国家创新训练计划_碳氢燃料燃烧的复杂化学反应过程分析.pdf

“创新训练计划”资助项目结题案例

(由项目负责学生在项目完成后撰写，每个项目提交一份)

要求：小四号字，宋体，单倍行距

1)案例特点鲜明，有一定可借鉴性；2)内容详实，真实有据；3)文稿、图片提供电子版。

基研究题目碳氢燃料燃烧的复杂化学反应过程分析

本

信项目名称“国家创新训练计划”所属学科门类力学

息

(立项时间2014.07结题时间2015.09

项

目

行负学号姓名性别身份证号院(系)专业

)

责学1200011029张越男工学院理论与应用力学

人生

填

写

在姓名性别年龄院(系)专业领域职称/职务

第导

一师陈正男36工学院燃烧学研究员

本项目的选题背景、目的与意义；项目实施的初步收获和体会

化学反应流的数值模拟有助于认识基础燃烧过程、揭示其中的燃烧机理，是开发

新型替代燃料和高性能燃烧器的重要研究手段。然而，化学反应流涉及的广泛时空尺

案度和复杂物理化学过程给其数值模拟带来了巨大的挑战。目前，实现化学反应流的精

例确数值模拟已经成为发展燃烧科学与技术的当务之急，是燃烧与流体力学研究中的热

摘点问题。

要

(

5以往对燃烧现象的数值模拟往往只考虑单步或者几步化学反应。目前，燃烧研究

0

0为了实现定量预测，化学反应流数值模拟中必需包含详细化学反应机理。然而，详细

字化学反应机理的引入会给化学反应流的数值模拟带来巨大的困难。一方面，由于不同

以组分对应不同的特征时间，详细化学反应机理会导致化学反应流涉及到广泛的时间尺

内

)

度，从而导致计算量的急剧增加。另一方面，随着燃料所含碳原子数目的增加，其详

细化学反应机理中所含的组分数目与基元化学反应数目会呈指数增长，这直接导致计

算量的急剧增加。因此，有效处理燃烧中的复杂化学过程是实现化学反应流高效精确

数值模拟的关键。

案项目选题的背景(除选题意义以外，应着重说明学生对该项目的自主兴趣所在和原先

例在该项目上所积累的实践基础和知识基础，400字以内)

正

文

(本项目将研究传统燃料和生物质燃料燃烧涉及的复杂化学反应过程，将采用反应

4

0

0路径分析与敏感性分析方法来研究碳氢燃料的复杂化学反应机理，发展化学反应特征

字时间分析方法与化学反应机理简化方法。同时，从理论分析，数值模拟等多个角度对

以复杂化学反应模型进行研究分析。张越同学在数学物理上有一定基础，同时因个人兴

内

)趣在本科阶段选修了包括物理化学，化学动力学，有机化学等一系列化学课程，对化

学反应有着比较扎实的基础。进组后在陈正老师的指导下对燃烧学的基础知识进行了

调研和学习，从而为后续的科研奠定了一定的基础。

1

项目成员的组成、特长、分工及成员间相互协调配合的情况，导师指导情况(400字

以内)

本项目是在陈正老师的指导下的个人独立完成的项目，工作量见摘要部分。在研

究工作的开展过程中，陈正老师从文献选择与阅读，模型推导与建构，数值方法求解

等逐步引导我进行研究工作，并对我工作中出现的问题给予了指导。从中我体会到科

学研究的严谨性和扎实基础知识的必要性。这直接帮助我在后来的选修课程学习中更

加有针对性和目的性。同时，燃烧实验室的师兄师姐也对我的工作开展和进行给予了

很多建议。非常感谢陈正老师和师兄师姐们的指导与帮助。

项目