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基于组分与特性的可持续燃料贫油燃烧稳定性优化研究
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作者 郑璐恺 孙誉轩 +2 位作者 谢桂森 韩哲哲 孙梦馨 《新能源科技》 2026年第1期7-17,共11页
为拓宽可持续航空燃料(Sustainable Aviation Fuel,SAF)在工程中的应用,文章聚焦于SAF组分与特性对贫油熄火(Lean Blowout,LBO)的影响,利用基于火焰图像的无监督深度学习方法开展研究。文章基于Tay单管燃烧室试验平台,针对衍生十六烷值(... 为拓宽可持续航空燃料(Sustainable Aviation Fuel,SAF)在工程中的应用,文章聚焦于SAF组分与特性对贫油熄火(Lean Blowout,LBO)的影响,利用基于火焰图像的无监督深度学习方法开展研究。文章基于Tay单管燃烧室试验平台,针对衍生十六烷值(Derived Cetane Number,DCN)31、44、54燃料在稳定和贫油状态下的火焰燃烧图像,通过卷积降噪自编码器提取深度图像特征,结合K均值聚类、Hotelling’s T^(2)及平方预测误差(Squared Prediction Error,SPE)统计量区分稳定与不稳定状态,构建取值[0,1]的火焰稳定性指数ψ值,最终通过Pearson相关性分析和回归森林相关性分析验证SAF的组分特性与稳定性指数ψ值之间的关联性。结果显示,该方法能够准确提取火焰特性并量化火焰稳定性,火焰稳定性与芳香烃和正构烷烃强负相关、与异构烷烃强正相关,为SAF配方优化提供了支撑。 展开更多
关键词 可持续航空燃料 燃料添加剂 贫油熄火 链烷烃 深度学习
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基于多目标优化的航空煤油生物替代燃料模型构建及验证
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作者 顾林林 刘重阳 +3 位作者 杨仲卿 姜东 齐东东 冉景煜 《化工学报》 北大核心 2025年第11期5720-5729,共10页
能源短缺与环境污染是航空业尤为突出的问题,而生物燃料作为一种新兴能源,具有直接替代传统石油燃料的潜力。基于遗传算法,以密度、运动黏度、低位热值、氢碳比及分子量等物性参数为遴选指标对RP-3替代燃料组分比例进行多目标优化,并在... 能源短缺与环境污染是航空业尤为突出的问题,而生物燃料作为一种新兴能源,具有直接替代传统石油燃料的潜力。基于遗传算法,以密度、运动黏度、低位热值、氢碳比及分子量等物性参数为遴选指标对RP-3替代燃料组分比例进行多目标优化,并在常压、临界压力条件下对模型的准确性进行验证。研究表明,最佳替代燃料由32.78%的正丁醚、14.64%的2-甲基呋喃以及52.58%的二代生物柴油组成,理化特性误差整体在3%以内,且在广泛的环境条件下,该模型具备较高的主要物理性质可靠性。另外,利用构建包含192个组分和1482个基元反应的生物替代燃料半详细反应机理验证了其化学性质替代性,结果表明该模型着火延迟时间与实验值良好吻合,对生物燃料优化设计具有指导意义。 展开更多
关键词 遗传算法 RP-3航空煤油 生物燃料 优化设计 理化特性 着火延迟时间
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文丘里管低温空化实验研究进展
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作者 丁坤英 吴佳汶 陈媛媛 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第34期14517-14527,共11页
推进氢燃料客机的研发与应用,是民航业迈向绿色可持续发展的关键战略方向,亦是应对全球气候变暖挑战、实现碳中和目标的重要举措。相较高压氢气,低温液氢有望作为未来大型氢燃料客机的主导燃料。与航空煤油相比,液氢在输运过程中易发生... 推进氢燃料客机的研发与应用,是民航业迈向绿色可持续发展的关键战略方向,亦是应对全球气候变暖挑战、实现碳中和目标的重要举措。相较高压氢气,低温液氢有望作为未来大型氢燃料客机的主导燃料。与航空煤油相比,液氢在输运过程中易发生空化现象,尤其在文丘里管的应用场景中,空化所引发的潜在风险更为显著,严重影响航空安全。梳理了中外文丘里管低温空化的实验研究进展,总结了低温液体在文丘里管发生空化时的空泡形态、空化成因、空泡区演变过程和流动模式等典型实验研究成果,并对未来的研究方向和发展趋势进行展望,为未来氢燃料客机低温液氢输运系统的设计和安全可靠运行提供理论依据。 展开更多
关键词 氢燃料客机 低温空化 文丘里管 实验研究
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氢燃料飞机液氢输运管路空化特性仿真
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作者 崔艳雨 陈韬 陈媛媛 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第21期9173-9183,共11页
发展氢燃料航空器是民航业实现碳中和的最主要途径之一。相较于高压气氢,低温液氢将成为未来氢动力民航商用客机的主要燃料。液氢在输运过程中一旦发生空化将导致发动机燃料供应不稳定甚至供应中断,严重时可能会对飞行安全造成灾难性影... 发展氢燃料航空器是民航业实现碳中和的最主要途径之一。相较于高压气氢,低温液氢将成为未来氢动力民航商用客机的主要燃料。液氢在输运过程中一旦发生空化将导致发动机燃料供应不稳定甚至供应中断,严重时可能会对飞行安全造成灾难性影响。采用数值模拟的方法,基于均质混合流模型,采用RANS(Navier-Stokes)法和Zwart空化模型,深入研究了液氢在飞机输运管路中的空化流动特性及发展规律,并与常温水进行了部分对比。结果表明:空化数、进出口压比和长径比对空化的发生与发展均有重要影响。液氢的凝结过程要比蒸发过程慢得多,空化数对蒸发过程几乎无影响,主要影响最大凝结速率;液氢空化消失的临界压比低于水的临界压比,同一压比下,水比液氢更容易发生空化,且空化区尾部空泡更多,空化区更厚;减小长径比可抑制液氢空化的发生和发展,相较于减小管道长度,建议增大收缩段的管径以获得更高的出口流量。 展开更多
关键词 氢燃料飞机 液氢输运 空化 数值模拟
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航空生物燃料技术发展背景与应用现状 被引量:30
5
作者 胡徐腾 齐泮仑 +3 位作者 付兴国 何皓 黄格省 李顶杰 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1625-1630,共6页
论述了航空生物燃料技术发展背景、技术开发与应用现状,指出能否提供可持续的原料是航空生物燃料应用的关键问题,航空生物燃料将成为我国航空业实现温室气体减排目标的突破口和根本途径;同时为我国航空生物燃料发展提出了建议,认为应继... 论述了航空生物燃料技术发展背景、技术开发与应用现状,指出能否提供可持续的原料是航空生物燃料应用的关键问题,航空生物燃料将成为我国航空业实现温室气体减排目标的突破口和根本途径;同时为我国航空生物燃料发展提出了建议,认为应继续加大技术研发,通过技术创新不断降低航空生物燃料成本,同时努力扩大航空生物燃料原料来源,积极推动航空生物燃料的工业化生产与应用,为我国航空业的可持续发展和碳减排创造条件。 展开更多
关键词 航空生物燃料 喷气燃料 碳减排 生物燃料
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未来航空燃料原料可持续性研究 被引量:8
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作者 赵晶 郭放 +1 位作者 阿鲁斯 杨晓奕 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2378-2385,共8页
运用全生命周期评价方法,评价未来航空燃料原料可持续性。以传统石油基航空燃料为基准,分析未来8种航空燃料原料(煤、天然气、能源藻、麻疯树、大豆、棕榈、油菜籽及亚麻荠)的可持续性。评价路径包括原料阶段、燃料阶段和应用阶段。原... 运用全生命周期评价方法,评价未来航空燃料原料可持续性。以传统石油基航空燃料为基准,分析未来8种航空燃料原料(煤、天然气、能源藻、麻疯树、大豆、棕榈、油菜籽及亚麻荠)的可持续性。评价路径包括原料阶段、燃料阶段和应用阶段。原料阶段考虑基础设施消耗,燃料阶段考虑因电能消耗嵌套引起的碳排放。评价指标不仅包括能量、化石能源、水资源消耗和温室气体(GHG)排放,而且包括了环境污染雾霾中的主要成分PM10和PM2.5排放。本文为选择航空替代燃料原料来源提供理论和技术基础。结果表明,在原料阶段,生物基温室气体排放相比石油基均降低,其中大豆油碳减排最明显,麻疯树基航空燃料PM10和PM2.5排放量大,因在种植过程中加入大量化肥。在燃料阶段,煤基费托过程能量消耗大,碳排放高。通过全生命周期分析,煤基费托温室气体排放高,大豆温室气体排放较低,其次是能源藻。在不与人争粮,不与粮争地的前提下、不占用耕地的能源藻具有可持续大规模制备航空替代燃料的应用前景。 展开更多
关键词 可持续 原料 全生命周期 航空燃料 替代燃料
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可持续航空燃料技术现状、适航认证和未来发展
7
作者 高和 钱俊逸 张锦 《民用飞机设计与研究》 2025年第3期158-163,共6页
短期内减少航空业温室气体排放的最成熟且有效的方法是使用可持续航空燃料。概述了可持续航空燃料当前的工艺现状,包括已认证的8种常规工艺路径和3种共炼工艺,并对原材料类别和优缺点进行了分析;我国和国外对可持续航空燃料的适航审定... 短期内减少航空业温室气体排放的最成熟且有效的方法是使用可持续航空燃料。概述了可持续航空燃料当前的工艺现状,包括已认证的8种常规工艺路径和3种共炼工艺,并对原材料类别和优缺点进行了分析;我国和国外对可持续航空燃料的适航审定方式存在很大不同,介绍了国外依托美国材料试验协会(ASTM)对可持续航空燃料进行认证的方法和中国民航局依据技术标准规定(CTSO)的自主管理办法;同时对可持续航空燃料当前面临的挑战和未来的发展进行了分析。 展开更多
关键词 可持续航空燃料 原材料 工艺路径 适航认证
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中国微藻航空煤油制备潜能及CO_2减排 被引量:5
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作者 任海涛 郭放 杨晓奕 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期912-919,共8页
综合考虑中国各地温度变化、水资源和CO_2的供给能力等因素,分析了中国适合微拟球藻规模化养殖的地区;根据2013年沿海地区燃煤发电排放CO_2量,结合蓬莱地区微拟球藻规模化养殖的实际数据,预测了中国微藻的年产量潜力及在现有技术水平下... 综合考虑中国各地温度变化、水资源和CO_2的供给能力等因素,分析了中国适合微拟球藻规模化养殖的地区;根据2013年沿海地区燃煤发电排放CO_2量,结合蓬莱地区微拟球藻规模化养殖的实际数据,预测了中国微藻的年产量潜力及在现有技术水平下利用这些微藻原料可制备航空煤油的潜力;并采用全生命周期模型GREET计算了微藻航空煤油相比传统石油基航空煤油在全生命周期内中可减少CO_2的排放量。结果表明:目前中国具有每年8894万t的微藻养殖潜力,这些微藻共可制备航空煤油1917万t;与传统航煤相比,制备1 t微藻航空煤油在全生命周期内相比传统航空煤油可降低CO_2排放2.28 t。 展开更多
关键词 微藻 生物航煤 燃煤电厂 生物航煤制备工艺 全生命周期 CO2减排
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煤基喷气燃料代用组分神经网络混合构建方法 被引量:2
9
作者 刘振涛 许全宏 +2 位作者 张弛 霍伟业 林宇震 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2652-2658,共7页
为了建立航空燃料的喷雾模型,用于高保真液雾燃烧数值模拟,提出了基于人工神经网络混合模型的煤基喷气燃料代用组分构建方法.基于这一构建方法,重点针对煤基喷气燃料的雾化特性,利用多组分混合燃料的理化性质数据库对神经网络进行训练,... 为了建立航空燃料的喷雾模型,用于高保真液雾燃烧数值模拟,提出了基于人工神经网络混合模型的煤基喷气燃料代用组分构建方法.基于这一构建方法,重点针对煤基喷气燃料的雾化特性,利用多组分混合燃料的理化性质数据库对神经网络进行训练,获得了混合燃料理化性质隐式预测模型,结合随机投点优化方法,构建出能够很好地模拟煤基喷气燃料目标理化性质的代用组分.结果表明:该代用组分包含了5种碳氢化合物成分,摩尔分数为11.46%正癸烷、23.29%正十二烷、49.87%正十四烷、6.66%异辛烷和8.72%甲基环己烷.通过雾化特性实验,验证了代用组分对真实燃料雾化性能的模拟效果.该代用组分构建方法可以较好地解决混合燃料模拟过程中的非线性问题,通过改变目标理化性质可构建出相应代用组分. 展开更多
关键词 煤基喷气燃料 代用组分 神经网络 优化 雾化
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基于发动机与飞机的藻基航空燃料全生命周期分析 被引量:2
10
作者 阿鲁斯 温孟阳 +1 位作者 郭放 杨晓奕 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1315-1325,共11页
讨论了基于发动机类别及其飞机的藻基航空替代燃料与常规航空燃料对全生命周期的影响。基于GREET(the greenhouse gases,regulated emissions,and energy use in transportation)模型,依据平均载荷、最大航程,将民航客机分为单通道窄体... 讨论了基于发动机类别及其飞机的藻基航空替代燃料与常规航空燃料对全生命周期的影响。基于GREET(the greenhouse gases,regulated emissions,and energy use in transportation)模型,依据平均载荷、最大航程,将民航客机分为单通道窄体、双通道中型、双通道大型、巨型、支线和公务机等6类。起飞、爬升、进近、滑行、巡航过程的燃料消耗及排放采用国际民用航空组织、美国NASA-AAFEX实验、欧洲EASA适航条例提供的数据。计算了6类发动机-飞机的气体排放、能量消耗情况。在双通道大型客机中藻基航空替代燃料制备过程的温室气体排放仅为0.2351g/(kg·km),原因为该类客机与小型飞机相比有更好的发动机效率和运输效率。然而由于起飞降落过程排放比例较大,单通道窄体客机在航程上对温室气体排放变化更为敏感。 展开更多
关键词 替代燃料 排放 能耗 全生命周期分析 航程
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纤维素类生物质水热法制备航油前驱物能耗分析 被引量:3
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作者 董升飞 黄星华 杨晓奕 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期620-631,共12页
生物质制备航空替代燃料对于全球碳减排和控制温室气体排放发挥十分重要的影响。纤维素类生物质来源广、年产量大成为其作为生物质原料的显著优势。结合目前纤维素类生物质研究的最新成果,深入研究了纤维素类生物质制备航油前驱物(糠醛(... 生物质制备航空替代燃料对于全球碳减排和控制温室气体排放发挥十分重要的影响。纤维素类生物质来源广、年产量大成为其作为生物质原料的显著优势。结合目前纤维素类生物质研究的最新成果,深入研究了纤维素类生物质制备航油前驱物(糠醛(FF)、5-羟甲基糠醛(5-HMF)、乙酰丙酸(LA))关键工艺单元的工艺参数和产率,通过Aspen Plus工艺模拟,研究比较了糠醛与乙酰丙酸制备工艺、糠醛与5-羟甲基糠醛制备工艺过程的物质流和能流,得出了不同工艺参数对产率的影响,并进行了能耗分析,为提高平台化合物的产率和降低能耗提供了理论基础。 展开更多
关键词 纤维素类生物质 航空替代燃料 水解 能耗分析 平台化合物
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煤基费托航空燃料热氧化安定性研究 被引量:2
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作者 杨婷 李健坤 +1 位作者 周文杰 杨晓奕 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期64-68,共5页
煤基费托燃料(FT)被认为是替代石油基航空煤油(RP-3)并可最早实现大规模应用的航空替代燃料,而氧化安定性是其能否应用于未来高性能发动机的一项重要指标。以RP-3为基准,研究了FT和50%质量掺混比的燃料(FT-RP-3 50%)在不同温度、时间下... 煤基费托燃料(FT)被认为是替代石油基航空煤油(RP-3)并可最早实现大规模应用的航空替代燃料,而氧化安定性是其能否应用于未来高性能发动机的一项重要指标。以RP-3为基准,研究了FT和50%质量掺混比的燃料(FT-RP-3 50%)在不同温度、时间下的热氧化安定性,并对氧化产物的色度进行了定量标定。采用层析方法分离并定性和定量了氧化产物中的有色组分。研究结果表明,燃料组成和反应温度是控制有色组分生成和转化沉积的主导因素。色谱分析结果表明,RP-3氧化产物中有色组分的成分主要为烷基萘(60.03%)和烷基苯酚(18.56%)类化合物,而FT氧化产物中有色组分的成分主要为含氧的脂肪族(81.06%)和脂环族(8.66%)类化合物。在RP-3中掺混FT,可使有色组分转化为沉积物的温度从175℃升高至250℃,明显改善了RP-3的热氧化安定性。 展开更多
关键词 煤基 费托合成 替代燃料 热氧化安定性 有色组分 沉积机理
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纤维素航油缩合-加氢工艺能耗分析 被引量:1
13
作者 黄星华 董升飞 杨晓奕 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期121-131,共11页
随着纤维素原料制备糠醛、5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸平台化合物技术的日益成熟,平台化合物再利用技术成为国际热点。通过研究平台化合物自缩合与交叉缩合工艺特点,以及后续加氢制备合成航油烷烃的可行路径,设计了利用2条纤维素生物质平台... 随着纤维素原料制备糠醛、5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸平台化合物技术的日益成熟,平台化合物再利用技术成为国际热点。通过研究平台化合物自缩合与交叉缩合工艺特点,以及后续加氢制备合成航油烷烃的可行路径,设计了利用2条纤维素生物质平台化合物全组分制备航油的工艺,通过能耗分析与评价,确定了每条工艺路线中的主要能耗单元及主要输入的耗能物质。结果表明:糠醛-乙酰丙酸交叉缩合加氢工艺相比糠醛自缩合加氢工艺、5-羟甲基糠醛自缩合加氢工艺在热耗、氢耗等方面有明显优势。为实现秸秆的全组分利用,提出糠醛-乙酰丙酸交叉缩合加氢联合5-羟甲基糠醛自缩合加氢工艺,根据目前的工艺技术,航油收率可达19.6%。 展开更多
关键词 平台化合物 缩合 加氢 能耗分析 航空替代燃料
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木质素制备航油工艺与能耗优化
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作者 黄星华 董升飞 杨晓奕 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期904-912,共9页
木质素单体的环状结构使其成为航空替代燃料中芳香烃和环烷烃制备的有效前驱体。通过比较分析木质素加氢制备芳香烃和环烷烃、气化制氢、燃烧供热路径的工艺特点和物流信息,采用Aspen Plus进行不同路径的物耗及能耗分析。其中木质素制... 木质素单体的环状结构使其成为航空替代燃料中芳香烃和环烷烃制备的有效前驱体。通过比较分析木质素加氢制备芳香烃和环烷烃、气化制氢、燃烧供热路径的工艺特点和物流信息,采用Aspen Plus进行不同路径的物耗及能耗分析。其中木质素制备芳香烃收率为17.3%~20.7%,环烷烃收率为17.5%~23.7%,气化制氢收率为35.519 g/kg木质素,燃烧供热为22.942 MJ/kg木质素。基于充分利用木质素的原则,以木质素气化制氢作为氢源,木质素燃烧作为热源,结合芳香烃和环烷烃制备路径,设计了多条木质素制备航油自供氢自供热的综合工艺。通过能耗分析和优化,得出木质素热解-烷基化-加氢制备芳香烃或环烷烃综合工艺航油综合收率为11.8%或9.2%,综合热负荷为7.357 MJ/kg或7.687 MJ/kg木质素;木质素热解-烷基化-加氢制备芳香烃和环烷烃(1∶1)综合工艺航油综合收率为10.3%,综合热负荷为7.538 MJ/kg木质素,综合氢耗为0.27%。木质素一步法加氢制备航油工艺虽然反应条件温和,流程简单,但仍需进一步改善反应体系以解决高能耗的问题。 展开更多
关键词 木质素 航空替代燃料 加氢 芳香烃 环烷烃 能耗分析
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基于纤维素类能源植物的可持续航空燃料全生命周期排放方法分析 被引量:5
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作者 杨晓军 袁中楠 +1 位作者 丁水汀 侯德铭 《航空科学技术》 2024年第1期25-35,共11页
国际航空业要实现2050年净零碳排放的目标,目前唯一现实的能源解决方案是使用可持续航空燃料(SAF)。为了判断SAF能否真的实现持续的碳减排,有必要对生产的SAF的可持续性进行评估。本文基于国际航空碳抵消和减排计划(CORSIA)定义的生命... 国际航空业要实现2050年净零碳排放的目标,目前唯一现实的能源解决方案是使用可持续航空燃料(SAF)。为了判断SAF能否真的实现持续的碳减排,有必要对生产的SAF的可持续性进行评估。本文基于国际航空碳抵消和减排计划(CORSIA)定义的生命周期评价(LCA)方法,考虑了燃料生产过程中副产物的固碳效果对总排放的影响,计算了以某种纤维素类能源植物原料制SAF的三种工艺路径的全生命周期排放值,并进行了数据敏感性分析。结果显示,基于该能源植物的SAF各路径均可实现全生命周期碳减排,且考虑生物炭的固碳效果后最大减排量可达152.2%,对实现净零碳甚至负碳排放有关键作用。 展开更多
关键词 可持续航空燃料 可持续性标准 全生命周期排放 土地利用变化排放 核心生命周期排放
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