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柴油机低温燃烧(LTC)可以同时降低NOx和碳烟(SOOT)排放,并实现高热效率,近年来受到国内外研究者的高度重视,成为内燃机燃烧理论研究的热点课题。在LTC燃烧过程中,燃烧化学反应动力学起重要作用,认识其动力学机理是揭示低温燃烧机理的基础。柴油组分复杂,已有研究表明,传统采用正庚烷机理代替柴油在高比例废气再循环(EGR)LTC燃烧模拟中误差较大。本文首先在课题组前期工作基础上,对柴油燃料替代混合物(Surrogate)进行了研究。针对柴油的实际组分,选取了正庚烷、甲苯、环己烷作为柴油的三组分替代混合物。正庚烷和甲苯机理以课题组前期工作为基础,并进行了修正。环己烷机理利用直接关系图法(DRG)进行第一步简化,得到半详细机理,再综合利用敏感性分析法(SA)和反应速率分析法(ROP),针对发动机缸内燃烧边界条件提出了环己烷的简化机理。在上述基础上,提出了柴油替代混合物正庚烷-甲苯-环己烷三组分简化动力学机理,包含103种组分和200个反应。对燃烧滞燃期和重要组分浓度进行的验证表明,其计算结果与激波管、射流搅拌反应器等实验数据以及详细机理均能较好吻合。进一步的研究结果表明,除传统C2+C4以及C3+C3生成苯环的反应外,环己烷通过连续脱氢反应生成苯环是另一重要途径。采用80%正庚烷+10%甲苯+10%环己烷(质量分数)的多组分替代混合物,可以较好模拟柴油低温燃烧反应动力学过程。另一方面,丁醇是新一代生物质含氧燃料,并有四种同分异构体,柴油与丁醇掺混可显著改善LTC的性能,为了将来研究柴油丁醇混合燃料及丁醇同分异构体影响,本文还对丁醇四种同分异构体的化学反应动力学机理进行了研究。构建了丁醇四种同分异构体的统一简化机理,包含85种组分和222个反应。对四种同分异构体的燃烧滞燃期进行了验证,计算结果与详细机理及实验结果吻合较好。分析发现,丁醇四种同分异构体均含两条基本反应路径:低温时,主要发生脱氢反应,脱氢最易发生在C-H键能最弱处,且羟基的存在使其后续产物及反应路径与直链烷烃有显著不同,除正丁醇外,其余三种同分异构体无明显脱氢-加氧-异构化-二次加氧过程,无负温度系数区;高温时,四种同分异构体均发生直接裂解反应,裂解生成C1,C2及C3产物,羟基位置不同,造成各自裂解产物和反应路径不同。