超临界燃烧反应动力学

围绕超临界压力射流搅拌反应器平台,系统开展碳氢燃料与含氧燃料在高压力条件下的低低温与中温氧化研究。重点关注真实流体效应对反应路径、点火延迟与产物分布的影响,并发展可适用于超临界条件的详细化学动力学模型。

研究结合实验测量与理论计算,获取关键中间物种与终产物浓度随温度、压力和停留时间的演化规律,为先进推进与高效燃烧系统设计提供基础数据与机理支撑。

超临界压力射流搅拌反应器
超临界压力射流搅拌反应器实验平台

相关文献

  • H. Zhao et al., Studies of low and intermediate temperature oxidation of propane up to 100 atm in a supercritical-pressure jet-stirred reactor, Proc. Combust. Inst. 39 (2023) 2715-2723.
  • Z. Wang, H. Zhao et al., Methanol oxidation up to 100 atm in a supercritical pressure jet-stirred reactor, Proc. Combust. Inst. 39 (2023) 445-453.
  • H. Zhao et al., High-pressure oxidation of hydrogen diluted in N2 with added H2O or CO2 at 100 atm, Combust. Flame 266 (2024) 113543.

等离子体辅助反应与诊断

利用等离子体辅助反应器与脉冲加热平台,研究非平衡激发对燃料氧化、点火与合成反应的强化机制。结合分子束质谱、激光吸收与法拉第旋转光谱等诊断手段,实现关键自由基与中间物种的原位识别。

方向亦延伸至等离子体辅助氨合成等能源转化过程,关注 NNH、N2H2 等中间体的生成与转化路径,服务于低碳燃料与绿氨相关基础研究。

等离子体辅助反应器
等离子体辅助反应器与脉冲加热平台
分子束质谱诊断系统
电子轰击分子束质谱诊断系统

相关文献

  • H. Zhao et al., In situ identification of NNH and N2H2 by using molecular-beam mass spectrometry in plasma-assisted catalysis for NH3 synthesis, ACS Energy Lett. 7 (2022) 53–58.
  • B. Liu et al., Ignition characteristics of flowing ammonia-containing mixtures with nanosecond pulsed discharges, Fuel 407 (2026) 137369.
  • C. Yan et al., The kinetic study of excited singlet oxygen atom reactions with acetylene, Combust. Flame 212 (2020) 135-141.

真实流体火焰与熄灭机理

基于维里状态方程与 Enskog 输运模型,构建适用于超临界与近临界条件的真实流体燃烧理论框架,研究层流火焰传播速度、火焰结构及钝体火焰熄灭特性。

同时结合电场调控、臭氧敏化等手段,探索非常规激励对低低温与高温氧化过程的影响,深化对火焰稳定性与熄灭边界的理解。

流动反应器与射流搅拌反应器
流动反应器与射流搅拌反应器平台

相关文献

  • J. Bai, X. Zhang, H. Zhao, Theoretical study of the real-fluid laminar flame propagation under supercritical conditions, Combust. Flame 276 (2025) 114144.
  • B. Liu et al., Extinction characteristics of laminar bluff body flames in a transverse direct current electric field, Combust. Flame 284 (2026) 114665.
  • X. Zhang et al., Studies of real-fluid supercritical simulation using the 3rd virial equation of state, Combust. Flame 282 (2025) 114465.

交叉与合作

面向能源转化与储能安全等交叉领域,开展锂电池/钠电池热与气体演化的光纤传感监测、绿色氨技术经济评估等研究;并与普林斯顿大学、清华大学等国内外团队保持长期合作。

通过联合实验、理论建模与工程应用,推动燃烧基础研究向能源、动力与安全等应用场景延伸。

全光纤光热干涉探针
全光纤光热干涉与传感诊断相关平台

相关文献

  • Y. Wang et al., Operando observing hydrogen evolution in commercial lithium-ion batteries, Energy Environ. Sci. 18 (2025) 8756-8767.
  • Y. Wang et al., Operando monitoring and prediction of temperature in commercial sodium-ion batteries via optical fiber sensors, Int. J. Electr. Power Energy Syst. 170 (2025) 110893.
  • G. Song et al., Techno-economic and life cycle greenhouse gas assessment of green ammonia produced by low-pressure Haber-Bosch process, Energy Nexus 17 (2025) 100379.

科研项目

国家级 / 省部级项目

  • 国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(海外) 超临界压力下碳氢燃料氧化反应动力学研究 · 主持 · 2022.01–2024.12 · 已结题
  • 国家自然科学基金面上项目 氨掺烧条件下真实流体火焰传播与熄灭机理 · 主持 · 2024.01–2027.12 · 在研
  • 国家重点研发计划课题 先进推进系统中超临界燃烧基础问题研究 · 骨干 · 2023.07–2026.06 · 在研
  • 北京市自然科学基金 等离子体辅助氨合成中间物种原位诊断方法 · 主持 · 2023.01–2025.12 · 在研
  • 教育部霍英东青年教师基金 高压射流搅拌反应器中低低温氧化动力学 · 主持 · 2022.03–2025.02 · 已结题

横向与合作项目

  • 航空发动机燃烧室燃料适应性合作研究 与国内航空动力企业联合 · 负责人 · 2023.05–2025.04 · 在研
  • 锂离子电池热失控气体演化监测技术开发 产学研合作项目 · 负责人 · 2024.01–2025.12 · 在研
  • 超临界燃烧诊断国际合作研究 与普林斯顿大学联合 · 中方负责人 · 2022.09–2025.08 · 在研