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为解决航空业对传统化石燃料依赖及生物质航空燃料（bio - jet fuel）燃烧特性研究不足的问题，研究人员测量其层流火焰速度（LFVs）和点火延迟时间（IDTs），开发替代燃料并构建反应机制。结果表明二者变化规律与传统航空煤油相似，该研究为其应用提供理论依据。
在当今世界，随着全球经济的飞速发展，人们对能源的需求与日俱增。航空运输作为交通运输领域的重要分支，发展速度远超其他运输方式，并且在未来仍有持续快速增长的趋势。这使得航空业对石油的需求急剧攀升，然而，地球上化石燃料的储量却十分有限，这一矛盾给社会发展带来了巨大的挑战。与此同时，传统航空燃料燃烧产生的大量碳排放，对环境造成了严重的影响，如何实现航空业的可持续发展，成为了亟待解决的难题。生物质航空燃料作为一种极具潜力的替代能源，逐渐走进了科研人员的视野。它来源于生物质，如农作物、木材、植物纤维等，在减少对有限化石燃料依赖方面具有重要意义。而且，从理论上讲，其燃烧释放的碳能够被原材料生长过程中吸收的碳所平衡，具备降低碳排放的潜力。但目前，人们对生物质航空燃料的点火和燃烧特性了解还十分有限，与之相关的化学反应机制研究也较为匮乏，这严重阻碍了其在实际中的广泛应用。
为了攻克这些难题，来自 [未知研究机构] 的研究人员开展了一项深入的研究，相关成果发表在《Fuel》杂志上。他们旨在全面探究生物质航空燃料的层流燃烧和点火性能，为其在实际燃烧和热系统中的应用提供坚实的理论基础。
研究人员在本次研究中运用了多种关键技术方法。他们使用了恒容燃烧反应器（CVCR）来测量生物质航空燃料的层流火焰速度（LFVs），该系统包含恒容弹、进气、液体燃料喷射、加热、点火、高速摄像和数据采集等多个子系统。同时，利用激波管（ST）来测定点火延迟时间（IDTs）。此外，通过综合考虑生物质航空燃料的组成和关键物理性质，筛选出合适的替代燃料成分；并运用基于反应类的全局敏感性分析方法（RCBGS）、生成速率分析方法（ROP）、解耦方法和遗传算法（GA）构建了简化反应机制。
生物质航空燃料的层流火焰速度研究
研究人员利用 CVCR 测试系统，对生物质航空燃料的 LFVs 展开研究。他们发现，生物质航空燃料的 LFVs 与传统航空煤油随初始条件变化的规律一致。具体而言，随着压力降低或温度升高，生物质航空燃料的 LFVs 会增加；在当量比方面，LFVs 会先随着当量比的增加而升高，之后又会降低。并且在大多数条件下，生物质航空燃料的 LFVs 高于 RP - 3 煤油。这一结果表明，在某些工况下，生物质航空燃料可能具有更高的燃烧效率，为其在航空发动机中的应用提供了更广阔的空间。
生物质航空燃料的点火延迟时间研究
通过激波管实验，研究人员对生物质航空燃料的 IDTs 进行了测量。结果显示，随着温度和压力的上升，或者当量比的降低，生物质航空燃料的 IDTs 会缩短，并且在所有条件下，其 IDTs 都比 RP - 3 煤油更短。这意味着生物质航空燃料在发动机中能够更快地点火，有利于提高发动机的燃烧效率和性能。
替代燃料及反应机制的构建
研究人员根据生物质航空燃料的组成和关键物理性质，开发了一种由 20% 正二十烷、47% 异十六烷和 33% 正辛基苯（摩尔分数）组成的替代燃料。这种替代燃料能够有效地模拟生物质航空燃料的主要物理性质。同时，研究人员还构建了包含 50 种物质和 148 个反应的简化反应机制。经检验，该简化反应机制在大多数条件下预测的 LFVs 和 IDTs 与生物质航空燃料的实验值相近，验证了该机制的可靠性。
敏感性分析
对简化反应机制进行敏感性分析后发现，生物质航空燃料的 LFV 对 C0-C3子机制高度敏感，而 IDT 对燃料相关和小分子物种子机制内的反应表现出强烈的敏感性。这一发现有助于深入理解生物质航空燃料点火和燃烧特性的内在机制，为进一步优化其燃烧性能提供了理论依据。
综上所述，本次研究通过实验测量和模型构建，系统地研究了生物质航空燃料的点火延迟和层流燃烧特性。不仅揭示了其与传统航空煤油在燃烧性能上的异同，还成功开发了替代燃料并构建了反应机制。这些研究成果为生物质航空燃料在实际航空领域的应用提供了关键的理论支持，有助于推动航空业朝着更加绿色、可持续的方向发展。研究人员通过敏感性分析，明确了影响生物质航空燃料燃烧性能的关键因素，为后续改进燃料配方和优化发动机设计指明了方向。未来，有望基于这些研究成果，进一步提升生物质航空燃料的性能，降低其生产成本，加速其在航空业的广泛应用，从而缓解航空业对传统化石燃料的依赖，减少碳排放，为全球环境保护做出积极贡献。
