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中文摘要
为深入了解氨/柴油的燃烧过程，本研究开发了一种氨/柴油简化机理，包括227个物种和937个反应。使用非支配排序遗传算法II（NSGA-II）对氨/氮基和碳基物种（N-C）相互作用/NOx的子机理进行优化，迭代200代。优化后的机理（命名为937b）已针对氨/甲烷（用于检验氮基和碳基相互作用的准确性）和氨/柴油混合物的燃烧特性进行了验证。937b在各种条件下能够准确模拟氨/甲烷混合物的点火延迟时间（IDTs）、层流火焰速度及大多数关键中间物种。对于具有不同柴油能量分数的氨/柴油混合物，937b也能合理预测1.0 MPa至5.0 MPa压力范围内的点火延迟时间和层流火焰速度。特别是在氨/柴油混合物的点火延迟时间模拟方面，相较于详细的氨/柴油机理，937b在整体准确性和计算效率上都有所进步。进一步的动力学分析表明，在氨/柴油混合物燃烧过程中，氨的反应路径主要在不同当量比下，氧气对氨基（NH2）和亚氨基（NH）的结合倾向上存在差异。
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原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.dt.2023.11.008
主要结论
本文开发了一种氨/柴油简化机理，包括227个物种和937个反应。基于NSGA-II方法的多目标优化在NH3/N-C/NOx子机理上进行了200代的优化，得到了优化后的机理937b。937b在各种条件下对氨/甲烷和氨/柴油混合物的燃烧特性预测的准确性和计算效率方面进行了验证。进一步对氨/柴油混合物燃烧过程中氨的反应路径进行了动力学分析。主要结论如下：
(1)与最初形成的机理相比，优化后的模型在高压下显示氨的反应性更强，使氨/甲烷混合物在与发动机相关的条件下点火延迟时间缩短且更准确。937b能够较好地再现氨/甲烷混合物燃烧过程中的层流火焰速度和大多数关键中间物种的特征。对于937b机理，二氧化氮（NO2）动力学仍需进一步提高准确性。
(2)在1.0 MPa至5.0 MPa的压力范围内，937b机理可以准确模拟氨/柴油混合物的点火延迟时间。与详细的氨/柴油机理相比[28]，937b在氨/柴油混合物的点火延迟时间模拟的整体准确性和计算效率方面有所进步，特别是减少了模拟的CPU时间成本。此外，937b机理对氨/柴油混合物的层流火焰速度也提供了合理的预测。
(3)在氨/柴油混合物燃烧过程中，氨的反应路径随当量比的变化而显著不同。在贫燃条件下，氧的添加反应主导了亚氨基和氨基的消耗路径，导致一氧化氮（NO）前体的形成。在化学计量和贫燃条件下，亚氨基和氨基主要通过氢抽取和自结合反应被消耗，一氧化氮形成通道被削弱。
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编辑：陈微，曹文丽
审核：田丽
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《Defence Technology》是由中国兵工学会主办的科技类综合性学术期刊，目前已被SCI、EI、Scopus、中国科技核心期刊数据库、中国引文数据库核心版和瑞典开放获取指南等多家数据库收录，期刊主要发表基础理论、应用科学和工程技术领域高水平原创性学术论文，包括理论研究、数值模拟和实验研究类文章。
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