摘要
基于蒸馏馏分的燃料设计对于推进燃料开发和优化燃烧系统至关重要。然而，全范围燃料的化学多样性和广泛的沸点分布给动力学建模带来了重大挑战。在这项研究中，开发了一种考虑挥发性的多组分动力学机制，用于模拟柴油发动机中各种蒸馏馏分的燃烧过程。该机制包含261个物种和860个反应。与主要针对单一燃料或狭窄蒸馏范围设计的传统替代机制不同，所提出的框架同时考虑了主要烃类、点火质量和全范围燃料的沸点分布。替代物包括正戊烷、正庚烷、正癸烷、正十二烷、正十六烷、庚基壬烷、1-甲基萘、异辛烷、甲基环己烷、十二烷、甲苯、四氢化萘和1,2,4-三甲基苯。选择这些成分是为了再现目标燃料馏分的分子结构、点火特性和蒸馏行为。通过对甲苯子机制进行针对性的改进，使用了更新后的氢提取和苯基自由基氧化反应，并采取了一个以燃料为导向的五阶段优化策略，包括基于反应路径的优化、DRGEP优化、异构体简化、敏感性/ROP优化以及有针对性的速率优化。最终得到的机制能够合理预测纯组分、替代燃料以及实际汽油、喷气和柴油燃料的点火延迟、层流火焰速度和物种分布。结合三维CFD模型，该简化后的机制还能够再现柴油发动机在500和800转/分钟转速下，以及在所研究的进气温度范围内的主要燃烧阶段、压力上升过程和气缸内压力峰值。尽管在低温/负温度系数区间以及峰值表观热释放率的定量预测方面仍存在差异，但该机制为将全范围燃料的蒸馏特性与化学反应性和发动机级别的燃烧行为联系起来提供了一个统一且实用的框架。因此，它为设计适用于极端环境下的定制燃料奠定了基础。
