基于敏感性分析的貧燃甲烷氧化反應簡化機理

1、 PAGE 8基于敏感性分析的貧燃甲烷氧化反應簡化機理收稿日期：2016-6-23 基金項目：國家自然科學基金資助項目（51376171）作者簡介：馬承飚（1985），男，江西萬載人，博士研究生，E-mail：macnbo； 林其釗（通信作者），男，教授，博士，博士生導師，E-mail：qlin馬承飚，林其釗（中國科學技術(shù)大學 工程科學學院，安徽 合肥 230027）摘要：以GRIMECH 3.0詳細反應動力學機理為基礎，計算了貧燃甲烷氧化時各個基元反應對關(guān)鍵中間組分的生產(chǎn)與消耗貢獻，并利用敏感性分析的方法研究了甲烷氧化過程中各基元反應對整體反應速率的貢獻程度。在確定主反應路徑的前提下，構(gòu)建了

2、包含16種組分，31步反應的甲烷氧化的簡化反應動力學機理并與詳細機理做了比較。該簡化機理主要適用于當量比0.2以下的極端貧燃工況。關(guān)鍵詞：簡化機理； 敏感性分析；GRIMECH 3.0中圖分類號：TK16 文獻標志碼： 文章編號： A reduced mechanism for lean-fuel methane oxidation based on sensitivity analysisMa Chengbiao, Lin Qizhao(University of Science and Technology of China, Hefei 230027,China)Abstract: Pr

3、oduction rate of important reactants was calculated through GRIMECH 3.0 mechanism in methane oxidation. Sensitivity analysis was employed to determine important elementary reactions in oxidation. A reduced kinetics mechanism for lean methane oxidation was built, including 16 species and 31 steps. Si

4、mulation results based on the reduced mechanism were compared with the calculation results of GRIMECH 3.0. The reduced mechanism is suitable for lean fuel condition at equivalence ratio lower than 0.2.Keywords: reduced mechanism; sensitivity analysis; GRIMECH 3.0甲烷是在各種動力設備和石化工業(yè)中廣泛應用的燃料，而且結(jié)構(gòu)簡單，對其氧化過程

5、機理的研究非常豐富，其中詳細反應動力學機理包括GRI-Mech 3.0機理1、 Konnov機理2、Leads機理3、Williams機理4、Warnatz機理等5，主要區(qū)別在于各機理關(guān)注的重點和適用范圍有不同。詳細反應機理包含了大量的組分和基元反應，且各個基元反應的反應尺度相差很大，所導致的數(shù)值計算中的“剛性(stiffness) ”問題，使得詳細機理對計算機速度和存儲量要求很高，在涉及復雜流場的耦合計算時，往往不能滿足需要6，而總包機理不包含中間組分狀況，因此能夠描述主要反應過程而不消耗過多計算資源的簡化機理具有重要意義。反應機理的簡化首先要保證能準確地描述反應路徑和反應物的燃燒特性，在預

6、測主要組分和反應速度上具有一定的精度。在此前提下，盡量刪去對反應過程沒有明顯影響的中間組分和基元反應，從而減少計算的時間和存貯量。目前，反應機理簡化的方法主要有兩大類：第一類是通過敏感性分析得到各基元反應對反應過程的影響程度，刪去影響不大的組分和次要基元反應，得到骨架機理，從而降低機理復雜程度7。該方法物理意義明確，能指出詳細機理的主要反應路徑，缺點是難以從數(shù)學和計算經(jīng)濟性角度給出最大程度的簡化。另一類方法是利用數(shù)學手段簡化反應機理的方法，對反應過程中量很少而反應時間尺度較大的組分作準穩(wěn)態(tài)假設 (Quasi-steady-state approximation即QSSA) 8，其濃度可以通過主

7、要物質(zhì)的濃度以模型推算，不需求解該組分的速率微分方程，因此達到了減少求解方程數(shù)目，節(jié)約計算時間的目的，包括奇異攝動理論9、自適應列表法10等方法，這類方法通用性強，容易構(gòu)建非常精簡的簡化機理，缺點是簡化機理中包含的反應不一定是物理意義上合理的關(guān)鍵中間反應，而更接近于總包反應。根據(jù)這些機理簡化方法，國內(nèi)外研究者已構(gòu)建了相當多CH4氧化過程的簡化機理。如Yungster等人的19組分/52步反應的簡化機理模型，該機理被應用于超音速流動中的燃燒計算11；董剛等人的含氮18組分/14步反應的總包簡化機理，該機理在良攪拌反應器和層流預混火焰的燃燒問題中進行了驗證12；Toshimitsu等的14 組分/

8、19 步反應模型，該機理驗證時同時考察了氫氣和甲烷在超聲速流場中的燃燒，用激光誘導熒光測量了OH濃度分布13；Kong等的23組分/49步反應模型，該機理主要考慮了高壓和富燃料工況14；趙雪林等的18種組分/34步反應的簡化機理，該機理在柱塞流和定溫反應器中對低濃度甲烷氧化進行了驗證15。各簡化機理的適用范圍和關(guān)注重點各不相同，除趙雪林等人的機理外，大部分簡化機理沒有針對貧燃工況進行優(yōu)化。考慮煤層氣處理等場合處于貧燃條件下的甲烷氧化，以GRI-MECH 3.0詳細反應機理為基礎，利用不同組分的生成速率計算，敏感性分析等方法研究不同濃度甲烷著火過程的特點及起主要作用的中間組分與反應路徑。在此基礎

9、上構(gòu)建包含主要反應路徑，適用于甲烷貧燃條件下的簡化反應動力學機理。1 甲烷氧化的反應歷程分析在甲烷氧化過程中，雖然基元反應非常繁多，但通過已知的基元反應追蹤其中C、H、O元素的轉(zhuǎn)移過程，依然可以把握整個反應歷程的主要分支。1.1采用的反應機理及平臺在眾多甲烷氧化的詳細化學反應動力學機理中，目前最為完整的是GRI-Mech 3.0機理，該機理有53種組分和325個基元反應，包含了甲烷氧化過程的幾乎全部重要基元反應，同時也包括了氮氧化物生成機理。其采用的實驗數(shù)據(jù)涵蓋面廣，溫度范圍為1000至2500K，壓力范圍為0.0013到1MPa，當量比范圍為0.1到5。機理包含了如丙烷等高碳鏈的碳氫燃料，可

10、以用于甲烷添加少量其他碳氫燃料的氧化過程計算，但其他燃料的相關(guān)氧化機理都優(yōu)化過，僅為甲烷的氧化過程服務，使其能夠符合甲烷整體氧化速率的實驗結(jié)果，而并不適用于計算主要成分為其他組分（如甲醇、丙烷等）的燃料的氧化。由于此機理的應用普遍，且在貧燃條件下的有效性也經(jīng)過了驗證17，所以接下來的反應路徑分析和簡化機理構(gòu)建工作都以GRI-Mech 3.0機理為基礎。選擇Chemkin 4.1來作為反應過程的計算平臺。Chemkin是在燃燒領(lǐng)域廣泛使用的一種化學反應動力學軟件，為各種氣相和表面反應提供了多種常見的反應器模型和簡單規(guī)范的輸入輸出方式。計算時采用定容PSR（Pefect-Stirred React

11、or，均勻攪拌反應器）模型進行數(shù)值模擬16。PSR模型忽略了反應器內(nèi)部的溫度、壓力、組分分布，認為反應器內(nèi)所有位置的物理化學性質(zhì)都是一致的。1.2甲烷氧化的反應路徑在詳細機理中追蹤C元素在甲烷氧化中的依次轉(zhuǎn)移過程，可以得到圖1所示的反應路徑，初始狀態(tài)下甲烷/空氣混合物中只存在CH4一種含C組分，反應啟動時幾乎所有C的出路都是CH3。而生成最終產(chǎn)物CO2的反應結(jié)束階段路徑也是非常單一的，由HCO生成CO，再由CO生成CO2。在中間C元素從CH3轉(zhuǎn)移到HCO的階段，是反應分支最多，最復雜的階段。而CH3還可能復合為更復雜的碳氫化合物，這個過程是可逆的。圖1 甲烷的主要氧化路徑Fig.1 Main

12、reaction paths of methane oxidationO2在初始狀態(tài)下是唯一的氧化劑，但O元素會由O2轉(zhuǎn)移到O、OH與HO2中，它們是比O2活性高得多的氧化劑。三種高活性氧化劑中活性由強到弱的排序是OH、O、HO2，同一種組分與這三種氧化劑反應，與HO2的反應活化能要比前兩種高兩到三個數(shù)量級，因此在三種氧化劑對同種中間產(chǎn)物進行氧化的支線反應路徑競爭中，HO2處于劣勢。但是，生成HO2的基元反應活化能也大多比生成OH和O的反應低得多，如果初始溫度不高，則得整個氧化過程中HO2的生成速率會明顯高于另外兩種氧化劑，所以三種高活性的氧化劑都對氧化過程有重要影響，都很容易與其他組分反應，

13、形成種類繁多的中間產(chǎn)物。OH作為活性最高的氧化劑，其生成和消耗過程可以體現(xiàn)著火過程反應分支競爭的部分特點。甲烷/空氣混合物當量比為1對應的是CH4摩爾濃度9.5%，考慮極端貧燃條件，圖2為初始溫度1500K，甲烷/空氣混合物中CH4摩爾濃度0.5%時對OH生成和消耗貢獻較大的基元反應及對應的最大反應速率。大部分反應速率高的基元反應，反應物中必須同時有高濃度組分和高活性組分，在OH生成和消耗中貢獻最多的幾個基元反應：H+O2O+OH、2OHO+H2O、OH+CH4CH3+H2O、OH+COH+CO2等等，都是其中的典型，O2、H2O、CO、CH4等濃度較高的組分提供了充足的反應物，也就等于提供了

14、充足的分子碰撞機會，而OH、H、O等性質(zhì)活潑的基元則使反應可以很容易進行。圖2各基元反應的最大OH生成速率Fig.2 Maximum OH production rate of different elemental reactions2 甲烷氧化簡化機理的構(gòu)建機理簡化需要正確地篩選出對反應過程有重要影響的反應，單種活性組分的生成速率分析僅能考察各基元反應對某一種組分的生成/消耗的重要程度，而該基元反應對于整體反應速率的影響難以衡量。一個基元反應的影響不會局限于其反應物或生成物，如前文圖2中反應H+O2O+OH，參與反應的基元或者產(chǎn)物都沒有CH4，但是O和OH都會和CH4發(fā)生反應，H+O2O+

15、OH這個基元反應的反應速率很顯然會對CH4的消耗速度產(chǎn)生影響。為了衡量各基元反應對不同參量，尤其是不直接相關(guān)的參量的影響，可以引入敏感性分析的方法。2.1甲烷氧化的敏感性分析2.1.1敏感性分析方法敏感性分析的原理是：一個系統(tǒng)的某個參數(shù)由多個輸入?yún)?shù)共同作用決定時，保持其余因素不變，而對其中一個參數(shù)施加一個小的擾動，觀察所研究的參考變量受這個擾動影響的程度。對于一個隨時間變化的系統(tǒng)，其描述可以如式（1）所示： (1)其中和分別為這個系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)與狀態(tài)變量。那么該系統(tǒng)的一階敏感性系數(shù)矩陣為： (2)對于一個化學反應系統(tǒng)，值得關(guān)注的是各個基元反應對整體反應過程的影響，因此，改變的輸入?yún)?shù)應該是各

16、基元反應的反應速率常數(shù)，而考察的參考變量可以是重要組分的濃度或者溫度、壓力等系統(tǒng)的宏觀熱物性狀態(tài)參數(shù)。如果以系統(tǒng)中各組分的濃度ci作為參考變量，則各基元反應的反應速率常數(shù)可以作為式（2）中的。無量綱化后的局部敏感性系數(shù)矩陣為： (3) 如果是以溫度作為參考變量，則溫度的敏感性分析結(jié)果為： (4)如果需要考慮不只一個參考變量，則可以計算全局敏感性系數(shù)。計算全局敏感性系數(shù)是為了尋找對某幾種參考變量同時有明顯影響的反應，而不關(guān)心對于其中某個變量是正相關(guān)還是負相關(guān)，其定義為： (5)2.1.1甲烷氧化的溫度和濃度敏感性考慮甲烷/空氣混合物在常壓（0.1MPa）、貧燃條件下的氧化過程，在甲烷濃度1%、初

17、始溫度1500K時針對溫度進行敏感性分析，以正負敏感性系數(shù)最高的基元反應為基準，所有敏感性系數(shù)絕對值大于其1/10的基元反應及其敏感性系數(shù)如圖3所示。需要指出的是各個基元反應的敏感性系數(shù)達到峰值的時間并不是同時。圖3各基元反應最大溫度敏感性系數(shù)Fig.3 Maximum temperature sensitivity results of different elemental reactions對于CH4濃度的各基元反應敏感性系數(shù)最大值如圖5，可以發(fā)現(xiàn)不僅對這兩種參量有影響的基元反應完全一致，而且基元反應之間的敏感性系數(shù)大小比例也非常相近。進一步計算CO2、H2O等組分的敏感性系數(shù)也有同樣的

18、結(jié)果。這充分說明甲烷的氧化過程是一個相互關(guān)聯(lián)非常密切的有機整體，氧化過程中包含的基元反應相互影響，對其中任何一種重要反應物或產(chǎn)物有重要影響的基元反應是一致的。圖4各基元反應最大CH4濃度敏感性系數(shù)Fig.4 Maximum CH4 concentration sensitivity results of different elemental reactions基于敏感性分析的結(jié)果，不同甲烷濃度條件下對甲烷氧化過程影響最大的基元反應如表1，其對應的當量比范圍為0.53-0.053，基元反應按溫度敏感性系數(shù)絕對值大小由大到小排列。表1 不同濃度工況甲烷氧化時對溫度敏感性最高的基元反應Tab. 1

19、 Elemental reactions with the highest temperature sensitivity coefficients in different methane concentration conditions甲烷濃度5%甲烷濃度1%甲烷濃度0.5%CH3+O2CH3O+OCH3+O2 CH3O+OCH3+O2CH3O+OH+O2O+OHH+O2O+OHHO2+CH3OH+CH3O2CH3(+M)C2H6(+M)HO2+CH3OH+CH3OH+O2O+OHH+CH4CH3+H2HO2+CH3O2+CH4HO2+CH3O2+CH4HO2+CH3OH+CH3O2CH3

20、(+M)C2H6(+M)H+CH2O(+M)CH3O(+M)CH3+O2CH2O+OHOH+CH3CH2(S)+H2OCH3O+O2HO2+CH2OHO2+CH3O2+CH4H+CH2O(+M)CH3O(+M)OH+CH3CH2(S)+H2O2CH3H+C2H5H+CH4CH3+H2O+CH4OH+CH3OH+CH4CH3+H2OCH3O+O2HO2+CH2O2CH3(+M)C2H6(+M)O2+CH2OHO2+HCOO+CH4OH+CH3H+CH3(+M)CH4(+M)根據(jù)上面的結(jié)果，可以確定貧燃條件下甲烷的氧化過程中占主導地位的反應路徑為CH4=CH3=CH3O= CH2O=HCO，其中C

21、H3也可以與O2直接生成CH2O ，但這一反應在極端貧燃條件下影響會減弱。其中對整體反應速率影響最大的反應步驟為CH3=CH3O。在所有工況，CH3+O2CH3O+O的敏感性系數(shù)都是最高的。反應過程的氧化劑主要有O2、HO2、O、OH，O2由于濃度極高，在反應路徑中占有主要地位，但是O2也是最難與其他組分發(fā)生反應的氧化劑，CH3+O2CH3O+O決定整體反應速率的原因就是該反應為氧化過程的瓶頸。其他活性氧化劑的生成將促進整體反應速率的提高，而各種活性氧化劑的生成中影響最大的基元反應為H+O2O+OH，該反應同時生成兩個高活性氧化基元，OH又可以與CO反應生成H補充該反應的消耗，構(gòu)成了非常高效的

22、高活性氧化劑增長循環(huán)。在主要反應路徑之外，有兩個相對次要的分支路徑。第一個主要分支路徑為甲基的復合，兩個CH3會復合為C2H6及C2H5，甲烷濃度較低的工況下相對重要的反應為2CH3(+M) C2H6(+M)。這個路徑會對甲烷氧化起到抑制作用，生成的C2產(chǎn)物最終要通過C2H4和C2H3等的氧化回到主反應路徑上來。第二個有影響的分支路徑為CH3被OH氧化為CH2(s)，很大一部分CH2(s)會自動轉(zhuǎn)化為同素異形體CH2，這兩種組分很容易被氧化為CH2O和HCO，因此這條分支反應路徑整體上對氧化過程起到促進作用。從敏感性分析的結(jié)果看，甲烷濃度越低，這兩個分支反應的影響越弱。2.2簡化機理的構(gòu)建結(jié)果

23、在甲烷濃度0.5%-5%，初始溫度1400K -2000K的范圍內(nèi)進行了敏感性分析后，進行簡化機理的構(gòu)建，保留的基元反應按以下標準挑選：以CH3+O2CH3O+O為基準，保留在整個所考察的工況范圍內(nèi)溫度敏感性系數(shù)最大值的絕對值大于其20%的基元反應；對這些基元反應涉及到的所有組分，再一一分析其生成和消耗路徑，敏感性系數(shù)絕對值大于其5%的再予以保留，同時保證每一種組分都包括至少一個生成與消耗它的基元反應。在此標準下構(gòu)建了包含下列基元反應的簡化機理：O+CH3H+CH2O eq oac(,1)O+CH4OH+CH3 eq oac(,2) O+CH2OOH+HCO eq oac(,3) O2+CH2

24、OHO2+HCO eq oac(,4) H+O2+MHO2+M eq oac(,5) H+2O2HO2+O2 eq oac(,6) H+O2+H2OHO2+H2O eq oac(,7) H+O2+N2HO2+N2 eq oac(,8) H+O2+ARHO2+AR eq oac(,9) H+O2O+OH eq oac(,10) H+CH3(+M)CH4(+M) eq oac(,11) H+CH4CH3+H2 eq oac(,12) H+CH2O(+M)CH3O(+M) eq oac(,13) H+CH2OHCO+H2 eq oac(,14) OH+H2H+H2O eq oac(,15) 2OHO

25、+H2O eq oac(,16) OH+HO2O2+H2O eq oac(,17) DUPLICATE OH+HO2O2+H2O eq oac(,18) DUPLICATEOH+CH4CH3+H2O eq oac(,19) OH+COH+CO2 eq oac(,20) OH+CH2OHCO+H2O eq oac(,21) HO2+CH3O2+CH4 eq oac(,22) HO2+CH3OH+CH3O eq oac(,23) CH3+O2O+CH3O eq oac(,24) CH3+O2OH+CH2O eq oac(,25) HCO+H2OH+CO+H2O eq oac(,26) HCO+MH

26、+CO+M eq oac(,27) HCO+O2HO2+CO eq oac(,28) CH3O+O2HO2+CH2O eq oac(,29) O+CH3H+H2+CO eq oac(,30) OH+CH3H2+CH2O eq oac(,31)最終簡化得到的包含16組分31步基元反應的簡化動力學機理，其中所有反應速率相關(guān)參數(shù)均維持GRIMECH 3.0機理的數(shù)據(jù)原狀， 16種組分中的Ar、N2不發(fā)生化學變化，僅作為提供分子碰撞機會的組分起作用，如在計算時有其他惰性組分還可根據(jù)需要替換或補充。該簡化機理將重點放在了CH3與CH2O的氧化路徑上，對于甲烷氧化過程后期的HCO至CO2的反應路徑做了較大

27、程度的簡化，另外CH3復合為C2H6的反應盡管敏感性系數(shù)較高，但引入的新組分在甲烷氧化過程中濃度較低，重要程度不高，而反應路徑復雜，且會繼續(xù)引入其他新組分，經(jīng)權(quán)衡后簡化機理不包括這一反應路徑。經(jīng)過精簡后，簡化機理包含的基元反應僅為不到原來的1/10，組分數(shù)目不到原來詳細機理的1/3，計算時間和存儲空間可以節(jié)約70%左右。為驗證簡化機理的可用性，在定容PSR模型中對甲烷濃度0.5%-5%時的著火過程進行模擬，并與詳細反應機理比較，檢驗了簡化反應機理對溫度的計算結(jié)果。最高初始溫度為2000K，此時著火延遲已經(jīng)低于0.1ms。最低的初始溫度為1400K，初始溫度更低時0.5%濃度的甲烷將難以在短時間

28、內(nèi)發(fā)生反應。甲烷濃度0.5%時31步簡化機理與GRIMECH 3.0機理計算的著火過程溫度變化如圖5所示。兩種機理計算結(jié)果基本吻合，簡化機理預測的著火延遲會略微晚于詳細反應機理，在初始溫度2000K，著火延遲非常短時相對差別會更明顯一些。(a) 初始溫度1400K時的計算結(jié)果(a) Results at initial temperature 1400K (b) 初始溫度2000K時的計算結(jié)果(b) Results at initial temperature 2000K圖5 0.5%濃度甲烷著火時簡化機理與詳細機理計算得到的溫度隨時間變化Fig.5 Calculated temperatur

29、e variations with time at 0.5% methane concentration through reduced and detailed mechanism簡化機理對OH、O等濃度較高的中間組分的預測也與溫度計算結(jié)果一樣，和GRIMECH 3.0機理的模擬結(jié)果非常一致，它們多為穩(wěn)態(tài)組分或者僅含H、O元素的組分，在整個反應過程中存在時間也比較長。圖6為初始溫度1500K，甲烷濃度0.5%時CO與CO2隨時間的變化。圖6 0.5%濃度甲烷著火時簡化機理與詳細機理計算得到的CO與CO2摩爾分數(shù)隨時間變化Fig.6 Calculated CO and CO2 mole fra

30、ction variations with time at 0.5% methane concentration through reduced and detailed mechanism但從CH3逐步氧化到生成HCO之間的含C組分，濃度很低，通常簡化機理的計算結(jié)果相對詳細機理會略有偏差，圖7為初始溫度1500K時兩種機理對CH3摩爾濃度的預測結(jié)果，在濃度峰值上簡化機理的預測值偏低。這些組分的生成和消耗速率往往比組分的摩爾濃度都高得多，因此簡化機理要想精確計算其濃度是比較困難的。圖7 0.5%濃度甲烷著火時簡化機理與詳細機理計算得到的CH3摩爾分數(shù)隨時間變化Fig.7 Calculated

31、CH3 mole fraction variations with time at 0.5% methane concentration through reduced and detailed mechanism甲烷濃度5%時，詳細機理與簡化機理的著火過程溫度計算結(jié)果如圖8?？梢钥吹竭@一濃度工況下簡化反應機理的計算結(jié)果與GRIMECH 3.0詳細機理會有較明顯的區(qū)別，尤其是在低溫條件下簡化機理預測的著火延遲比詳細機理明顯偏短。主要原因在于甲烷濃度較高時CH3的濃度也隨之提高，簡化機理中忽略的甲基復合等抑制氧化的分支反應路徑依然有較大的影響。而CH3轉(zhuǎn)化的主反應路徑CH3+O2CH3O+O活化

32、能較高，對溫度比較敏感，溫度較低時，該路徑的反應速率不足，則其他反應路徑的影響會增強。(a) 初始溫度1400K時的計算結(jié)果(a) Results at initial temperature 1400K(b) 初始溫度2000K時的計算結(jié)果(b) Results at initial temperature 2000K圖8 0.5%濃度甲烷著火時簡化機理與詳細機理計算得到的溫度隨時間變化Fig.8 Calculated temperature variations with time at 0.5% methane concentration through reduced and deta

33、iled mechanism經(jīng)計算，如果要保證在溫度低至1400K左右的條件下，簡化反應機理與詳細機理的計算結(jié)果仍比較一致，則要求甲烷濃度在2%以下。圖9為初始為1400K，甲烷濃度2%時簡化機理與詳細機理計算的溫度變化，此時對應的當量比為0.21，著火延遲差距大概在10%左右。圖9 2%濃度甲烷著火時簡化機理與詳細機理計算得到的溫度隨時間變化Fig.9 Calculated temperature variations with time at 2% methane concentration through reduced and detailed mechanism3 結(jié)論以GRIMEC

34、H 3.0詳細反應動力學機理為基礎，計算了各個基元反應的對關(guān)鍵基元的生產(chǎn)與消耗貢獻，并以敏感性分析的方法研究了甲烷氧化過程中各基元反應對整體反應速率的貢獻程度。分析表明，貧燃條件下甲烷氧化速率主要取決于CH3的轉(zhuǎn)化，主要的反應路徑為CH3被O2氧化為CH3O及CH2O，O與OH等活性氧化劑的生成會對氧化過程起到推動作用，在這方面影響最大的是H與O2生成OH與O的鏈增長反應。甲基復合為C2組分則是阻礙氧化過程的重要因素，這些反應的速率會因為甲烷濃度的減少而顯著降低，而氧化反應路徑因為O2的濃度沒有明顯變化，因此所受影響不如甲基復合明顯，存在著火延遲時間會隨甲烷濃度降低而縮短的現(xiàn)象。在研究了甲烷氧

35、化過程主要基元反應路徑及影響后，依照敏感性分析結(jié)果及各組分的生成消耗路徑，構(gòu)建了包含16種組分，31步反應的貧燃甲烷氧化的簡化反應動力學機理。通過溫度在1400K-2000K，甲烷濃度5%-0.5%范圍內(nèi)的校驗該簡化機理主要適用于當量比0.2以下的極端貧燃工況，在溫度較低、甲烷濃度較高時則著火延遲會比詳細反應機理明顯縮短。參考文獻（References）Gregory P. Smith, D.M.G., Michael Frenklach, Nigel W. Moriarty, Boris Eiteneer, Mikhail Goldenberg, C. Thomas Bowman, Rona

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