这篇文档属于类型a，是一篇关于甲醇和乙醇氧化过程中氮氧化物（NOx）形成与消耗动力学建模的原创研究论文。以下是详细的学术报告：

作者及机构
本研究由Krishna Prasad Shrestha（勃兰登堡工业大学热力学与热过程工程）、Lars Seidel（LOGE Deutschland GmbH）、Thomas Zeuch（乔治-奥古斯特大学物理化学研究所）和Fabian Mauss（勃兰登堡工业大学热力学与热过程工程）合作完成，发表于2019年的《Combustion Science and Technology》期刊，DOI为10.¹⁰⁸⁰⁄_00102202.2019.1606804。

学术背景
研究领域为燃烧科学与氮氧化物（NOx）化学动力学。随着内燃机排放法规日益严格，甲醇（CH3OH）和乙醇（C2H5OH）作为可再生燃料因其低污染特性受到关注。然而，目前缺乏涵盖NOx与醇类燃料交互作用的通用动力学模型。本研究旨在填补这一空白，通过实验与建模结合，揭示甲醇和乙醇燃烧中NOx的形成与消耗机制，并为发动机设计提供理论支持。

研究流程
1. 模型开发
- 扩展了作者团队此前开发的H2/NH3/CO/CH4/NOx动力学模型，新增了甲醇和乙醇的氧化路径及与NOx的交互反应。
- 引入4种含氮物种（CH3NO2、CH3NO、CH2NO2、CH3ONO）及其反应，参考了Glarborg等（1999）和Baulch等（2005）的动力学数据库。
- 采用“嵌套机制”方法，确保模型在多种燃烧条件（如射流搅拌反应器、流动反应器、预混火焰）下的普适性。

1. 实验验证

   • 射流搅拌反应器（JSR）实验：验证甲醇/NOx体系在10 atm下的氧化行为，温度范围550–1180 K。模型成功预测了NO/NO2相互转化及燃料氧化的温度依赖性（图2-4）。
     
   • 流动反应器实验：分析甲醇和乙醇在不同当量比（0.03–2.7）下与NO的交互作用。模型捕捉到NO在贫燃条件下促进燃料氧化的现象（图6-8）。
     
   • 预混火焰实验：结合Bohon等（2018）的平面激光诱导荧光（PLIF）数据，测量了甲醇/空气和乙醇/空气中NO的浓度分布。模型揭示了NO主要通过NCN路径（乙醇）或N2O路径（甲醇贫燃）形成（图9-12）。
     

2. 数据分析

   • 通过反应路径分析（如氮原子流分析）和敏感性分析，量化了不同条件下NOx的形成途径。例如，在乙醇火焰中，74%的N2通过CH+N2→NCN+H路径消耗（图12）。
     
   • 使用LOGEresearch 1.10.0软件进行模拟，考虑了热扩散、辐射传热及表面重组效应。

主要结果
1. NOx对燃料氧化的影响：
- 贫燃条件下，NO通过NO+HO2→NO2+OH和NO2+H→NO+OH反应链增加OH自由基浓度，将甲醇氧化起始温度降低60 K（图10）。
- 富燃条件下，NO抑制氧化，因其与自由基发生重组反应。

1. NO形成路径的燃料依赖性：

   • 乙醇火焰中，NO主要通过NCN路径形成（占比74%），而甲醇火焰在贫燃时以N2O路径为主（图12）。
     
   • CH自由基浓度是决定NCN路径贡献的关键因素（图13）。
     

2. 模型普适性验证：

   • 模型在层流火焰速度（LFS）和点火延迟时间（IDT）实验中表现优异（图17-18），覆盖压力1–60 bar、温度500–1500 K的广泛条件。
     

结论与价值
1. 科学价值：首次建立了同时涵盖甲醇/乙醇与NOx交互作用的动力学模型，揭示了燃料类型和当量比对NOx形成路径的影响机制。
2. 应用价值：为发动机燃烧室设计和排放控制策略提供了理论工具，尤其适用于醇类燃料的清洁利用。

研究亮点
1. 创新性方法：结合多平台实验（JSR、流动反应器、预混火焰）与嵌套机制建模，提升了模型的可靠性。
2. 关键发现：明确了NOx在醇类燃烧中的“双重角色”（促进或抑制氧化），并量化了NCN与N2O路径的竞争关系。

其他有价值内容
- 研究补充了Bohon等（2018）未发表的实验数据，完善了NO在火焰中的高度分布（0–5 mm）。
- 通过热力学分析（如CH3NO2分解路径）优化了含氮物种的反应网络，为后续生物质燃料研究奠定基础。

此报告系统梳理了研究的逻辑框架与核心贡献，可供相关领域研究者快速把握其创新点与应用潜力。