一种碳氢燃料深度裂解模型简化方法技术

本申请属于航空发动机设计技术领域，具体涉及一种碳氢燃料深度裂解模型简化方法，包括如下步骤：获取原始深度裂解模型；计算原始深度裂解模型各反应在再生冷却通道中某预定位置处的反应速率；将各子反应反应速率与主反应反应速率的比值与第一阈值进行比较，以完成一次简化；将一次简化后反应进行分组，并用单一组分进行替代，以完成二次简化；判断二次简化后的深度裂解模型是否满足精度要求，满足则输出模型，否则返回对第一阈值进行亚松弛处理后再重复上述步骤，直到满足要求。本申请的碳氢燃料深度裂解模型简化方法，在高燃料转化率下仍能对温度分布、组分运输、流场和表面结焦等行为进行准确预测，显著提高计算效率的同时又保证了计算精度。保证了计算精度。保证了计算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种碳氢燃料深度裂解模型简化方法


[0001]本申请属于航空发动机设计
，具体涉及一种碳氢燃料深度裂解模型简化方法。

技术介绍

[0002]吸热型碳氢燃料的温度升高会引发一系列燃料裂解反应，导致再生冷却系统内复杂的流动及传热现象。此外，燃料裂解产生的焦化前体会与金属壁面发生焦化反应，大大增加壁面和吸热型碳氢燃料之间的换热热阻，对再生冷却效果产生不利影响。然而目前燃料的深度裂解反应机理十分复杂，涉及大量的组分及反应，难以应用于实际的三维再生冷却系统模拟。因此，高效、准确地预测再生冷却系统中的燃料裂解和表面结焦是未来高超声速飞行器发展的关键。
[0003]在目前已知的一些技术中，有记载针对裂解度低于25％的裂解模型(又叫低裂解度模型)的简化技术，但是，目前燃烧室热环境极其恶劣，未冷却的燃烧室温度高达3000K，再生冷却通道中的燃料往往经历裂解度高达80％的深度裂解，因此针对低裂解度模型的简化技术将不再适用。
[0004]另外，在其他一些现有技术中，例如公开号为CN107622166A、名称为一种基于超临界碳氢燃料结焦过程的评测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳氢燃料深度裂解模型简化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、获取原始深度裂解模型，所述原始深度裂解模型中包括在再生冷却通道中沿其长度方向发生的多步反应，且每步反应中分别包括多个组分，其中，多步反应又包括一步主反应和多步子反应；步骤二、计算所述原始深度裂解模型包括的每一步反应在再生冷却通道中某预定位置处的反应速率；步骤三、用所述步骤二计算得到的所有子反应的反应速率分别除以主反应的反应速率，得到多个对应的比例因子，并将比例因子小于第一阈值所对应的子反应从所述步骤一的多步反应中筛选去除，其余子反应进行保留；步骤四、对步骤一中的主反应以及通过所述步骤三筛选后保留的子反应，采用对应态准则将各反应中临界性质相似的组分进行分组，并用单一组分进行替代；步骤五、将包含经过所述步骤四处理后的各反应的模型定义为简化深度裂解模型，并在相同条件下分别开展简化深度裂解模型和原始深度裂解模型的数值计算，再从数值计算结果选择对应的目标进行平均相对误差计算，从而根据平均相对误差判断所述简化深度裂解模型是否满足精度要求；若满足，则输出简化深度裂解模型；若不满足，则将所述步骤三中的第一阈值进行亚松弛处理后重复上述步骤，直到满足要求。2.根据权利要求1所述的碳氢燃料深度裂解模型简化方法，其特征在于，所述步骤二中，是从化学反应的一般形式出发，来计算所有反应的反应速率；其中，所述化学反应的一般形式为如下关系式(1)：关系式(1)中，α
i,r
和β
i,r
分别为第i组分在第r个反应中的正向反应和逆向反应的化学计量系数；X
i
表示化学组分名称；I为组分总个数；以及，第r个反应的反应速率R
r
通过如下公式(3)得到：公式(3)中，[X
i
]为组分i的浓度；k
f,r
和k
b,r
为正向和逆向反应速率常数，针对燃料裂解反应，通常忽略反应的可逆性，因此，k
b,r
取值为零，正向反应速率常数k
f,r
通过如下公式(4)得到：公式(4)中，A
r
为指前因子；E
r
为活...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾敏，田可，唐子诚，杨萍，马挺，王秋旺，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：