一种基于分子结构相似的替代燃料化学反应机理构建方法

摘要

本发明的目的在于提出一种各种复杂燃料都能通用的、理论性更强、精度更高，更为简单的替代燃料化学反应机理构建方法，来为复杂燃料的燃烧模拟奠定基础。为此，本发明采用匹配官能基团的方法使替代燃料的分子结构与目标燃料相近，以获得反映真实目标燃料详细燃烧特性的替代燃料机理。

主权项

一种基于分子结构相似的替代燃料化学反应机理构建方法，其特征在于采用如下步骤：1、分析真实燃料的分子结构组成，确定官能基团的划分：采用气相色谱‑质谱联用技术(GC–MS)分析出真实燃料的分子结构成分组成，然后根据真实燃料分子结构定义出分子结构官能基团；确定官能基团的主要原则是：在保证真实燃料的所有的分子结构都能拆分成所定义的官能基团的前提下，尽可能使定义的官能基团个数最少；2、选取基础燃料：选取基础燃料的核心依据是：能为替代燃料混合物提供充分的与真实燃料相同的官能基团。其次，综合考虑真实燃料的烃族的构成和分子链的长度，从而选取与之相适应的基础燃料；3、确定基础燃料的比例：以每种官能基团的个数作为匹配目标，将替代燃料与真实燃料的官能基团进行配比，选取总的匹配误差最小的方案作为最终的替代燃料中基础燃料的比例组成的方案；为了选出最佳配比，匹配项的标准误差定义如下:$F_i=100\left|\frac{{\mathrm{FGN}}_{i,\mathrm{calc}}-{\mathrm{FGN}}_{i,t\arg }}{{\mathrm{FGN}}_{i,t\arg }}\right|$式中F_i官能基团的标准匹配误差,FGN_i,targ是目标燃料的官能基团数，FGN_i,calc是替代燃料混合物的官能基团数，FGN_i,calc的计算式为：${\mathrm{FGN}}_{i,\mathrm{calc}}=\underset{j=1}{\overset{N_f}{\Sigma }}{n}_j{\mathrm{fgn}}_{i,j}$式中n_j第j种组分的摩尔含量,fgn_i,j是第j种组分的官能基团数；每种类型的官能基团的匹配误差必须满足一下条件：F_i≤ε_i式中ε_i为相对误差的阈值；当满足上式中的条件时，仍然有多解的可能，为了能选出最优的配比，定义了一个目标最优函数S：$S=\underset{i=1}{\overset{N_g}{\Sigma }}{W}_i{F}_i$式中W_i为权重因子，表征每个官能基团的重要程度。最后，选取S函数最小的配比最为替代燃料的最优配比。