长碳链不饱和脂肪酸甲酯化学反应动力学基础研究

The chemical kinetic mechanism of large fuel molecules is not only the basis for turbulence-chemistry coupled combustion research, but also the key international frontier combustion research topic which benefits the development of advanced.engine combustion technologies and control strategies. This projects sticks closely to “Wide Range of Combustion Chemical Kinetics ” as proposed in the Major Research Plan from the National Science Foundation of China- “Fundamental Investigation of Turbulent Combustion for Engines”. The fundamental combustion kinetics of unsaturated long carbon chain methyl esters (major components of bio-diesel) will be investigated through experimental measurements by using the shock tubes, rapid compression machines, fast species sampling techniques, and quantum chemistry calculation, as well as numerical simulation. Detailed kinetic mechanisms of practical bio-diesel fuels will be developed. The influence of pressure, temperature and molecular structures on the reaction schemes will be interpreted. This project is preliminary and prerequisite for the mechanism reduction with high fidelity for predicting different combustion parameters, and consequently for the multi-scale computational fluid dynamics (coupled turbulence and combustion chemistry) study. It is believed that all the endeavors from the scientists under this Major Research Plan is beneficial to the development of controllable combustion technologies of advanced engines, the establishment of the world well renowned combustion research team, and the enhancement of the overall research capacity for innovation and international influence in the combustion research community.

大分子燃料燃烧反应机理是耦合化学反应湍流燃烧研究的先决条件，也是发展先进发动机燃烧技术和控制策略的关键和国际前沿问题。本项目紧扣“面向发动机的湍流燃烧基础研究”重大研究计划提出的核心科学问题之一“宽范围燃烧反应动力学”，以长碳链不饱和脂肪酸甲酯(实际生物柴油主要成分)为研究对象，利用激波管、快速压缩机等实验平台和技术，结合理论计算和数值模拟手段，开展低温氧化的关键基元反应定量诊断和理论研究，构建出实际生物柴油组分在宽广范围内的详细化学反应动力学机理，阐明温度、压力、燃料分子结构对反应路径的影响机制，为发展针对不同目标燃烧参数有较高保真度的简化机理及以此为基础的耦合湍流和化学反应的多尺度计算流体力学研究奠定基础，“为我国发动机可控燃烧技术的发展提供理论支撑，建设一支有国际影力的研究队伍，提升我国在燃烧研究领域的整体创新能力和国际地位”作出贡献。

大分子燃料燃烧反应机理是耦合化学反应湍流燃烧研究的先决条件，也是发展先进发动机燃烧技术和控制策略的关键和国际前沿问题。项目紧扣“面向发动机的湍流燃烧基础研究”重大研究计划提出的核心科学问题之一“宽范围燃烧反应动力学”，以长碳链不饱和脂肪酸甲酯(实际生物柴油主要成分)为研究对象，利用激波管、快速压缩机等实验平台和技术，结合理论计算和数值模拟手段，开展低温氧化的关键基元反应定量诊断和理论研究。构建出实际生物柴油组分在宽广范围内的详细化学反应动力学机理，阐明温度、压力、燃料分子结构对反应路径的影响机制，为发展针对不同目标燃烧参数有较高保真度的简化机理及以此为基础的耦合湍流和化学反应的多尺度计算流体力学研究奠定基础。.按照计划任务书完成了庚稀、呋喃、己烯等不饱和脂肪烃燃料的低温着火特性实验和量化计算理论研究。构建出C5~C7不饱和烯烃、呋喃等燃料组分在宽广范围内的详细化学反应动力学机理，阐明了温度、压力、燃料分子结构对反应路径的影响机制，为发展针对不同目标燃烧参数有较高保真度的简化机理及以此为基础的耦合湍流和化学反应的多尺计算流体力学研究奠定基础。.此外，中期评估会议后，按照专家建议，更多地开展了面向航空航天含能推进剂的燃烧化学及液相自点火相关研究，部分研究成果被英国皇家化学会(The Royal Society of Chemistry)作为highlighted 研究报道，称“中国科学家研发了一类新型的较为安全的推进剂，有望用于未来绿色火箭推进…”。.基础研究工作发表标注基金号91541107的SCI论文16篇，申请发明专利6项，授权适用新型专利2项，获得工程热物理会议燃烧学术年会优秀论文1篇，其中燃烧领域顶级期刊论文Combustion and Flame 3篇， Proceedings of the Combustion Institute 2篇。课题负责人基于该项目支持，获得国防项目子课题2项，获得国家自然科学基金优秀青年基金资助，被推荐“仲英青年学者”。课题负责人被聘为中国宇航学会弹药安全专委会委员，中国燃烧学术年会程序委员会委员。在项目支持下，参加国际燃烧大会4人次，徐楠等5名同学获得博士学位，张旭辉等5名同学获得硕士学位, 秦梦晓获得国家奖学金。