不同气氛影响甲烷燃烧特性的分子动力学模拟

作     者：赵珉 刘秀婷 张祚炜 朱跃进 ZHAO Min;LIU Xiuting;ZHANG Zuowei;ZHU Yuejin

作者机构：江苏大学能源与动力工程学院镇江212013 北京北方车辆集团北京100072 

出 版 物：《工程热物理学报》 (Journal of Engineering Thermophysics)

年 卷 期：2023年第44卷第5期

页      面：1413-1421页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.11872193) 江苏大学青年骨干教师培育对象项目资助 

主　　题：甲烷 氢气 臭氧 燃烧 ReaxFF-MD 

摘      要：甲烷存在燃烧不完全的问题,可通过与其它燃料掺混以改善燃烧性能。采用反应分子动力学方法,研究了O_(2)/H_(2)与O_(2)/O_(3)不同气氛对甲烷燃烧特性的影响。结果表明,掺混氢气或臭氧均能促进甲烷燃烧,且掺混分子数增多和初始反应温度升高,促进效果均变得明显。相比于掺混氢气,一方面,O_(3)→O_(2)+O产生更多的O自由基,O会与中间产物反应生成OH自由基,另一方面,臭氧可直接和H自由基反应生成OH,因此掺混臭氧可使燃烧系统内OH数量增多。由于OH自由基的活性很强,它可以通过R2反应快速消耗CH_(4),因此,掺混臭氧比氢气更易促进甲烷的燃烧。此外,掺混氢气或臭氧可使得甲烷燃烧路径发生变化,且活化能降低。相关结果可为揭示不同掺混燃料之间的相互作用提供支撑。