“富煤、少油、有气”是我国当前总的能源储量结构特点。煤基替代燃料的使用能够有效的缓解我国的能源短缺及不平衡问题,有利于国家转变能源发展方向和提高能源效率,对于缓解我国石油资源紧缺、保障国家能源安全和实现经济健康可持续发展具有重要意义。通过煤间接液化技术合成的F-T柴油是一种重要的煤基替代燃料,具有高十六烷值、燃烧效率高和排放清洁等特点。煤基柴油的实验特性和生产方法已有广泛研究,但是目前关于其化学反应动力模型的研究尚少。主要原因是煤基柴油的组分构成非常复杂,且包含众多结构复杂的重烃,故其化学反应机理非常庞大,使用其详细机理在流动-燃烧耦合数值模拟时,会产生极大的刚性问题并往往需要巨大的计算消耗。故对煤基柴油构造结构紧凑、性能可靠的简化机理对其在发动机的多维计算流体力学模拟至关重要。本文通过考察C/H质量比、十六烷值、低热值等物化参数,选取正十二烷与异构十六烷作为煤基柴油的表征燃料组分,并分别对两种组分构建简化机理。在简化过程中,选取激波管、射流搅拌反应模型和一维层流预混火焰作为研究燃烧机理的反应模型,其中重点关注机理在激波管模型中的计算,并确定燃料的滞燃期、重要中间物种的反应过程浓度变化和层流火焰速度为考察对象。(1)本文采用基于误差传播的直接关系图法(DRGEP)、生成/消耗速率分析法(ROP)和敏感性分析法(SA)简化异十六烷和正十二烷的反应机理。首先利用DRGEP对通用的煤基替代燃料综合机理剔除冗余反应,重点考察在剔除冗余反应操作对滞燃期的影响;然后采用ROP分析反应过程的主成分并确定燃烧氧化反应路径,删除次要的基元反应进一步减少反应数量;对上述两步精简操作后的机理进行滞燃期和预混火焰传播速度的敏感性分析,采用SA法并自定义阈值简化掉敏感系数较小的基元反应。考察预混火焰速度的实际误差,补充敏感性较大的部分基元反应对机理进行误差修正。选取重要的中间物种的浓度变化进行和原机理和实验值进行比较,分析删除操作对各个基元反应之间的关联性的破坏并根据该关联性对误差修正。(2)采用粒子群优化(PSO)算法对由DRGEP、ROP或SA方法得到的简化机理进行参数优化,以减小由各简化方法对异十六烷机理带来计算误差,补偿其精度损失。(3)合并所得异十六烷与正十二烷简化机理得到煤基柴油模型燃料简化机理。利用该模型燃料简化机理分别对异十六烷和正十二烷在激波管、射流搅拌反应器和PREMIX模型中进行单组分计算,计算结果与单一组分简化机理的计算结果吻合度很高。根据物化参数,对两者合理配比在计算流体动力学(CFD)软件Converge中模拟煤基柴油F-T合成柴油定容弹的喷雾燃烧,模拟计算结果与实验值有较高的相似度,同时简化机理也极大地节约了计算时间。