OH+HO2 及 HO2+HO2 反应速率常数的测量

Research on combustion reaction kinetics is able to reveal the essential law of combustion reaction process. Such research is important for constructing combustion model and promote engine combustion research. Reaction mechanism of large hydrocarbon fuel molecule plays a central role in the micro-mechanism of combustion reaction relevant to engine. H2/O2 combustion process is the basis of the combustion of large hydrocarbon fuel molecules. The OH+HO2 reaction and HO2 self-reaction is the fundamental reaction in the H2/O2 combustion process. In the H2/O2 combustion model, the rate constant of OH+HO2 reaction has the largest uncertainty. Therefore, OH+HO2 reaction and HO2 self-reaction rate investigation is the basis for understanding combustion mechanism of large hydrocarbon fuel molecules. We will combine the high repetition rate laser induced fluorescence technique with cavity ring down method to monitor time dependent concentration of OH and HO2 radicals, further obtain the rate constant of reaction mentioned above. We will tightly collaborate with theoretical coworkers to construct more precise combustion model, further shed light on the controllable combustion technique in engine.

对燃烧反应动力学的研究能够揭示燃烧反应过程中的本质规律，并进一步对于构建燃烧模型以及提升发动机基础燃烧研究水平有重要意义。在发动机相关的燃烧反应微观机制中，大分子碳氢燃料的反应机理是核心问题之一。氢气的氧化是大分子碳氢燃料的氧化过程的基础，OH+HO2以及HO2+HO2自由基的反应在氢气氧化反应模型中占有相当重要的地位，且在该模型中OH+HO2反应的速率常数具有最大的不确定度。因此，对OH+HO2以及HO2+HO2自由基反应的研究对我们深入理解大分子碳氢燃料反应机理有重要意义。我们的实验将运用高重复频率激光诱导荧光以及光腔衰荡光谱方法对OH及HO2自由基的浓度进行测量，获得自由基浓度随时间变化的关系，进而获得上述反应的速率常数信息。通过与理论合作者的密切合作，构建更为精确的关于上述反应的动力学模型，进一步为发动机可控燃烧技术的发展提供理论支撑。

对燃烧反应动力学的研究能够揭示燃烧反应过程中的本质规律，并进一步对于构建燃烧模型以及提升发动机基础燃烧研究水平有重要意义。在发动机相关的燃烧反应微观机制中，大分子碳氢燃料的反应机理是核心问题之一。以二甲醚为例，通常认为低温氧化过程为链分支机制：即在二甲醚的氧化过程中，由OOCH2OCH2OOH母体自由基形成两个高反应性的OH自由基；每个OH自由基又进一步和二甲醚反应，再生成两个OH自由基。由此，OH自由基的浓度呈指数形式增加，即二甲醚的氧化速率呈指数增加。但实际情况下，H迁移异构化，由OOCH2OCH2OOH母体自由基生成第一个OH自由基这一步没有争议；但由HOOCHEOC(=O)H（HPMF）生成第二个OH自由基过程比之前认为的要复杂。HPMF的单分子解离过程可能有许多产物通道；其中，直接产生OH自由基的产物通道的垒高约42-44 kcal/mol，而生成克里奇中间体（CH2OO）通道的反应垒比直接生成OH自由基通道低约15 kcal/mol。因此，理论计算认为HPMF单分子解离，即二甲醚氧化过程的主要产物之一，为CH2OO。因此，CH2OO在二甲醚链分支机理中有重要作用。.因此，本项目主要研究克里奇中间体CH2OO相关的反应速率，以期理解CH2OO自由基的消耗过程。为燃烧过程，即二甲醚等氧化过程中生成的CH2OO的进一步反应提供信息，为认识CH2OO在燃烧过程中的作用及对燃烧过程的影响提供信息。我们的实验运用高重复频率激光诱导荧光方法测量了CH2OO与SO2, NH3, H2O等在一些列温度下的反应速率。通过与理论合作者的密切合作，较为精确的理解了上述CH2OO自由基相关反应的动力学过程。