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低压环境下RP-3航空煤油自燃特性研究 被引量：1
1
作者 张沛 王学辉 +2 位作者 王娟 王丹 汪箭 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期545-550,共6页
开展了低压环境下RP-3航空煤油的自燃特性研究,测试了101 kPa、80 kPa、60 kPa、40 kPa、20 kPa五种压力环境下航空煤油自燃点及着火延迟时间数据。结果表明,随着环境压力降低,自燃点升高,并基于谢苗诺夫热自燃理论,建立了耦合压力参数... 开展了低压环境下RP-3航空煤油的自燃特性研究,测试了101 kPa、80 kPa、60 kPa、40 kPa、20 kPa五种压力环境下航空煤油自燃点及着火延迟时间数据。结果表明,随着环境压力降低,自燃点升高,并基于谢苗诺夫热自燃理论,建立了耦合压力参数的自燃点预测模型。分析了环境压力对着火延迟时间的影响机制,建立了不同环境压力下的着火延迟时间预测模型。分析了GB/T 5332—2007标准在低压环境下测试存在的问题,并提出了相关改进方法。 展开更多
关键词 安全工程 rp-3航空煤油 低压环境 自燃点 着火延迟时间
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RP-3航空煤油/O_(2)预混火焰不稳定性研究
2
作者 王恩庆 饶大为 +3 位作者 刘晓振 王鹏 刘宇 曾文 《滨州学院学报》 2024年第2期13-21,共9页
为获得RP-3航空煤油不稳定燃烧特性,采用定容燃烧实验装置开展初始压力0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa,初始温度420 K、450 K、480 K,当量比1.0~1.7工况下RP 3航空煤油/O_(2)预混火焰层流燃烧特性的实验研究。结果表明:随着初始压力和当量... 为获得RP-3航空煤油不稳定燃烧特性,采用定容燃烧实验装置开展初始压力0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa,初始温度420 K、450 K、480 K,当量比1.0~1.7工况下RP 3航空煤油/O_(2)预混火焰层流燃烧特性的实验研究。结果表明:随着初始压力和当量比增加,火焰锋面明显由光滑变为褶皱,内部出现胞状结构,火焰趋于不稳定。通过分析过渡加速起始半径发现,随着初始温度、初始压力和当量比增加,过渡加速起始半径减小,预混火焰的不稳定现象提前。另外,计算扰动增长率并分析其对火焰稳定性的影响发现,质热扩散作用对火焰稳定性的影响占据主导地位,流体动力学作用其次。进一步研究发现,质热扩散作用主要取决于分子扩散项,随着当量比增加,其值由负向正变化,证明分子扩散作用对预混火焰不稳定影响逐渐增强。 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 不稳定燃烧 过渡加速起始半径 质热扩散作用 流体动力学作用
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高温高压环境下RP-3航空煤油单液滴的加热与蒸发特性研究
3
作者 印晶 梁勇 +3 位作者 张龙飞 薛书勤 刘兵 周致富 《航空科学技术》 2024年第3期55-69,共15页
RP-3航空煤油是当前国内最常用的商用喷气燃料,煤油液滴在航空发动机燃烧室中的蒸发直接影响燃料的雾化效果、空燃混合气的形成和燃烧质量。本文以单个RP-3航空煤油液滴为研究对象,选取正十二烷、2,5-二甲基己烷、甲苯作为替代燃料,提... RP-3航空煤油是当前国内最常用的商用喷气燃料,煤油液滴在航空发动机燃烧室中的蒸发直接影响燃料的雾化效果、空燃混合气的形成和燃烧质量。本文以单个RP-3航空煤油液滴为研究对象,选取正十二烷、2,5-二甲基己烷、甲苯作为替代燃料,提出了一个考虑自然对流效应的高温高压环境下多组分液滴蒸发模型。利用自主搭建的试验装置得到了环境压力为1MPa、环境温度为473~673K下RP-3煤油单液滴在蒸发过程中的液滴直径变化。模型预测结果与试验结果的对比验证了模型的准确性。通过模型预测了不同环境参数下三组分替代物液滴直径、内部温度分布、各组分质量分数分布和液滴寿命等参数的瞬态变化,定量分析了不同高温条件下环境压力对单液滴蒸发特性的影响。结果表明,液相内部的传热传质会影响多组分液滴的蒸发速率,且液相扩散阻力造成了液相内部组分质量分数与温度空间分布的不均匀性。环境压力对RP-3煤油液滴蒸发寿命的影响随环境温度的变化而变化。当环境温度低于正十二烷的临界温度(658.25K)时,液滴寿命与环境压力的关系不是单调的,液滴寿命随环境压力的增加先增后减;而当环境温度超过658.25K时,液滴寿命随环境压力的升高而单调减小。这是因为在高温高压环境中,环境压力的升高能显著增大自然对流传热传质强度,而自然对流超过一定强度时,能明显促进液滴蒸发。上述研究有利于认识液滴内部组分扩散过程,从源头上为未来高性能低污染发动机的优化设计提供依据与参考。 展开更多
关键词 单液滴蒸发 航空发动机 自然对流 rp-3航空煤油 三组分替代
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气态/超临界态RP-3航空煤油喷嘴内部流动可视化研究 被引量：1
4
作者 黎家驹 许全宏 +3 位作者 刘桂桂 李林 薛鑫 惠鑫 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期221-229,共9页
为研究气态/超临界态RP-3航空煤油在喷嘴内部的流动特性,自主设计了模拟喷嘴内部收缩通道的透明试验件,通过阴影法对气态/超临界态RP-3在喷嘴内部的流动过程开展可视化研究,并采用一维流动分析方法对观测结果进行了分析。试验首次获得气... 为研究气态/超临界态RP-3航空煤油在喷嘴内部的流动特性,自主设计了模拟喷嘴内部收缩通道的透明试验件,通过阴影法对气态/超临界态RP-3在喷嘴内部的流动过程开展可视化研究,并采用一维流动分析方法对观测结果进行了分析。试验首次获得气态/超临界态RP-3航空煤油在喷嘴内部的流动结构可视化图像,图像透明区域的形状随着燃油在收缩通道中膨胀而引起的密度变化而改变。结果表明,喷射压力和喷射温度对燃油在喷嘴内部流动特性有显著影响,燃油密度在不同喷射压力和喷射温度工况下沿轴向及径向的变化趋势存在明显差异,因而在可视化图像上展现出不同大小或形状的透明区域。轴向上,燃油密度变化在喷口处最为剧烈,该变化趋势随着喷射温度的降低、喷射压力的升高而增大。径向上,受温度边界层的影响,燃油密度变化在喷嘴壁面处最为剧烈,该变化趋势随着喷射温度的降低而减小;近临界喷射温度下,亚临界喷射温度工况的透明区域沿轴向呈均匀状,超临界喷射温度工况的透明区域沿轴向呈收缩状。 展开更多
关键词 超临界 rp-3航空煤油 可视化 流动结构 喷嘴
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基于化学杂化和官能团相似耦合方法的RP-3航空煤油反应动力学简化模型构建 被引量：1
5
作者 洪聪结 张与阳 +11 位作者 湛昊晨 刘靖 全永凯 惠鑫 徐国强 林宇震 康玉东 周雄 邓远灏 胡二江 黄佐华 张英佳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期137-146,共10页
真实航空燃料通常包含几十至上百种组分,直接构建其化学反应动力学模型十分困难。本文利用官能团相似法(SCFG),结合实测RP-3航空煤油组分比例,提出了RP-3四组分模型替代物。利用流动反应器,获得了温度为550~1150K,压力为0.1 MPa下RP-3... 真实航空燃料通常包含几十至上百种组分,直接构建其化学反应动力学模型十分困难。本文利用官能团相似法(SCFG),结合实测RP-3航空煤油组分比例,提出了RP-3四组分模型替代物。利用流动反应器,获得了温度为550~1150K,压力为0.1 MPa下RP-3热解数据,基于化学杂化方法(Hybrid Chemistry),构建了以真实RP-3为单一原始组分的航空煤油化学反应动力学模型(XJTURP3-2021),模型得到宏观点火延迟、层流火焰速度以及微观组分浓度系统验证。基于误差传递的直接关系图法(DRGEP)和全局敏感性分析(FSSA)对模型进行简化,获得含41种组分、212个基元反应的RP-3简化模型(XJTURP3r-2021)。与详细模型和实验数据对比发现,XJTURP3r-2021能较好地复现热力边界对RP-3基础燃烧特征影响规律,为解决CFD仿真对反应源项初始组分数量约束和计算精度固有矛盾提供新思路。 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 SCFG方法 HyChem方法 机理简化 化学反应动力学模型
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RP-3航空煤油替代燃料及其化学反应动力学模型 被引量：59
6
作者 郑东 于维铭 钟北京 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第4期636-642,共7页
本文提出了40%(摩尔分数,下同)正癸烷、42%正十二烷、13%乙基环己烷和5%对二甲苯的四组分RP-3航空煤油替代燃料模型,并通过实验充分验证了替代燃料模型与实际RP-3航空煤油在理化特性上的相似性.采用对冲火焰实验台架,测量了RP-3航空煤... 本文提出了40%(摩尔分数,下同)正癸烷、42%正十二烷、13%乙基环己烷和5%对二甲苯的四组分RP-3航空煤油替代燃料模型,并通过实验充分验证了替代燃料模型与实际RP-3航空煤油在理化特性上的相似性.采用对冲火焰实验台架,测量了RP-3航空煤油以及四组分替代燃料的层流火焰传播速度.对比结果表明本文提出的替代燃料能够准确描述实际RP-3航空煤油的燃烧速率.进一步发展了包含168组分、1089反应的半详细反应动力学模型,验证结果表明本文机理能够准确预测RP-3航空煤油着火延迟时间和火焰传播速度. 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 替代燃烧 反应机理 火焰传播速度 对冲火焰
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RP-3航空煤油模拟替代燃料的化学反应简化机理 被引量：19
7
作者 曾文 李海霞 +2 位作者 马洪安 梁双 陈保东 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1139-1145,共7页
为了建立能适用航空发动机燃烧过程反应动力学计算的国产RP-3航空煤油的化学反应机理,在化学激波管中对国产RP-3航空煤油的着火特性进行了实验测量,获得了多工况下该航空煤油的着火延迟时间。根据RP-3航空煤油的化学组成及物理特性,提... 为了建立能适用航空发动机燃烧过程反应动力学计算的国产RP-3航空煤油的化学反应机理,在化学激波管中对国产RP-3航空煤油的着火特性进行了实验测量,获得了多工况下该航空煤油的着火延迟时间。根据RP-3航空煤油的化学组成及物理特性,提出了由正癸烷、甲苯与丙基环己烷(体积百分比为0.65/0.1/0.25三种组份组成的模拟替代燃料,并形成了该替代燃料的化学反应详细机理。采用敏感性分析方法,对该详细反应机理进行了简化,形成了该替代燃料的简化反应机理。采用该简化机理对该替代燃料多工况下的着火特性进行了数值模拟,并与实验数据以及详细机理的计算结果进行了对比分析。结果表明,在不同压力与当量比下,RP-3航空煤油着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈直线关系,并且随着火温度、着火压力的升高以及当量比的降低,RP-3航空煤油着火延迟时间逐渐缩短;同时,在各工况下采用该简化机理计算得到的该替代燃料的着火延迟与详细反应机理的计算结果以及RP-3航空煤油着火延迟的实验值吻合良好。 展开更多
关键词 点火特性 rp-3航空煤油 化学反应详细机理 化学反应简化机理 数值计算
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单个RP-3航空煤油液滴的超临界蒸发实验研究 被引量：11
8
作者 周舟 范玮 +2 位作者 靳乐 张晋 申帅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1422-1430,共9页
目前以航空发动机为背景的针对液态碳氢燃料的超临界蒸发研究很少,鉴于未来高性能航空发动机的研制需求,选取国产RP-3航空煤油为研究对象,对液滴的超临界蒸发进行了研究。分析了蒸发过程中不同环境参数下液滴无量纲直径的平方随时间的... 目前以航空发动机为背景的针对液态碳氢燃料的超临界蒸发研究很少,鉴于未来高性能航空发动机的研制需求,选取国产RP-3航空煤油为研究对象,对液滴的超临界蒸发进行了研究。分析了蒸发过程中不同环境参数下液滴无量纲直径的平方随时间的变化规律,实验结果表明超临界蒸发与常规亚临界蒸发特性存在很大的差异;根据实验结果绘制了液滴蒸发时间随环境参数变化的曲线图,并分析了蒸发过程中不稳定度的变化规律,发现在不同的温度范围内环境压力对液滴蒸发时间的影响规律是截然不同的,同时不稳定度Bi随环境温度及压力的升高而增大;对不同工况下液滴的瞬态蒸发常数以及平均蒸发常数进行了定量计算,分析认为影响液滴蒸发常数的两个主要因素是环境温度和环境压力,且后者占主导地位。 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 超临界蒸发 蒸发常数 环境参数
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RP-3航空煤油着火特性的影响因素分析 被引量：9
9
作者 马洪安 解茂昭 +1 位作者 曾文 陈保东 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期306-313,共8页
为了获得RP-3航空煤油着火特性的实验数据，建立该燃料的化学反应动力学模型，在化学激波管中利用反射激波点火，采用壁面压力与OH自发光作为着火指示信号，对RP-3航空煤油/氧气/氩气混合气在着火温度范围为1100~1600K，压力分别为0.1，... 为了获得RP-3航空煤油着火特性的实验数据，建立该燃料的化学反应动力学模型，在化学激波管中利用反射激波点火，采用壁面压力与OH自发光作为着火指示信号，对RP-3航空煤油/氧气/氩气混合气在着火温度范围为1100~1600K，压力分别为0.1，0.2与0.3MPa，当量比分别为0.5，1.0与1.5，燃料摩尔分数分别为0.25%，0.5%与0.75%时的着火延迟时间进行了实验测量；分析了着火温度、压力、当量比以及燃料摩尔分数等对混合气着火延迟时间的影响，拟合得到了上述工况下混合气着火延迟时间的Arrhenius的关系式，并与相关实验结果进行了对比分析。结果表明，在不同压力或不同当量比下，混合气着火延迟时间的对数与着火温度呈直线关系；随着着火温度、压力与燃料摩尔分数的升高以及当量比的降低，混合气的着火延迟时间逐渐缩短。 展开更多
关键词 着火延迟时间 rp-3航空煤油 实验研究 影响因素
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液滴初始温度对RP-3航空煤油超临界蒸发特性的影响 被引量：7
10
作者 靳乐 范玮 +2 位作者 周舟 张晋 申帅 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期269-275,共7页
以超临界环境中RP-3航空煤油的悬停液滴为研究对象,实验研究了其在超临界温度下的蒸发特性受液滴初始温度的影响.通过分析不同初始温度下液滴的无量纲直径的平方、瞬态蒸发常数、液滴寿命和热膨胀率等参数的变化规律后发现,较高初始温... 以超临界环境中RP-3航空煤油的悬停液滴为研究对象,实验研究了其在超临界温度下的蒸发特性受液滴初始温度的影响.通过分析不同初始温度下液滴的无量纲直径的平方、瞬态蒸发常数、液滴寿命和热膨胀率等参数的变化规律后发现,较高初始温度的液滴主要通过缩短初始加热时间来提高蒸发效率,当液滴初始温度从293.8,K升高至373.1,K时,3种不同环境压力下的液滴蒸发时间分别降低了31.55%,、32.25%,和34.73%,.此外,还发现液滴的初始温度越高,其出现超临界散射光斑时的液滴直径越大,出现时间越早. 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 超临界 蒸发 初始温度
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氢气添加对RP-3航空煤油着火特性的影响 被引量：7
11
作者 刘宇 曾文 +1 位作者 马洪安 陈保东 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1742-1751,共10页
为了揭示可燃小分子气体H2添加对RP-3航空煤油着火特性的影响,采用激波管实验装置对RP-3航空煤油的着火特性进行了实验测量,获得了多工况下RP-3航空煤油的着火延迟时间。以RP-3航空煤油的正癸烷、甲苯和丙基环己烷三组分模拟替代燃料的... 为了揭示可燃小分子气体H2添加对RP-3航空煤油着火特性的影响,采用激波管实验装置对RP-3航空煤油的着火特性进行了实验测量,获得了多工况下RP-3航空煤油的着火延迟时间。以RP-3航空煤油的正癸烷、甲苯和丙基环己烷三组分模拟替代燃料的燃烧反应机理为基础,构建了RP-3/H2混合燃料的Zeng-Jachimowski燃烧反应机理,并对该机理进行了验证。采用该机理对RP-3/H2混合燃料多工况下的着火延迟时间进行计算与分析,结果表明:Zeng-Jachimowski机理可以较好预测高温条件下RP-3/H2混合气着火特性;当H2添加比小于70%时,着火延迟时间随H2添加缓慢减小,当H2添加比大于90%时,RP-3航空煤油/氢气混合气活性显著提升,着火延迟时间随H2添加急剧减小;通过对H,OH和O活性自由基的浓度及H自由基生成速率ROP分析解释了H2添加对RP-3航空煤油着火延迟时间的非线性影响。 展开更多
关键词 氢气 rp-3航空煤油 反应机理 着火延迟时间 活性自由基
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RP-3航空煤油不同替代模型的空化流动特性 被引量：7
12
作者 陈泰然 顾玲燕 +1 位作者 王国玉 黄彪 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期563-571,共9页
为研究RP-3航空煤油空化流动特性,采用GERG-2004方程构建了4种RP-3航空煤油的物理替代模型并给出其主要物性参数,对收缩扩张流道内航空煤油替代模型、正十二烷(C12H26)和水体的空化流动进行了数值计算研究,计算时考虑了饱和蒸汽压修正... 为研究RP-3航空煤油空化流动特性,采用GERG-2004方程构建了4种RP-3航空煤油的物理替代模型并给出其主要物性参数,对收缩扩张流道内航空煤油替代模型、正十二烷(C12H26)和水体的空化流动进行了数值计算研究,计算时考虑了饱和蒸汽压修正及航空煤油物性参数随流场温度变化。结果表明:由45%正十二烷、25%正十烷、5%辛烷、5%甲基环己烷和20%甲苯(摩尔比)组成的替代模型能够较好拟合RP-3的物质属性,可用来替代RP-3进行空化流动计算。常温下航空煤油的初生空化数小于水体,相同空化数下(σ=1.5),水体的空穴长度约为航空煤油的1.4倍,航空煤油的空化强度更弱,液汽交界面较模糊。随着温度的升高,航空煤油空化热力学效应增强,但其在煤油泵工作温度区域内空化热力学效应不显著,在煤油泵空化性能预测时可以忽略煤油空化热力学效应的影响。 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 替代模型 空化流动 计算流体力学
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H2/RP-3航空煤油混合燃料着火特性研究 被引量：5
13
作者 陈潇潇 刘宇 +2 位作者 曾文 马洪安 陈保东 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第26期127-134,共8页
实现碳氢燃料的快速点火与稳定燃烧是超燃冲压发动机研制过程中必须解决的关键问题。在航空煤油中添加乙醇燃料,利用乙醇热分解得到氢气等可燃小分子气体来改善燃烧过程是达到促进航空煤油着火与燃烧稳定的有效手段。选取正癸烷、甲苯... 实现碳氢燃料的快速点火与稳定燃烧是超燃冲压发动机研制过程中必须解决的关键问题。在航空煤油中添加乙醇燃料,利用乙醇热分解得到氢气等可燃小分子气体来改善燃烧过程是达到促进航空煤油着火与燃烧稳定的有效手段。选取正癸烷、甲苯、丙基环己烷三组份混合燃料作为RP-3航空煤油的模拟替代燃料,构建了其燃烧反应机理;并对该机理进行了验证。为揭示氢气对RP-3航空煤油着火特性的影响,构建了RP-3航空煤油/氢气混合燃料的燃烧反应机理;并对该机理进行了验证。同时,采用该燃烧反应机理分析了多工况下掺氢比对RP-3航空煤油着火特性的影响。结果表明,采用正癸烷、甲苯、丙基环己烷三组份混合燃料的燃烧反应机理计算得到的着火延迟时间与相应工况下RP-3航空煤油着火延迟时间的试验数据吻合良好;多工况下氢气添加能够提升RP-3航空煤油/氢气混合气活性,缩短着火延迟时间,促进燃料着火;同时,随着混合气中掺氢比的升高,混合气的着火延迟时间逐渐缩短。 展开更多
关键词 氢气 rp-3航空煤油 燃烧反应机理 着火延迟时间 掺氢比
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不锈钢表面氧化对RP-3航空煤油热氧化结焦的影响 被引量：10
14
作者 金迪 徐国强 +1 位作者 王英杰 邓宏武 《航空发动机》 2010年第1期34-37,共4页
将未经氧化及在高温加热炉中进行预氧化的同种不锈钢薄片浸泡于600mLRP-3航空煤油中,在5MPa压力下将RP-3航空煤油升温至400℃,尔后空冷至常温,利用差重法测量不锈钢薄片表面结焦量。实验研究了静态RP-3航空煤油在不锈钢挂片表面的热氧... 将未经氧化及在高温加热炉中进行预氧化的同种不锈钢薄片浸泡于600mLRP-3航空煤油中,在5MPa压力下将RP-3航空煤油升温至400℃,尔后空冷至常温,利用差重法测量不锈钢薄片表面结焦量。实验研究了静态RP-3航空煤油在不锈钢挂片表面的热氧化结焦情况,分析了材料表面氧化层对煤油热氧化结焦的抑制作用;研究表明,表面氧化处理对不锈钢表面结焦有抑制作用,并且抑制作用随着材料表面氧化程度的加深而加强。 展开更多
关键词 表面氧化 rp-3航空煤油 结焦 不锈钢 热氧化
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RP-3航空煤油及其替代物液滴低压着火特性 被引量：1
15
作者 章洪涛 何勇 +2 位作者 张金成 王智化 岑可法 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期297-303,共7页
使用飞滴法对低压环境下RP-3航空煤油以及其二元替代物(体积分数80%的正癸烷和20%的1,2,4-三甲基苯)液滴的着火特性进行研究.液滴通过储油罐以及高温控压炉内的气压差推进并由平口针头产生,液滴在炉内自发着火并由高速相机记录其着火过... 使用飞滴法对低压环境下RP-3航空煤油以及其二元替代物(体积分数80%的正癸烷和20%的1,2,4-三甲基苯)液滴的着火特性进行研究.液滴通过储油罐以及高温控压炉内的气压差推进并由平口针头产生,液滴在炉内自发着火并由高速相机记录其着火过程.实验结果表明,随着环境压力的降低,液滴的着火延迟时间呈指数型增加,而环境温度的增加会拓展RP-3煤油液滴的可燃压力极限,并缩短液滴的着火延迟时间,本文通过拟合获得液滴的着火延迟时间与压力及温度的关系式.液滴着火后,火焰增长率随着环境压力的降低而降低,火焰形态由半包火焰向尾部火焰转变.通过对比1100K环境下RP-3及二组分替代物液滴的着火过程,可发现两者的着火延迟时间随压力发展的趋势接近,但替代物由于缺乏大分子组分而更易着火,所以此二元替代物无法准确地预测RP-3航空煤油的着火过程. 展开更多
关键词 低压 着火特性 rp-3航空煤油 液滴燃烧 替代物
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一种RP-3航空煤油的三组分替代燃料简化机理构建与验证 被引量：8
16
作者 陈登炳 刘云鹏 +2 位作者 方文 李井华 颜应文 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期691-698,共8页
对RP-3航空煤油三组分替代燃料(质量分数分别为73%的正十二烷、14.7%的1,3,5-三甲基环己烷和12.3%的正丙基苯)半详细化学反应动力学模型进行简化和验证,旨在获得可应用于工程计算且精度合理的三组分替代燃料简化机理。三组分替代燃料半... 对RP-3航空煤油三组分替代燃料(质量分数分别为73%的正十二烷、14.7%的1,3,5-三甲基环己烷和12.3%的正丙基苯)半详细化学反应动力学模型进行简化和验证,旨在获得可应用于工程计算且精度合理的三组分替代燃料简化机理。三组分替代燃料半详细化学反应动力学模型包含有257组分和874步基元反应。第一步采用直接关系图法(Directed relation graph,DRG)构建了109组分423步基元反应;第二步是在第一步的结果上采用基于误差传播的DRG方法 (Directed relation graph basedon error propagation,DRGEP)和计算奇异摄动法(Computational singular perturbation,CSP),构建了84组分271步基元反应;最后采用路径分析法在常压高温条件下分析其燃烧路径,对比详细机理和第二步的简化机理,去除不重要的反应路径(在本文工况中化学反应速率很小的基元反应)或者补入被前两步简化方法删减错的重要路径。最终获得的适合常压高温燃烧的三组分替代燃料简化机理为59组分和158步基元反应。结合RP-3煤油点火延迟时间和层流火焰速度等试验数据对三组分替代燃料简化机理进行了验证,结果表明,本文获得的三组分替代燃料简化机理数值计算结果与试验数据较吻合。最后,为了验证三组分替代燃料简化机理工程实用性,以本生灯预混燃烧火焰为物理模型,利用三组分替代燃料简化机理对以航空煤油为燃料的本生灯预混预蒸发燃烧进行了数值模拟,计算结果表明,该简化机理数值计算结果与试验数据吻合,且计算时间能在工程应用可接受范围内,因此说明本文获得简化机理组分和反应步数合理,计算精度较为准确。 展开更多
关键词 三组分替代燃料 rp-3航空煤油 点火延迟 层流火焰速度 简化机理 预混预蒸发燃烧
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RP-3航空煤油模拟替代燃料的着火延迟特性 被引量：4
17
作者 刘靖 胡二江 +1 位作者 黄佐华 曾文 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期467-473,共7页
为了获得一种新的国产RP-3航空煤油模拟替代燃料的着火延迟特性,在化学激波管中完成了初始压力分别为0.1MPa与0.3MPa,当量比分别为0.5,1.0与1.5,着火温度为1000~1700K条件下该模拟替代燃料着火延迟时间的试验测试,分析了初始压力与当量... 为了获得一种新的国产RP-3航空煤油模拟替代燃料的着火延迟特性,在化学激波管中完成了初始压力分别为0.1MPa与0.3MPa,当量比分别为0.5,1.0与1.5,着火温度为1000~1700K条件下该模拟替代燃料着火延迟时间的试验测试,分析了初始压力与当量比对该模拟替代燃料着火延迟时间的影响规律,并与相应工况条件下RP-3航空煤油的着火延迟特性进行了对比分析。结果表明,不同工况条件下,该模拟替代燃料的着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈线性关系;其着火延迟时间随当量比的降低或着火温度、初始压力的升高逐渐缩短;相同工况条件下,该模拟替代燃料的着火延迟时间与RP-3航空煤油的着火延迟时间吻合较好。 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 模拟替代燃料 点火延迟时间 化学激波管 影响因素
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典型管路RP-3航空煤油热氧化结焦特性试验研究 被引量：2
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作者 杨治 张净玉 +2 位作者 姬鹏飞 骆东 何小民 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2374-2381,共8页
为了研究国产RP-3航空煤油在复杂油路内的热氧化结焦特性,结合航空发动机燃烧室燃油喷嘴内部典型油路结构特点,针对直管、螺旋管和L形弯管三种结构油路,基于恒定环境温度的试验方法开展氧化结焦试验研究。研究结果表明:直管的沿程结焦... 为了研究国产RP-3航空煤油在复杂油路内的热氧化结焦特性,结合航空发动机燃烧室燃油喷嘴内部典型油路结构特点,针对直管、螺旋管和L形弯管三种结构油路,基于恒定环境温度的试验方法开展氧化结焦试验研究。研究结果表明:直管的沿程结焦量呈现先增大后减小的形式,其峰值出现在直管的中后部;L形弯管的沿程结焦量存在较大幅度的波动,结焦量在试验件弯曲段整体保持较高的水平,结焦峰值位置相较直管提前出现;螺旋管的沿程结焦量分布表现为明显的双峰值形式。三种油路中,螺旋管的单位面积结焦量最大,在燃油进口速度为2m/s时,其值约是L形弯管的3.46倍,直管的单位面积结焦量最小。 展开更多
关键词 航空发动机 rp-3航空煤油 燃油喷嘴 热氧化结焦 典型管路
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RP-3航空煤油高温骨架机理构建及验证 被引量：3
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作者 杨墨 王静波 李象远 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期106-112,共7页
依据RP-3航空煤油的成分,考虑平均分子量及碳氢摩尔比等性质,本文提出其三组分替代燃料模型,其中正癸烷74.24%、1,3,5-三甲基环己烷14.11%和正丙基苯11.65%(质量分数)。采用机理生成程序ReaxGen得到详细化学反应机理;采用机理简化程序Re... 依据RP-3航空煤油的成分,考虑平均分子量及碳氢摩尔比等性质,本文提出其三组分替代燃料模型,其中正癸烷74.24%、1,3,5-三甲基环己烷14.11%和正丙基苯11.65%(质量分数)。采用机理生成程序ReaxGen得到详细化学反应机理;采用机理简化程序ReaxRed,运用直接关系图法与主成分分析法获得高温骨架机理(79物种,311反应)。该机理针对多个工况进行了点火延迟时间与层流火焰速度的验证,能较好地预测实验结果。路径分析结果表明高温下替代燃料通过氢提取反应、单分子裂解反应及β-断键反应消耗。敏感性分析表明高温点火过程由多种小分子自由基(H、CHO、C2H3等)的氧化及分解反应和大分子燃料的氢提取反应控制;影响火焰传播过程的关键反应来源于C0-C3的小分子核心机理。本文所提出的这个尺寸较小但精度较高的骨架机理可用于发动机燃烧过程的高保真数值模拟。 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 替代燃料 骨架机理 点火延迟时间 层流火焰速度
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强点火条件下RP-3航空煤油燃爆特性实验研究 被引量：2
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作者 毛浩清 黄炜超 +1 位作者 李斌 解立峰 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期148-155,共8页
为进一步探究影响RP-3航空煤油燃爆特性参数的因素,在内径为200mm、高度为5 400mm的立式激波管中,采用强点火方式,测定了其在不同浓度下的临界起爆能以及不同起爆能量、浓度当量比、喷雾压力下RP-3航空煤油的爆速和爆压。实验结果表明:... 为进一步探究影响RP-3航空煤油燃爆特性参数的因素,在内径为200mm、高度为5 400mm的立式激波管中,采用强点火方式,测定了其在不同浓度下的临界起爆能以及不同起爆能量、浓度当量比、喷雾压力下RP-3航空煤油的爆速和爆压。实验结果表明:航空煤油的临界起爆能随浓度当量比的增加先急剧降低,达到最小值后又缓慢上升,基本呈"L"形变化;在喷雾压力为0.20~0.60MPa、同一浓度条件下,RP-3航空煤油的爆速、爆压随喷雾压力的变化曲线呈倒"U"形;随着起爆能量升高,爆速、爆压均呈直线上升趋势,并且当起爆能量小于1.68MJ/m^2时,煤油未达到直接爆轰状态;燃料的爆速、爆压随浓度当量比的增加先上升后下降,其变化趋势也基本呈倒"U"形。 展开更多
关键词 rp-3航空煤油 立式激波管 强点火 临界起爆能 爆速 爆压
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