| 摘要 | 第5-8页 |
| Abstract | 第8-11页 |
| 1 引言和文献综述 | 第15-35页 |
| 1.1 引言 | 第15页 |
| 1.2 航空煤油燃烧和碳烟形成机理的研究概况 | 第15-18页 |
| 1.2.1 航空煤油燃烧的化学反应机理的研究概况 | 第15-17页 |
| 1.2.2 碳烟颗粒形成反应机理的研究现状概述 | 第17-18页 |
| 1.3 分子模拟方法在燃烧化学中的应用 | 第18-21页 |
| 1.3.1 量子化学计算方法在燃烧化学中的应用 | 第18-20页 |
| 1.3.1.1 量子化学计算方法对燃料燃烧反应的研究概况 | 第18页 |
| 1.3.1.2 量子化学计算方法对碳烟前驱体多环芳烃的反应机理研究 | 第18-20页 |
| 1.3.2 分子动力学模拟方法对碳烟纳米颗粒形成过程的研究应用 | 第20-21页 |
| 1.4 ReaxFF MD模拟方法 | 第21-31页 |
| 1.4.1 ReaxFF MD模拟方法简介 | 第21-22页 |
| 1.4.2 ReaxFF MD模拟方法应用于烃类燃料热解和氧化反应机理研究 | 第22-29页 |
| 1.4.3 ReaxFF MD模拟的高性能计算和化学信息学方法的发展 | 第29-31页 |
| 1.5 研究目标和主要工作 | 第31-33页 |
| 1.6 本章小结 | 第33-35页 |
| 2 航空煤油RP-1热解反应模拟及机理研究 | 第35-73页 |
| 2.1 航空煤油RP-1热解的ReaxFF MD模拟方法 | 第36-42页 |
| 2.1.1 航空煤油RP-1的替代燃料和详细组分燃料分子模型的构建 | 第36-41页 |
| 2.1.1.1 航空煤油RP-1详细组分燃料分子模型的组分选取 | 第36-39页 |
| 2.1.1.2 航空煤油RP-1替代燃料分子模型的组分选取 | 第39-40页 |
| 2.1.1.3 3组分替代燃料和24组分燃料分子模型的构建方法 | 第40-41页 |
| 2.1.2 航空煤油RP-1热解反应模拟的策略 | 第41-42页 |
| 2.1.3 RP-1热解模拟的反应路径分析 | 第42页 |
| 2.2 RP-1替代燃料和24组分燃料模型的热解反应性比较 | 第42-57页 |
| 2.2.1 升温模拟条件下热解反应性比较 | 第42-49页 |
| 2.2.1.1 升温模拟的热解反应性比较的主要规律 | 第42-46页 |
| 2.2.1.2 RP-1燃料不同组分归类的热解反应性差异的进一步分析 | 第46-49页 |
| 2.2.2 恒温模拟的热解反应性比较 | 第49-53页 |
| 2.2.3 RP-1热解过程的热分析动力学 | 第53-57页 |
| 2.3 航空煤油RP-1热解典型反应路径分析 | 第57-67页 |
| 2.4 模拟条件的变化对热解反应性的影响 | 第67-71页 |
| 2.4.1 不同模型密度对热解反应性的影响 | 第67-69页 |
| 2.4.2 不同升温速率对热解反应性的影响 | 第69-71页 |
| 2.5 本章小结 | 第71-73页 |
| 3 航空煤油RP-1高温氧化条件的反应性研究 | 第73-89页 |
| 3.1 航空煤油RP-1氧化的ReaxFF MD模拟方法 | 第73-76页 |
| 3.1.1 RP-1氧化的替代燃料和24组分燃料分子模型的构建 | 第73-76页 |
| 3.1.2 航空煤油RP-1氧化反应模拟及反应路径分析的方法 | 第76页 |
| 3.2 化学计量比为1时RP-1升温氧化的模拟结果 | 第76-83页 |
| 3.2.1 化学计量比为1的升温模拟中重要反应物和产物的演化趋势 | 第76-78页 |
| 3.2.2 化学计量比为1的升温模拟条件下重要小分子的演化趋势 | 第78-81页 |
| 3.2.3 化学计量比为1的升温模拟中不同类别RP-1组分的反应性差异 | 第81-83页 |
| 3.3 不同化学计量比氧化和热解条件下RP-1升温反应模拟结果 | 第83-86页 |
| 3.4 航空煤油RP-1氧化反应路径的简要讨论 | 第86-87页 |
| 3.5 本章小结 | 第87-89页 |
| 4 由多环芳烃前驱体向碳烟成核的反应路径探索 | 第89-107页 |
| 4.1 多环芳烃前驱体分子的选择及模拟策略 | 第90-93页 |
| 4.1.1 多环芳烃前驱体分子模型组成的确定 | 第90页 |
| 4.1.2 多环芳烃前驱体分子模型的构建 | 第90-91页 |
| 4.1.3 碳烟纳米颗粒成核的高温反应模拟策略 | 第91-92页 |
| 4.1.4 碳烟纳米颗粒成核过程的化学反应路径分析 | 第92-93页 |
| 4.2 不同ReaxFF MD参数集对模拟结果的影响探索 | 第93-94页 |
| 4.3 ReaxFF MD模拟得到的碳烟纳米颗粒的形貌及性质分析 | 第94-101页 |
| 4.3.1 ReaxFF MD模拟得到的最大碳烟纳米颗粒的形貌分析 | 第94-97页 |
| 4.3.2 ReaxFF MD模拟得到的最大碳烟纳米颗粒的性质分析 | 第97-99页 |
| 4.3.3 ReaxFF MD模拟得到的碳烟纳米颗粒的质量分数演化 | 第99-101页 |
| 4.4 碳烟成核过程的反应路径讨论 | 第101-103页 |
| 4.5 碳烟初始成核作用的验证 | 第103-105页 |
| 4.6 本章小结 | 第105-107页 |
| 5 碳烟形成过程的全景式反应路径分析 | 第107-155页 |
| 5.1 航空煤油贫氧燃烧条件下研究碳烟形成过程的ReaxFF MD模拟方法 | 第108-112页 |
| 5.1.1 航空煤油贫氧燃烧条件下研究碳烟形成过程的模型构建策略 | 第108-111页 |
| 5.1.2 航空煤油贫氧燃烧条件下研究碳烟形成过程的反应模拟的条件 | 第111-112页 |
| 5.1.3 反应路径的分析方法 | 第112页 |
| 5.2 与碳烟形成相关的性质随模拟时间的演化 | 第112-117页 |
| 5.3 碳烟形成过程的反应路径详细探索 | 第117-129页 |
| 5.3.1 碳烟纳米颗粒初始成核的反应路径 | 第117-122页 |
| 5.3.2 碳烟纳米颗粒石墨化的反应路径 | 第122-129页 |
| 5.4 影响碳烟形成能力的主要因素 | 第129-138页 |
| 5.4.1 温度对碳烟形成能力的影响 | 第129-135页 |
| 5.4.2 化学计量比对碳烟形成能力的影响 | 第135-136页 |
| 5.4.3 密度对碳烟形成能力的影响 | 第136-138页 |
| 5.5 不同ReaxFF力场参数集模拟碳烟纳米颗粒的形成 | 第138-140页 |
| 5.6 替代燃料模型和24组分燃料模型描述碳烟纳米颗粒形成的差异 | 第140-144页 |
| 5.7 其他影响因素 | 第144-153页 |
| 5.7.1 碳烟纳米颗粒形成过程的平行模拟研究 | 第144-147页 |
| 5.7.2 使用反应力场和非反应力场对分子模型优化的影响 | 第147-149页 |
| 5.7.3 反应模拟采用不同步长的影响 | 第149-150页 |
| 5.7.4 使用微正则系综对反应模拟的影响 | 第150-151页 |
| 5.7.5 反应模拟采用不同热浴的影响 | 第151-153页 |
| 5.7.6 采用GMD-Reax程序的单精度和双精度版本的影响 | 第153页 |
| 5.8 本章小结 | 第153-155页 |
| 6 总结与展望 | 第155-159页 |
| 6.1 主要工作及结论总结 | 第155-157页 |
| 6.1.1 航空煤油RP-1的高温热解和氧化模拟 | 第155-156页 |
| 6.1.2 由多环芳烃前驱体向碳烟成核的反应路径探索 | 第156页 |
| 6.1.3 碳烟纳米颗粒形成的全景式反应路径分析 | 第156-157页 |
| 6.2 本工作的创新点 | 第157页 |
| 6.3 未来工作展望 | 第157-159页 |
| 参考文献 | 第159-169页 |
| 附录 | 第169-173页 |
| 致谢 | 第173-175页 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 | 第175页 |
