在超声速条件下,飞行器的冷却问题己成为研究者关注的焦点。目前在航空领域主要使用吸热型碳氢燃料作为冷却剂,通过燃料自身裂解吸收飞行器的热量,从而达到冷却的目的。常用的燃料有直链烷烃、支链烷烃和环烷烃,环烷烃在燃料中占有的成分约10%～35%。单取代、双取代、三取代环己烷和双环环烷烃作为环烷烃当中的重要代表,研究它们的裂解机理、产物分布和热沉等性质,有着重要的理论和现实意义。本论文主要内容和结论概括如下：第一章主要从飞行器的冷却角度来说明研究环烷烃热裂解机理的重要意义,还就近年来四川大学李象远课题组开发的反应机理自动生成器(ReaxGen)的原理及反应机理简化步骤的原理和公式进行了简单介绍。针对环烷烃目前的研究现状确定了本文所研究的体系—单取代、双取代、三取代环己烷和双环环烷烃。第二章简要介绍了量子化学的计算方法、内禀反应坐标、过渡态理论、隧道效应校正、生成焓计算、热沉估算。第三章对单取代、双取代、三取代环己烷和双环环烷烃的热裂解均采用ReaxGen程序,给出它们热裂解反应的详细机理,同时还给出裂解产生物种的热力学数据和每一个基元反应的速率常数。利用所得到的信息,采用ChemkinⅡ程序模拟了环烷烃在不同温度下的热裂解过程,并计算了相应的物理热沉、化学热沉和总热沉。结果表明,物理热沉随着温度升高线性增加,化学热沉随取代基的大小、个数和位置不同而不同,在相同温度下,邻二取代环己烷的化学热沉大于单取代,大于三取代。单取代、双取代和三取代环己烷分别在650～800℃、650～750℃和700～780℃快速裂解,随着取代基的增多,环烷烃的裂解区间逐渐变窄。单环环烷烃的总热沉大于双环,单环和双环环烷烃分别在650～800℃和650～750℃快速裂解,随着稠环的增大,环烷烃快速裂解的温度区间逐渐变窄。相同碳数环烷烃的总热沉大于脂肪烃。第四章从环烷烃当中选取甲基环己烷为代表,采用CBS-QB3和CCSD方法对其热分解进行了理论研究。结果表明,甲基环己烷的裂解遵循自由基链反应机理,主要包括C-C键断裂、抽氢、后续和双自由基反应,并在相同的水平下得到了裂解产生物种的热力学数据,应用VKLab程序计算了各基元反应传统的过渡态理论的速率常数(TST),采用Eckart方法校正了量子隧道效应。最后,基于上述得到的热力学和动力学数据,估算了甲基环己烷在500～1000℃和1-50atm下的热沉。计算结果表明,甲基环己烷的物理热沉在500～1000℃随着温度升高线性增加,化学热沉在500～650℃为零,在650～800℃快速的增加,在800℃以后,随着压力的增大会有所减小,可能是由于生成的自由基开始结合放出热量所引起的。此外甲基环己烷在600～1000℃裂解的主要产物有氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、丙烯(C3H6)和1,3-丁二烯(1,3-C4H6)。