Simplified Chemical Reaction Mechanism for Surrogate Fuel of Aviation Kerosene and Its Verification

Abstract

To investigate the combustion performance of RP-3 aviation kerosene, n-decane was chosen as a one-component surrogate fuel. Sensitivity analysis and the reaction-path analysis method were used to simplify the detailed reaction mechanism of n-decane, and a simplified mechanism including 36 species and 62 elementary reaction steps was obtained. A Bunsen burner for the combustion of premixed, pre-evaporated RP-3 aviation kerosene was designed to verify the simplified mechanism, and the temperature and gas component concentrations in the axial and radial directions at different heights were measured. The combustion process of the premixed, pre-evaporated RP-3 aviation kerosene in the Bunsen burner was also simulated on the basis of the simplified mechanism, and the numerical results were compared to the experimental data. The results show that the simulated distributions of the temperature and O2 concentration are in good agreement with the experimental data in all cases. In addition, the simulated distribution of the CO2 concentration is in general agreement with the experimental data. Thus, the simplified mechanism can accurately predict the trend in the CO2 concentration near the outer flame. Therefore, n-decane can be used as a one-component surrogate fuel for RP-3 aviation kerosene, and the simplified mechanism of n-decane with 36 species and 62 elementary reaction steps can accurately predict the combustion performance of RP-3 aviation kerosene over a wide range of conditions.

Ignition of kerosene vapor in supersonic flow around a cylinder with an end windward wall

“…В [25] проанализированы литературные данные по моделированию горения авиационного керосина различными суррогатными смесями в различных условиях проведения про-цесса. Результаты сравнительного анализа показали, что в качестве однокомпонентного суррогатного топлива, достаточно хорошо описывающего воспламенение авиационного керосина, можно использовать н-декан.…”

“…Результаты сравнительного анализа показали, что в качестве однокомпонентного суррогатного топлива, достаточно хорошо описывающего воспламенение авиационного керосина, можно использовать н-декан. В настоящей работе используется упрощенный механизм горения н-декана [25], построенный на основе детального кинетического механизма [26] после исключения из него низкотемпературных химических реакций окисления алифатических углеводородов и реакций окисления бензола.…”

“…Следует также отметить, что при температурах выше 1200 K время жизни алкильных радикалов уменьшается до 10 -8 с. Поэтому при высоких температурах внутреннее распределение образующихся дециловых радикалов становится не важным. В настоящей работе на основании данных [18,25,26] рассматриваются только два дециловых радикала, образующиеся в реакции взаимодействия ндекана с молекулой кислорода…”

“…В молекуле н-декана имеется пять различных C-C связей, разрыв которых при высоких температурах инициирует образование различных углеводородных радикалов с меньшей длиной цепи. В соответствии с принятой в настоящей работе кинетической схемой горения керосина [25], в число инициирующих реакций включены реакции высокотемпературного разложения н-декана…”

Modelling of multi-component kerosene and surrogate fuel droplet heating and evaporation characteristics: A comparative analysis

“…The importance of using surrogates to approximate kerosene and jet fuels has been widely discussed in the literature [1,2,3,4,5,6,7]. In most cases the development of these surrogates has focused on mimicking the chemical properties of actual fuels.…”