Сокращенный кинетический механизм для моделирования сложного турбулентного горения $n$-гептана

При моделировании крупномасштабных турбулентных пламен применение детальной кинетики с учетом транспортных свойств компонентов предъявляет высокие требования к объему оперативной памяти и производительности процессора. Данная работа посвящена разработке сокращенного механизма высокотемпературного окисления $n$-гептана, который бы мог применяться для моделирования сложных турбулентных пламен. С помощью метода ориентированных графов (DRG) и приближения квазистационарного состояния (QSSA) скелетная (65-компонентная) кинетическая модель была сокращена до модели с участием 25 компонентов, которая пригодна для расчетов при атмосферном давлении в бедных и околостехиометрических условиях. Применение метода анализа реагирующих потоков позволило получить краткую схему из 69 стадий с участием 25 соединений. Особое внимание уделено тому, чтобы избежать добавления обобщенных реакций (для всех изомерных соединений) и искусственных кинетических скоростей, выраженных в виде нелинейных алгебраических комбинаций кинетических параметров исключенных элементарных стадий. В сокращенной схеме количество исходных путей превращения радикалов сохранено в необходимом объеме. Представлено адекватное количество промежуточных углеводородов, что гарантирует правильное описание разложения и окисления n -гептана.
Проведены нульмерные и одномерные расчеты предварительно перемешанных противоточных пламен и осесимметричных струйных спутных пламен. Выполнена итерационная проверка применимости разработанного механизма. Для оценки предсказательной способности механизма проведены сравнения с результатами вычисления по исходной схеме с участием 65 компонентов, а также с данными экспериментов. Сравнение показало, что разработанный механизм удовлетворительно предсказывает эти данные в заданном диапазоне условий.