ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΧΗΜΙΚΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ C1-C7 ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ ΚΑΙ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ - Μαλλιωτάκης, Ζήσης (Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2018)
Η παρούσα διατριβή ασχολείται με την ανάπτυξη και βελτίωση μοντέλων χημικής κινητικής που περιγράφουν τη διαδικασία οξείδωσης καυσίμων σχετικών με τη λειτουργία του κινητήρα, χρησιμοποιώντας μια πληθώρα υπολογιστικών και πειραματικών εργαλείων. Η μελέτη επικεντρώνεται σε α) οξυγονούχους υδρογονανθρακές - πιθανά βιο-καύσιμα, β) σημαντικά ενδιάμεσα προϊόντα της καύσης που μπορεί να οδηγήσουν στο σχηματισμό ελεγχόμενων ρύπων και γ) μεγαλύτερους παραφινικούς και αρωματικούς υδρογονάνθρακες που θεωρούνται υποκατάστατα των καύσιμων. Ειδικότερα μελετάται η χημική κινητική του οξικού οξέος, της αιθανόληW και της ακεταλδεΰδης αξιοποιώντας πειραματικά δεδομένα από υπερστοιχιομετρικές φλόγες προανάμιξης αιθυλενίου. Η διατριβή είναι η πρώτη που διερευνά τη συμπεριφορά των οξυγονούχων καυσίμων C2 από διαφορετικές οικογένειες χημικών ειδών σε παρόμοιες συνθήκες φλογών προανάμιξης. Έμφαση δίνεται στον ρόλο των >C2 ειδών στη συμπεριφορά και απόδοση του συνολικού μηχανισμού. Με παρόμοιο τρόπο εξετάζεται το κομμάτι του μηχανισμού που περιγράφει την κατανάλωση και το σχηματισμό του βενζολίου. Γίνεται χρήση ενός αλγορίθμου για την αυτοματοποιημένη δημιουργία μοντέλων χημικής κινητικής, με σκοπό την ανάπτυξη δύο μοντέλων για την καύση εξανίου. Τα αναπτυχθέντα μοντέλα επαληθεύονται έναντι πειραματικών δεδομένων συγκέντρωσης χημικών ειδών, ταχύτητας φλόγας και χρόνου υστέρησης ανάφλεξης. Αξιολογείται η επίδραση της χημείας των μικρότερων χημικών ειδών στην ανάπτυξη και την απόδοση του μηχανισμού. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις νέων πειραματικών δεδομένων πρωτογενών καυσίμων αναφοράς (TRF-Τoluene Reference Fuels), δηλαδή: Μίγματα επτανίου και τολουολίου που καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα όσον φορά την πίεση, θερμοκρασία, τον λόγο αέρα καυσίμου και τον λόγο μεταξύ των δύο καυσίμων. Οι μετρήσεις αξιοποιήθηκαν για την επαλήθευση ενός μηχανισμού για TRF, ενώ πραγματοποιήθηκε ανάλυση του μηχανισμού δείχοντας την επίδραση της χημείας του τολουολίου στην χημεία του επτανίου. Αναδεικνύεται η σημασία της χημείας των χαμηλότερων χημικών ειδών στην ανάπτυξη μοντέλων για πραγματικά καύσιμα, ενώ παράλληλα παρέχονται δύο μηχανισμοί και αντίστοιχα πειραματικά δεδομένα ώς στόχοι επαλήθευσης.