CH3OH/NH3混合燃料在反射激波后氧化过程中的多组分演化与温度动力学研究

本综述通过激光吸收光谱技术系统研究了甲醇/氨混合燃料在高温高压条件下的氧化机理，揭示了现有动力学模型在NH3消耗、NO生成路径和混合物反应性预测中的显著差异，为氨混合燃料的低碳燃烧技术提供了关键实验数据与模型优化方向。

　　

Section snippets

Shock tube facility

激波管是研究燃料燃烧的典型均相反应器，广泛应用于燃烧研究。本研究采用内径6.9 cm的激波管，驱动段长2.5 m，被驱动段长5.5 m。氦气作为驱动气体充入驱动段，氩气用于稀释所有测试混合物。铝制隔膜分隔驱动段与被驱动段。一旦驱动段压力达到预定值，隔膜破裂产生激波。

Kinetics models

新发布的十四个动力学模型被选用于模拟混合物3–5的氧化过程。其中Zhang2023、Ronan2022、Wang2021和Li2023模型基于甲醇/氨或乙醇/氨的LBV和IDT实验开发或优化。其余十一个模型虽未经过醇/氨实验验证，但包含详细的氨氧化和氮化学路径。

Results and discussions

本节讨论物种时间历程并与模型预测数据对比。测量的温度曲线见补充材料图S3。图5–图8分别比较了不同初始温度下混合物3–5氧化过程中的CO、CO₂、NH₃和NO时间历程。需注意部分模型（如Glarborg2018）因缺乏甲醇氧化路径而未包含在对比中。

Kinetic analyses

基于上述测量与预测差异，本节进行详细动力学分析以揭示差异成因。计算了各模型对三种条件下50% NH₃消耗时间的预测值及与实测值的相对误差，其均方根误差（RMSE）见补充材料图S4。

Conclusions

本研究测量了?=0.5–1.5条件下CH₃OH/NH₃（1:1）氧化过程中的时间分辨温度、CO、CO₂、NH₃和NO曲线。十四个动力学模型均未能准确预测所有条件下的实验数据，主要差异体现在反应起始时机、物种生成/消耗速率及稳态NO平台值，尤其在NH₃消耗和NO形成过程中。