在能源日益短缺的背景下,可再生能源开始受到世界各国的青睐。生物柴油作为可再生能源的一种,它具有良好的动力性、经济性等优点,其燃烧过程相较于传统石油来说,能够大幅度的降低碳烟的排放。本文主要围绕着小球藻生物柴油燃烧过程中的自由基分布的光谱分析、燃烧反应动力学路径详细机理模型及简化开展研究,为研究小球藻生物柴油的燃烧特性提供一定的理论基础。通过采用水热液化法制备小球藻生物柴油,并对其进行燃烧实验。采用光谱仪对其进行光谱测量,获取其燃烧过程中的自由分布情况并分析其生成原理。研究表明:在紫外-可见波段（200～600 nm）,存在、、、、₂等多个自由基,其中在335 nm附近发现了新自由基NH基的特征谱带,且特征明显;在可见-近红外波段（600～1 100nm）中存在₂分子及OH、C2等少量的自由基。采用GCMS（气相色谱质谱联用仪）测量小球藻生物柴油的组分种类及它们所占的百分比;通过密度计、粘度计等实验仪器测定其密度、粘度;将其物性参数带入到经验公式中对其十六烷值、热值进行计算,得到以下结果:小球藻生物柴油的主要成份包括亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯、棕榈酸甲酯、9,-甲基十九烷酸甲酯、油酸甲酯、十七酸甲酯,其中以亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯、棕榈酸甲酯为主。理化特性如下:密度为0.864,十六烷值为52,含硫量为0,热值38.67 MJ·kg^-1,酯含量为96.7%。以氧含量、十六烷值、密度、相对分子质量等条件为匹配目标来寻找合适的替代物,采用“叠加法”构建小球藻生物柴油的详细化学反应动力学机理模型,并运用软件CHEMKIN-PRO进行模拟计算。分别在激波管中进行着火延迟时间预测及发动机HCCI模型中进行生成物浓度随缸内压力变化的预测,将模拟结果与实验结果进行比较。计算结果表明,选取癸酸甲酯与正庚烷摩尔比为1:1所构建的详细化学动力学机理所预测的着火延迟时间及生成物浓度随压力变化趋势与实验数据相比,具有较高的准确性。该机理包含689中反应物和3230个基元反应。采用反应路径分析法和温度敏感性分析法相结合的方式,对前面详细机理进行简化,简化后的机理包括114中反应物和312个基元反应。将简化后的机理进行着火延迟时间预测,将模拟计算的结果与详细机理模型所预测的结果进行比较,结果表明,简化机理与详细机理的延迟时间的相近,它们之间的相对误差分别是1.6%、0.6%、1.4%,因此,简化后的机理不但可以提高计算效率,还可以保持较好的准确性。采用简化机理模拟燃烧过程中元素的转移路径。元素的转移过程中,主要是以空气中的₂通过快速型和热力型转化成或₂排放到大气中,在这个转移过程中产生自由基和,由于温度较高,他们的停留时间较短,因此所发出来的光谱强度不稳定,也验证了小球藻生物柴油燃烧实验光谱中是存在和自由基的波峰。