第五步，结合一个异辛烷大分子子机理构建表征燃料骨架机理。本发明构建的模型规模较小，能准确预测燃料滞燃期、主要组分浓度变化、火焰传播速度和放热率，能直接用于CFD模拟计算。
权利要求
1.一种F-T柴油表征燃料骨架机理模型构建方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，构建F-T柴油表征燃料
选用正十四烷和标准异辛烷的混合物表征F-T柴油的性质，构建双燃料F-T柴油表征燃料，确定在表征燃料中，正十四烷为72%，异辛烷为28%；
第二步，构建正十四烷骨架机理模型
（1）、对详细正十四烷机理进行敏感性分析和反应路径分析，提取正十四烷脱氢反应路径；
（2）、利用包含误差分析的直接关系图法对正十四烷详细机理进行简化，确定C
（3）、基于简化结果和分析结果，构建正十四烷骨架机理模型中大分子结构分解C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
O
C
C
C
C
C
C
C
C
PC
NC
NC
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
CH
CH
CH
CH
（4）、最后，在步骤（3）的基础上，结合现有的CH
第三步，在正十四烷骨架机理模型的基础上，结合现有的异辛烷大分子机理部分，构建出最终的F-T表征燃料骨架机理模型。
说明书
技术领域
本发明属于燃烧数值模拟技术领域，具体为一种F-T柴油表征燃料骨架机理模型的构建方法。
背景技术
为应对能源危机及环境保护压力，新型代用燃料成为内燃机领域研究重要课题。煤制F-T柴油作为一种实现煤炭资源在发动机上清洁利用的最佳途径，能够有效降低内燃机使用过程中的污染物排放，同时能降低我国对于石油资源的需求。为深入了解F-T柴油燃烧机理，分析F-T柴油燃烧过程，多维CFD数值计算分析是重要手段，这就要求构建合理的F-T柴油化学动力学模型。
发明内容
本发明目的在于构建一种适用于多维CFD数值计算F-T柴油表征燃料骨架机理模型，为研究F-T柴油燃烧过程奠定基础。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种F-T柴油表征燃料骨架机理模型构建方法，包括如下步骤：
第一步，构建F-T柴油表征燃料
根据目标F-T柴油中正构烷烃和异构烷烃的含量，确定表征燃料的大致组分比例，要求表征燃料的十六烷值与质量C/H比与实际燃料保持一致；通过计算，选用正十四烷和标准异辛烷的混合物能较好表征F-T柴油的性质，构建双组分F-T柴油表征燃料。确保表征燃料能准确重现目标燃料的十六烷值和质量C/H比。其中，表征燃料的十六烷值依据线性混合原理得出，在保证C/H比基本一致的前提下确定相应组分比例。
根据F-T柴油实际燃料的组分结构及物理化学特性，利用正十四烷作为实际燃料中的正烷烃的替代物，利用标准异辛烷作为实际燃料中异构烷烃的替代物。表征燃料需要很好的重现F-T柴油主要性质，包含质量C/H、十六烷值等。最终确定以72%正十四烷和28%标准异辛烷构成双组分表征燃料，其中表征燃料的十六烷值约为72.04，质量C/H比约为5.525。
第二步，构建正十四烷骨架机理模型
（1）、对正十四烷机理进行敏感性分析和主要反应路径分析，提取正十四烷主要脱氢反应路径，其中C14H30主要与O2 、OH、H和HO2进行脱氢反应。
（2）、利用包含误差分析的直接关系图法对正十四烷详细机理进行简化，确定C14H30脱氢后的主要氧化路径，提取主要的C2-C3反应，主要反应物质有：C3H7，C3H6，C3H5，C3H5O，C3H4，C2H6，C2H5，C2H5O，C2H4，C2H3，C2H2，CH2CHO，CH2CO等。
（3）、基于简化结果和分析结果，构建正十四烷骨架机理模型中大分子结构主要反应路径如下：
C14H30+H=C14H29+H2
C14H30+OH=C14H29+H2O
C14H30+O=C14H29+OH
C14H30+HO2=C14H29+H2O2
C14H30+CH3=C14H29+CH4
C14H30+O2=C14H29+HO2
C14H30+C2H3=C14H29+C2H4
C14H29O2=C14H29+O2
C14H29+O2=C14H28+HO2
C14H29=>2C3H6+C2H5+3C2H4
C8H16+C6H13=C14H29
C14H28+O2=>2C3H6+2C2H4+C2H5+CH2O+HCO
C14H28=C7H13+C7H15
C7H13<=>C2H2+C5H11
C14H29O2=C14OOH
C14H28OOH + O2= O2C14H28OOH
O2C14H28OOH=C14KET+OH
C14KET=OH+C4H9CHO+C7H15COCH2
C8H16+OH=CH2O+C7H15
C6H13+O = C5H11+CH2O
C4H9CHO+O=C4H9CO+OH
C4H9CO=PC4H9+CO
C7H15COCH2=C7H15+CH2CO
C7H15=C5H11+C2H4
C5H11=C2H4+NC3H7
PC4H9=C2H5+C2H4
NC3H7=C2H4+CH3
NC3H7=C3H6+H
C3H6+OH=C3H5-A+H2O
C3H6+H=C3H5-A+H2
C2H3+CH3(+M) =C3H6(+M)
C3H6+CH3=C3H5-A+CH4
C3H5-A+HO2=C3H5O+OH
C3H5O=C2H3+CH2O
C3H5-A+O2=C3H4-A+HO2
C3H5-A=C2H2+CH3
C3H4-A+O=C2H4+CO
C3H4-A+OH=C2H3+CH2O
C3H4-A+HO2=C2H4+CO+OH
C2H5+H=C2H4+H2
C2H5+O2=C2H4+HO2
C2H5+CH3=CH4+C2H4
C2H5+C2H3=C2H4+C2H4
C2H5+HO2=C2H5O+OH
C2H5O+M=CH3+CH2O+M
C2H4+C2H4 =C2H5+C2H3
C2H4+OH=CH2O+CH3
C2H4+OH=C2H3+H2O
C2H4(+M) =C2H2+H2(+M)
C2H3+O2=CH2O+HCO
C2H3+O2=CH2CHO+O
C2H3+O2=C2H2+HO2
C2H3+H=C2H2+H2
C2H2+H(+M) =C2H3(+M)
C2H2+CH3=C3H4-A+H
C2H2+OH=CH2CO+H
C2H2+OH=CH2CO+H
CH2CHO(+M) =CH2CO+H(+M)
CH2CHO(+M) =CH3+CO(+M)
CH2CHO+O2=CH2CO+HO2
CH2CO+H=CH3+CO；
（4）、最后，在步骤（3）的基础上，结合（Klippenstein等人改进的）CH3OH机理，构建正十四烷骨架机理模型；
第三步，在正十四烷骨架机理模型的基础上，结合（Liu等人构建的PRF机理中的）异辛烷大分子机理部分，构建出最终的F-T表征燃料骨架机理模型。
本发明提出了一种构建F-T柴油表征燃料骨架机理模型的方法，并构建一个F-T柴油表征燃料骨架机理。该方法包括：第一步，分析F-T组分结构建立以正十四烷和标准异辛烷构成的双组分表征燃料；第二步，对正十四烷详细机理进行敏感性分析、主要反应路径分析和反应速率分析，提取主要反应；第三步，对详细机理进行包含误差分析的直接关系图法简化；第四步，根据简化结果和分析结果构建正十四烷骨架机理模型；第五步，结合一个异辛烷大分子子机理构建F-T柴油表征燃料骨架机理模型。经验证，该模型在宽广工况下较好的预测正十四烷及F-T柴油的氧化性质，尤其是激波管中的滞燃期，射流搅拌器中的组分消耗过程及层流火焰传播速度，同时，机理规模较小，能够同CFD计算结合良好的预测柴油机燃用F-T柴油时的性能。
本发明设计合理，构建的模型规模较小，能准确预测燃料滞燃期、主要组分浓度变化、火焰传播速度和放热率，能直接用于CFD模拟计算。
附图说明
图1表示使用本发明方法构建F-T柴油表征燃料骨架机理模型的流程图。
图2表示使用本发明方法构建的正十四烷骨架机理氧化过程主要路径图。
图3a表示使用本发明方法构建的正十四烷骨架机理对激波管中滞燃期（在 工况下）的模拟结果（实线为模拟结果，点状符号为实际实验结果）。
图3b表示使用本发明方法构建的正十四烷骨架机理对激波管中滞燃期（在 工况下）的模拟结果（实线为模拟结果，点状符号为实际实验结果）。
图4a表示使用本发明方法构建的在 条件下， 时，正十四烷骨架机理对层流火焰速度的模拟结果（实线为模拟结果，点状符号为实际实验结果）。
图4b表示使用本发明方法构建的在 条件下， 时，正十四烷骨架机理对层流火焰速度的模拟结果（实线为模拟结果，点状符号为实际实验结果）。
图5表示使用本发明方法构建的F-T柴油表征燃料骨架机理对实际发动机缸压模拟结果（实线为模拟结果，虚线为实际试验结果）。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
一种F-T柴油表征燃料骨架机理模型构建方法，使用本方法构建F-T柴油表征燃料骨架模型流程，如图1所示。
第一步，构建F-T柴油表征燃料
根据目标F-T柴油中正构烷烃和异构烷烃的含量，确定表征燃料的大致组分比例。实际F-T柴油是正构烷烃和异构烷烃两类物质的混合物，因此，表征燃料中选用一种正构烷烃作为实际燃油中所有正构烷烃的替代物，选择一种异构烷烃作为所有异构烷烃的替代物。
在构建表征燃料时，要确保表征燃料能准确重现目标燃料的化学性质，尤其是十六烷值和质量C/H比。通过计算，选用正十四烷和标准异辛烷的混合物表征F-T柴油的性质，构建双燃料F-T柴油表征燃料。其中，正十四烷的十六烷值约96，标准异辛烷的十六烷值约为17.5。首先根据实际燃料中正构烷烃和异构烷烃的比例确定表征燃料中正十四烷和异辛烷的大致比例；然后根据线性混合原理计算表征燃料的十六烷值，在保证C/H比基本一致的前提下确定相应组分比例。最终确定在表征燃料中，正十四烷为72%，异辛烷为28%。
表1 F-T柴油表征燃料组成和性质
第二步，构建正十四烷骨架机理模型
（1）、对劳伦斯利弗莫尔国家实验室构建的详细正十四烷机理进行敏感性分析和主要反应路径分析，提取正十四烷主要脱氢反应路径。
（2）、利用包含误差分析的直接关系图法对劳伦斯利弗莫尔国家实验室构建的正十四烷详细机理进行简化，确定C14H30脱氢后的主要氧化路径，提取主要的C2-C3反应。
（3）、基于简化结果和分析结果，构建正十四烷骨架机理模型中大分子结构分解C2-C3分子的主要反应路径如下：
C14H30+H=C14H29+H2
C14H30+OH=C14H29+H2O
C14H30+O=C14H29+OH
C14H30+HO2=C14H29+H2O2
C14H30+CH3=C14H29+CH4
C14H30+O2=C14H29+HO2
C14H30+C2H3=C14H29+C2H4
C14H29O2=C14H29+O2
C14H29+O2=C14H28+HO2
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
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4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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