超音速燃烧室实验和数值模拟研究

超音速燃烧冲压发动机被认为是高超音速(M>5)的飞行器最有发展前景的吸气式推进系统。超燃冲压发动机可以有效的提高飞行器的有效载荷和航程，因此被认为是下一代空天飞行器和巡航导弹推进系统发展的重点，而被世界各国广泛地进行研究。 超燃冲压发动机设计研究的难点在于超音速燃烧室，燃烧室内部燃料/空气的混合、激波的相互干扰以及放热等的存在，使燃烧室的工作机理十分复杂。超燃冲压发动机外部阻力很大，超音速燃烧室的性能对发动机非安装性能的提高至关重要。超音速燃烧室由于进口速度高、混气停留时间短、损失大，因此如何实现点火和火焰稳定，并获得高的燃烧效率和总压恢复系数，成为燃烧室设计的关键。开展超音速燃烧室实验和数值

单管氢化物反应器的传热研究

金属氢化物贮氢技术能否得到广泛利用，主要取决于金属氢化物的性质，同时也与氢化物的传热传质密切相关。金属氢化物反应器吸/放氢过程的传热传质研究中，数值模拟能够直观地反映各种参数对氢化物的反应动力学性能的影响。在改变计算参数的基础上，可以得出最优化的操作条件和反应器尺寸。 本文在课题组研制的单管金属氢化物反应器(贮氢罐)的基础上，抽象出理想化的几何物理模型。通过假设，把金属氢化物反应器吸收氢气的过程简化成内热源放热的问题，把氢气自上而下的扩散的逐层反应，等价成内热源的逐层放热模型，并忽略了反应器壁的厚度，建立了内部非稳态温度场的求解方程，利用CFD商业套装软件FLLJENT软件对反应器内部非稳态温

生物质气化制氢数值模拟和实验研究

目前化石燃料是世界能源经济的基础，作为不可再生资源，对其过度开采利用不仅造成了资源的枯竭，而且不利于社会的可持续发展。随着全球大气“温室效应”问题日益严峻，在未来的可持续能源系统中，氢有望成为重要的载能体。生物质气化制氢是一项富有前景的制氢技术，已引起了世界各国的普遍关注。 本文提出一种新的生物质制氢方法，选择串行流化床作为制氢平台。串行流化床是循环流化床和鼓泡流化床的结合，利用旋风分离器和返料装置将两床连成一体，两床之间依靠床料颗粒和催化剂颗粒进行热量传递。循环流化床进行生物质的燃烧，燃烧过程可以提供气化的热量，同时可以燃烧催化剂表面的积碳，防止催化剂失活；鼓泡流化床进行生物质水蒸汽气化，制

氮原子簇的探索性研究

近年来,随着C<,60>的发现,激起了越来越多的人们继续研究新型原子簇的热情,尤其是氮原子簇.一方面是由于它分解时可以释放出大量的热量,平均1mol N<,x>分解可以产生210x kJ的热量.另一方面,由于它爆炸时只分解出氮气,产物清洁,有开发为新型绿色高能密度材料的潜在应用价值.本文综述了高能密度材料的发展历史、性能特征以及应用前景,并总结了人们在实验和理论两方面关于N<,4>到N<,60>的各种可能稳定存在的氮原子簇的研究成果.研究表明,它们分解时都可以产生大量的热量,都是潜在的高能密度材料. 本文探索了氨气在氢气还原气氛下的合成条件.实验发现在1:8的氨气、氢气比例下,最容易产生氮原子

超临界状态下异辛烷和RP-3的催化裂解和积炭研究

高超声速飞行引起的冷却问题是高超声速推进技术研究面临的挑战,在解决这一难题的过程中,吸热型碳氢燃料引起了研究机构的关注,利用吸热型碳氢燃料的物理热沉及裂解时的化学热沉,达到对高超音速飞行器冷却的目的. 吸热型碳氢燃料研究主要包括燃料的筛选、制备、裂解过程的研究、燃料性能的研究及改进和燃料在实际飞行器上的测试等.本工作选用HZSM-5和HD作为催化剂,对异辛烷及RP-3的超临界催化裂解和积碳进行了研究. 超临界条件下用HZSM-5和H β催化异辛烷和RP-3裂解,反应转化率、气体产率均随着温度的增加而增加.对于两种催化剂450℃、4MPa为较适合的反应条件. H β催化异辛烷和RP-3裂解的气体

蜂窝催化剂中甲醇自热重整制氢反应的研究

本论文以研发高效的氢源系统为目标,采用实验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法对 ZnO-Cr<,2,O<,3>/CeO<,2>-ZrO<,2>整体催化剂上的甲醇自热重整制氢反应进行了系统的研究,解决了甲醇重整制氢过程中重整催化剂和反应器的优化设计以及放大过程涉及的反应工程问题. 通过正交实验系统研究了整体催化剂上甲醇自热重整制氢体系的反应动力学；利用方差分析得出反应温度、空速、水醇摩尔比和氧醇摩尔比都是影响甲醇的转化率、氢产率和CO选择性的重要因素,而且其影响的显著程度依次减弱. 采用平板式石英玻璃反应器测试了蜂窝催化剂内的轴向浓度分布,并据此对甲醇自热重整反应的反应路径进行了探讨.结果表明

直接法合成二甲基二氯硅烷及对催化剂的评价

本论文研究了直接法甲基氯硅烷的合成,在催化剂存在下使硅粉与氯甲烷在流化床或固定床反应器中反应,得到含有各种甲基氯硅烷的粗单体产物,利用<'1>H-NMR测定了粗单体中各种甲基氯硅烷的选择性. 本文主要使用了五种不同的铜催化剂,即商用催化剂1、商用催化剂2、氯化亚铜催化剂、商用催化剂3和商用催化剂4,研究了它们在不同情况下如加入不同目数的硅粉对催化剂经对各甲基氯硅烷选择性的影响.研究发现,不同规格的硅粉在上述各种情况下对甲基氯硅烷单体的选择性影响很大的差别. 在使用氯化亚铜催化剂时,将流化床条件下的选择性与固定床条件下进行了对比,发现,在流化床条件下,Di的选择性均比相应反应条件下固定床反应条件

太阳能ZnO热解和CH<,4>-ZnO重整两步热化学循环制氢分析

太阳能两步热化学循环制氢是指利用太阳能聚光器聚集太阳能产生高温，推动化学反应，实现两步循环制氢的方法。ZnO热解和CH<,4>-ZnO重整是目前研究最多的两种两步热化学循环制氢方法。 作者对太阳能ZnO热解和CH<,4>-ZnO重整两步热化学循环制氢系统进行了分析，分别计算了两者的系统效率，进行了对比，并以文献中提出的SynMet太阳能反应器为基础，利用CFX软件计算并分析了腔体温度、反应物进口速度和CH<,4>-Ar体积比对CH<,4>-ZnO制氢反应效率的影响。 根据对这两种制氢系统的分析，当太阳辐射聚焦比增大时，系统效率都随之升高。对于ZnO热解制氢系统，系统效率最高为25％。对CH<,

西藏高原特殊地理环境下氢燃料燃烧与流动过程的数值模拟

氢能源是一种资源丰富，清洁无污染的高效能源。氢作为能源的研究对于解决“碳氢经济”所带来的能源危机，摆脱制约我国经济与社会持续发展的瓶颈，保持国民经济的持续、快速和健康发展有着重大的战略意义。西藏高原由于海拔较内地高，大气压(64000Pa)低于内地标准大气压(101325Pa)，导致西藏低压低氧的特殊地理环境。西藏与内地的许多燃烧过程有着不同的燃烧表现和特性，迫切需要研究在西藏地理环境中的燃烧过程和燃烧特性。本文运用直接数值模拟方法，耦合CHEMKIN详细化学反应机理计算了在西藏高原低压低氧环境中和内地标准压力环境中的氢气火焰。分析比较了两种环境中火焰的形状，结构和特性。通过对比分析温度场，各

固体氧化物燃料电池陶瓷连接材料的制备与表征

本论文围绕着目前SOFC陶瓷连接材料存在的亟需解决的问题：中温条件下电导率低：烧结性能差这两方面的问题开展工作。在第一章综述了SOFC的工作原理与关键材料，侧重于陶瓷连接材料的研制现状。在此基础上，从提高电导率和烧结致密度的角度出发，首先(第2章)研究了文献报道的最佳陶瓷连接材料La<,0．7>Ca<,0．3>CRO<,3>在Bi<,2>O<,3>助烧结加入条件下的烧结性能、电性能和热膨胀行为。进而研究了掺杂CeO<,2>基氧离子导体SDC、GDC和YDC的添加对La<,0．7>Ca<,0．3>CrO<,3>烧结体性能的影响(第3～5章)。系统的研究了这几种体系的相结构、烧结性、电导率、热膨胀

煤间接液化制油的研究

作者根据能源战略安全的需求、自主研发技术产业化发展的需要和地区经济发展的优势及要求提出了该项目一煤间接液化制油。然后从五个方面：主要建设条件、项目总投入资金及效益情况、主要技术经济指标、市场预测和资源评价指出了该项目的可行性及其重要的战略和经济意义；并给出了该项目的建设规模及产品方案、厂址选择和总工艺流程。 本项目主要工艺选用德士古水煤浆气化技术以及中科院山西煤化所(ICC-HFPT)的浆态床FT合成油技术。根据ICC浆态床合成油技术的特点，主导产品是柴油、液化石油气(LPG)、石脑油。合成柴油的十六烷值高达70，既可直接作为高质量柴油使用，也可作为低十六烷值柴油调配油。此外，液化石油气(LP

铜川煤催化热解行为的热重研究

煤热解反应条件较温和，可获得高热值煤气、高附加值化学品及洁净的半焦，是重要的煤"非燃料"利用技术。本文选用铜川煤样，以增加煤热解转化率及降低反应温度为目标，利用程序升温热重法研究了煤在氮气下的热解、催化热解，活性气氛氢气和甲烷下的热解，催化加氢热解以及预处理煤的热解。得出的主要研究结果如下： 1.10％(vol)氢气气氛下煤加氢热解的转化率比氮气下热解转化率相对提高了6.5％，第二个热解峰提前了约36℃，从而使整个热解过程的温度降低。 2.甲烷气对热解的促进作用比氢气要小的多，而且650℃后即发生自身分解积碳现象，不利于中高温下热解的进行。 3.5A及Y分子筛催化剂能使热解峰得到较大幅度的提前

RPS系统完善研究与新型低温甲醇洗流程开发

低温甲醇洗工艺是利用低温下甲醇的优良特性去除原料气中硫化氢和二氧化碳的一种气体净化方法，广泛用于合成氨、合成甲醇、城市煤气和工业制氢的气体净化工艺过程中。虽然低温甲醇洗工艺已经较为成熟，但仍存在着诸如流程复杂、能耗较高和二氧化碳产品产量不能满足生产要求等问题，其流程的优化改造和节能开发具有较大的应用价值。 大连理工大学化工学院已成功地开发了低温甲醇洗流程专用模拟系统(RPS：Rectisol Process Simulator)，并初步完成了Windows系统下可视化的RPS界面。本文针对RPS系统界面，将软件开发、测试和应用相结合，扩充了原界面的功能并确保界面运行稳定、结果正确，使之成为可以

1-己烯在纳米ZSM-5上的催化转化研究

世界各国为了加强对环境污染的控制而不断提高燃料油规格的要求。我国燃料油质量较为突出的问题之一是汽油中的烯烃含量高，降低我国催化裂化汽油馏分中的烯烃是尽快提高我国汽油质量的一条重要而现实的途径。 异构烷烃对汽油辛烷值的提高以及敏感性的降低具有明显的作用，同时具有高燃烧热值，清洁等优点，是汽油的理想调和组分。 纳米ZSM-5沸石具有反应活性高、对产物特有的选择性、抗积炭能力强等特点，在烯烃芳构化、异构化和烷基化过程中表示出了良好的性能，可以达到既降低烯烃又保持辛烷值的目的。 本文在脉冲微反装置和小型固定床上研究了1-己烯在纳米ZSM-5上裂解产物中异构烷烃含量的变化规律。研究发现： (1) 反应温

高功率氢气开关的初步研究

高功率开关是脉冲功率装置的关键部件。气体火花开关结构简单，导通电压范围宽、导通电流大，并且具有较高的dI/dt，而被广泛的研究和应用。近年来随着脉冲加速器、高功率微波源、冷等离子体处理等技术的发展，对开关重复频率提出了更高的要求。要提高开关的重复频率，就必须缩短开关的绝缘恢复时间。本文从理论分析、软件模拟等方面研究了不同介质气体火花开关的绝缘恢复特性，并在实验上对不同介质气体火花开关的绝缘恢复时间做了研究与比较，其研究结果对于气体火花开关多脉冲运行间隔的缩短以及重复频率提高具有重要意义。 在气体火花开关绝缘恢复机理研究中，首先分析了气体火花开关的击穿机理；其次，针对火花开关导通后，影响绝缘恢复

微型反应器内甲醇水蒸汽重整制氢性能研究

近年来，能源的不合理利用带来了许多环境问题，燃料电池作为一种新型的能源转化装置，因其能量转换率高、能耗低、污染少而得到了广泛地研究，其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)成为研究热点之一。质子交换膜燃料电池以氢气为燃料，要求其中的CO含量很低(<100mg/kg)。为了给质子交换膜燃料电池提供高纯度的氢源，国内外学者对多种制氢技术展开了研究，其中甲醇水蒸汽重整制氢因产氢浓度高、工作温度低、与质子交换膜燃料电池匹配容易而成为制氢的有利途径。迄今为止，国外对甲醇水蒸汽重整制氢的研究已取得了较大的进展，而国内在此方面的研究还处于基础研究和示范阶段。深入和系统地开展甲醇水蒸汽重整制氢性能研究将为开发高性

固定化离子液体固载手性钌催化剂的研究

潜手性酮类的不对称催化加氢反应是制备手性醇的重要方法之一，在工业上具有很大的应用价值。手性钌化合物是不对称加氢反应最有效的催化剂，近年来受到研究者的广泛关注。均相手性钌催化剂具有高活性和高选择性的优势，但是由于催化剂难以回收，造成生产成本高、环境污染等一系列问题，这些不利因素使均相催化剂在其工业化进程中受到了限制，因此科研工作者转向对能够使催化剂回收利用的非均相催化体系的研究。而传统的非均相催化通常由于活性组分不能与底物很好地接触，面临着非均相催化剂催化性能降低的问题。 随着室温离子液体的出现，为了兼顾均相催化体系和非均相催化体系的优点，人们将其融入非均相催化体系中，于是出现了固定化离子液体催

某些唯铁氢化酶单/双活性中心模型物的合成、结构及性质研究

鉴于唯铁氢化酶具有高效催化质子还原为氢气的功能，因此，近年来人们对其催化活性中心(H簇)结构和功能的化学模拟研究具有重要理论意义和潜在应用价值。本论文开展了新型唯铁氢化酶活性中心模型物的合成工作，并对模型物的结构、性质和催化产氢功能进行了研究，取得了如下创新性成果： 1．本论文总共合成了7个新唯铁氢化酶活性中心模型物，其中3个单[2Fe2S]活性中心模型物、4个双活性中心模型物。它们均经过元素分析、IR、<'1>H NMR表征，部分化合物还经<'13>C NMR、<'31>P NMR、FAB MS、UV-vis光谱表征，还用X-射线衍射技术测定了其中1个模型物的单晶结构。 2．研究了一个ADT

基于CFD技术的氢发动机混合气形成过程研究

近几年来，随着计算机技术的快速发展，基于数值计算技术的计算流体动力学得到了迅速的发展。应用CFD技术来进行氢发动机缸内流场的模拟计算，不仅能够得到十分详细的信息量，而且花费小、周期短、适应性强、效果明显，并能充分反映结构参数和几何形状的影响，有关参数的获取、分析与实验相比要来得简单迅速。 氢气密度比空气密度小的多，不利于与空气形成优质混合气。此外，氢气的扩散速度极快，混合气形成状态变化迅速，这使得深入研究混合气时空分布规律更为困难。为了研究氢-空气混合气的形成规律，改善混合气品质，本文采用计算流体动力学(CFD)方法对氢燃料发动机缸内流场进行了三维数值模拟研究。在本研究中，首先利用Fluent

铝液净化效果检测技术

本文使用SGJ-Ⅰ型铝液质量检测仪，研究了在铝液凝固过程中，影响氢气析出的因素以及影响铝液致密性检测的因素。研究了电阻在线检测法检测铝液夹杂物的一些工艺参数。 SGJ-Ⅰ型铝液质量检测仪是以减压凝固试样密度法为理论基础，通过测试减压凝固试样的密度，可定量描述铝合金试样的致密性，间接评价铝液的含氢量。减压凝固试样的密度与铝合金中的含氢量有关，同时受到冷却速度、外界压力、合会成分等因素的影响。本文研究了外界压力、冷却速度、合金的结晶温度范围、铝液原始含氢量对氢气析出的影响，试验结果表明：在相同的外界条件下，较小的外界压力，较慢的冷却速度，较小的结晶温度范围有利于铝液中氢的析出；而较大的外界压力，较

黑液水煤浆催化气化机理以及气流床气化数值模拟研究

水煤浆气化技术是一种洁净的煤利用技术。黑液水煤浆气化是在水煤浆气化基础上发展起来的，属于加压气流床气化工艺。黑液水煤浆是由造纸黑液和煤配制而成。造纸黑液的资源化利用已经成为造纸生产及相关行业能否生存和发展的关键因素。黑液水煤浆较之水煤浆气化不同点在于：黑液中含有大量的有机物和无机物，有机物主要为木质素及纤维素和半纤维素的碱性降解产物；无机物包括游离的钠盐和含硅，铝的化合物等，如氢氧化钠等。有机物中的木质素和纤维素在黑液水煤浆气化反应时能一定程度上提高气化的热值，尤为重要的是无机物中的钠盐在黑液水煤浆气化反应过程中起到催化剂的作用。 本文主要就黑液水煤浆催化气化反应的机理进行研究，主要开展了以下

甲烷在多孔介质中过滤燃烧制取氢气的数值模拟

本文对富甲烷气体在多孔介质中的超绝热燃烧作了数值模拟研究，基于气固两相局部非平衡双温度模型建立了甲烷在多孔介质中部分氧化过滤燃烧的一维模型。燃烧计算采用详细化学反应机理GRI1.2。着重研究了燃烧的峰值温度，火焰结构和氢气的转化效率：讨论了混合气体入口流速、当量比、及导热系数等参数对燃烧特性的影响。本文的数值模拟结果与Lawrence的实验结果相符合，得到了如下结论： 1．过滤燃烧系统稳定燃烧过程中，在气体到达燃烧区域以前，固体温度高于混合气体的温度。固体对预混合气体预热。当气体跟固体温度相等时，混合气体发生剧烈反应，气体温度高于固体，开始向多孔介质传热。由于多孔介质相对与混合气体有着非常大的

天然焦富氢气化试验研究

由于世界能源消耗的强劲增长，全球二氧化碳排放量持续增加。石油、煤、天然气的人量使用，将产生大量的温室气体CO<,2>。氢能被誉为“21世纪的新能源”，具有燃烧热值高，清洁无污染，适用范围广等优点，将矿石能源转化成氢能再加以利用，是解决目前能源与环境之间矛盾的良策。 本文以天然焦作为研究对象，对天然焦气化制氢进行Aspen Plus模拟及实验研究。模拟研究主要考察气化参数(气化温度、Ca/C摩尔比、S/C质量比、气化压力)对气化产气以及反应后固态残渣组成的影响。模拟中天然焦质量流量1000Kg/hr，Ca/C摩尔比范围0.5-1.1，S/C质量比1-6，气化炉温度600-900℃，气化压力1-7

中国西部五种典型煤的热解及催化加氢热解行为热重研究

煤不仅是一种能源，更是一种宝贵的化工原料。通过煤的热解可获得高热值煤气、高附加值化学品及洁净的半焦。本研究以提高最终失重率和降低热解温度为目标，利用程序升温热重法采用30℃/min的升温速率研究了100～900℃温度范围内神府、铜川、新疆、霍林河、云南五种煤在氮气、活性气氛(90％N2+10％H2，v01％)以及三种催化剂(MoS2、NiS、ZnCl2)在不同添加量(0.5％、1.0％、2.0％、5.0％、10.0％)下的热解行为，最后对所有热解过程进行了动力学计算。得出的主要研究结果如下： 1.氮气热解条件下，煤的挥发分与热解终温时的失重率存在线性关系。煤样在活泼热解阶段时的活化能随煤样中炭

生物质在流化床中热解过程的动力学数值模拟

生物质热化学转化提供了一种经济有效的方法将生物质转化为常规气体、液体和固体燃料以替代化石燃料，缓解能源危机和温室气体污染问题。本文旨在建立生物质热解气化和热解液化过程的三维动力学模型，模拟并分析生物质热解转化过程不同操作条件对产物产率和分布的影响，为优化反应器设计和操作提供指导。近年来数值计算方法的进步和计算机计算性能的提高使计算流体动力学(CFD)数值模拟仿真应用到生物质热化学转化过程成为现实。通过CFD模拟生物质热化学转化在不同操作条件下的动力学过程，可以使发生在反应器内的动态过程实现可视化，有助于更好的理解和研究热化学转化过程的物理和化学现象。本文分别建立了不同生物质在流化床中空气气化制