天然气是工业生产中重要的清洁化石能源,与传统化石燃料相比,天然气的燃烧过程具有更低的二氧化碳排放,而其较高的辛烷值则代表了较好的抗爆震特性。利用天然气重整生成合成气得到广泛关注,尤其是通过控制缸内燃烧边界条件,使缸内发生热化学重整反应产生氢气和一氧化碳的缸内热化学重整(TFR)技术,进一步将TFR天然气发动机与醇类重整相结合,提高了发动机的稳定性,降低了 NOX排放。因此,探究天然气与醇类重整反应机制,通过实验建立高度可信的化学反应动力学模型,揭示醇类燃料参与下的天然气氧化重整过程,为发动机缸内热化学重整燃烧模式的优化提供理论支撑具有重要的意义。本论文从发动机缸内热化学重整的实验结果出发,选择三组醇类燃料:甲醇、乙醇和正丙醇;乙醇和乙二醇;正丙醇和异丙醇,基于流动反应器实验装置,分别研究烷基主链长度、多元醇和同分异构现象对于甲烷重整的影响,进一步提出羟基/碳原子比值、羟基个数以及不同羟基位置等关键结构特征对于甲烷重整的促进效果。构建醇-甲烷二元燃料的融合机理,利用化学反应动力学模拟软件,分别对实验进行数值模拟,通过动力学分析,揭示醇对甲烷热化学重整反应的促进机制。结果表明,在相同的中低温度段下,三组醇类对于甲烷重整都具有明显效果,表现在甲烷浓度明显下降,同时生成大量的重整气体。不同当量比的结果比较则发现,醇类浓度越大,重整效果越明显。重整效果的比较发现:甲醇>乙醇>正丙醇,乙二醇>乙醇,正丙醇>异丙醇,该结果证明:直链一元醇的重整效果随羟基数/碳原子数的比值升高而升高,随羟基个数的增加而升高,C1-C3正构醇的重整效果优于异构醇。模拟计算对于实验结果的趋势以及不同醇类之间的差异给出了较为准确的预测。化学反应动力学分析则表明,醇类通过为反应体系带来大量的H、OH和HO2自由基直接或间接地消耗了 CH4,促进了重整反应的发生。与此同时,某些中间产物如甲醛、乙醛和丙醛等,也为增强了体系的反应活性,解释了醇类促进甲烷重整的动力学原因。