激波管 Diaphragm Pressure transducers 1000 00000 [wdd] He CHa1O2IAr C2H4 c02 Driver section Dirven section 100 H20 (high pressure) (low pressure) 1404K215tm 300 om her 00000 JetSurF 2.0 10 0 100 1000 Time [us] Incident shock 2000 1470K 1350K 1250K n-Alkane/4%O/Ar 000 里10o0 =1.0,P=2 atm C5 C9 Reflected shock C4 n-Butane .n-Pentane C6 n-Hexane n-Nonane ■被测试燃气被入射激波和反射激波迅速压缩 100 0.68 0.72 0.76 0.80 1000/T[1/K灯 ■宽广的温度压力范围：600~4000K,0.1~.vvva. 《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正(cz@pku.edu.cn) 7
《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正 (cz@pku.edu.cn) 激波管 7 Driver section Dirven section (high pressure) (low pressure) Diaphragm Pressure transducers He CH4 /O2 /Ar Incident shock Reflected shock 被测试燃气被入射激波和反射激波迅速压缩加热加压 宽广的温度压力范围：600~4000Ｋ, 0.1~1000 atm
零维均质着火系统 零维均质着火系统(Homogeneous Ignition System):零维均质系统， 无对流扩散，状态量空间均匀分布，只随时间变化；封闭系统，质量固定； 绝热，无热损失。 ■组分k的控制方程：dnkIdt=Vwk ■组分的摩尔数为nk,w为组分k的反应生成率[mole/m3/s]。 ■摩尔浓度为CknV(V为体积)，只有在定容情况下才有dCk Idt=wk。 ■组分k的控制方程： 上=，=W → dy_W恤-Ws m dt py dt p 0=(W”k-V'kK,Π1C-K6ICX) K∫J 含念容4m1M 《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正(cz@pku.edu.cn 8
《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正 (cz@pku.edu.cn) 零维均质着火系统 8 零维均质着火系统(Homogeneous Ignition System)：零维均质系统， 无对流扩散，状态量空间均匀分布，只随时间变化；封闭系统，质量固定； 绝热，无热损失。 组分 k的控制方程：dn k /dt = V ω k 组分 k的摩尔数为 n k， ω k为组分 k的反应生成率[mole/m 3/s] 。 摩尔浓度为 C k = n k/ V( V为体积 )，只有在定容情况下才有dC k /dt = ω k 。 组分 k的控制方程： V Wn m Wn Y kkkk k k Wkkkk dt dn V W dt dY M MjforM N k kjk K K N k kjk jf jb ' " ,...,1 1 , 1 , , , )('"( ) , " , 1, ' , 1,,, jk jk k N k kjb N jk kjfjkjk CKCK M j k jk 1
零维均质着火系统 零维均质着火系统：状态量空间均匀分布，只随时间变化 ■ 组分的控制方程： dYs._Ws@x ■能量温度方程： dt p 口对绝热系统有dE+PdV=δQ=0。由于总质量不变(dm/dt=-0),引入单位 质量的内能e=Em和比容v=Vm=1/p,从而有de+Pd(1lp)=0 N e=E(Ye) k=1 → e=∑de,)+∑e,dy) deg=Cv.(T)dT k=1 k=1 → C.4 d dt → dt 《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正(cz@pku.edu.cn) 9
《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正 (cz@pku.edu.cn) 零维均质着火系统 9 零维均质着火系统：状态量空间均匀分布，只随时间变化 组分 k的控制方程： 能量 /温度方程： 对绝热系统有dE+PdV= δQ=0。由于总质量不变(dm/dt=0)，引入单位 质量的内能e=E/m和比容v=V/m=1/ ρ，从而有de+Pd(1/ ρ)=0 N k kk eYe 1 )( T T kk kV dTTCee 0 0 )( , , N k kk N k kk dYedeYde 1 1 )()( dTTCde kVk )( , N k V CYC kVk 1 )( 0 , 1 1 N k k V k dt d P dt dY e dt dT C )()( )()( 1 1 1 dt d PWe dt dT C N k V kkk k Wkk dt dY
零维均质着火系统 零维均质着火系统：状态量空间均匀分布，只随时间变化 组分的控制方程： ■能量温度方程： dt 0 ■定容系统：V=const,d(1lp)/dt=0 dt ■变容积系统：给定V=V(),p=mW,d(1Ipdt=(dV/dt)/m 白c, =-2e,w,)-P m dt ■定压系统：dP/dt:=0,焓守恒h=e+Pv → dt Pk=1 《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正(cz@pku.edu.cn) 10
《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正 (cz@pku.edu.cn) 零维均质着火系统 10 零维均质着火系统：状态量空间均匀分布，只随时间变化 组分 k的控制方程： 能量 /温度方程： 定容系统：V=const，d(1/ ρ)/dt=0 变容积系统：给定V=V(t)，ρ=m/V，d(1/ ρ)/dt= (dV/dt)/m 定压系统：dP/dt=0，焓守恒h=e+Pv k Wkk dt dY )()( 1 1 1 dt d PWe dt dT C N k V kkk N k V We kkk dt dT C 1 1 )( dt Vd m P We dt dT C N k V kkk 1 1 )( N k P Wh kkk dt dT C 1 1 )( ?
四冲程汽油机 下止点 上止点 下止点 上止点 进气行程 压缩行程 燃烧膨张行程1 排气行程 360 540 720 180 曲轴转角9/（°）CA 进气 排气 Intermittent AIR/FUEL INTAKE COMPRESSION COMBUSTION EXHAUST 四冲程汽油机是由进气、压缩、作功和排气完成一个工作循环。 《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正(cz@pku.edu.cn) 11
《燃烧学基础》4，反应系统化学与热力学耦合 陈正 (cz@pku.edu.cn) 四冲程汽油机 11 四冲程汽油机是由进气、压缩、作功和排气完成一个工作循环。 进气 排气