化石能源日益短缺和大气环境日趋恶化是全世界面临的两大问题，为确保全球经济的可持续发展，寻求清洁可再生生物替代燃料已成为基础燃烧、能源领域和生物科技的研究热点问题。生物醇燃料，包括低碳链醇和高碳链醇得益于其低廉的生产成本和成熟的生产技术，受到更加广泛的关注。相对低碳链如甲醇和乙醇，丙醇的毒性和腐蚀性更低、吸水性更小且能量密度更高，加上具备实现大规模商业生产潜力，是一种很有竞争力的清洁可再生能源。目前，正丙醇和异丙醇的研究还处于对基础燃烧规律的认识阶段且大部分集中于火焰传播等方面，其自着火特性的研究还十分缺乏，相关的化学反应动力学模型也不完善。一个准确而详细的动力学模型不仅可以反映燃料本身的燃烧氧化过程，也能反映其中间产物的燃烧化学过程。丙醛是长碳链醇（如丙醇、丁醇）的一种重要且稳定中间产物。着火延迟期是理解自着火特性、构建和验证化学反应动力学模型的重要参数。
本文在激波管实验平台上，系统开展了正丙醇、异丙醇和丙醛的自着火特性研究，发展和优化了其化学反应动力学模型。分析了不同官能团包括羟基OH官能团、羰基C=O官能团及其位置对自着火特性的作用机制。获得主要的创新成果有：
（1）系统开展宽广工况下正丙醇、异丙醇着火延迟期的测量，补充和完善了正丙醇、异丙醇的着火延迟期数据库。分析了温度、压力、当量比及燃料浓度对丙醇着火延迟期的影响规律，获得了正丙醇、异丙醇的Arrhenius关系式。通过实验数据与文献中数据的对比，证实了丙醇测量数据的可靠性。
（2）利用激波管测量了丙烷掺入不同比例的氢气时的着火延迟期，验证了C3机理的准确性，填补了丙烷掺氢二元燃料着火延迟期的数据库。采用两个比较成熟的C3机理NUI　Mech和USC　II　Mech机理分析了丙烷掺氢的着火延迟期随压力、温度、当量比及掺氢比的变化规律。这两个模型对所用丙烷掺氢混合气的着火延迟期均给出了合理的模拟，　NUI　Mech机理比USC　II　Mech机理可以更准确地模拟XH2　＞　90%时混合气的着火延迟期，包括纯氢气。
（3）基于化学分子结构的相似性，更新化学反应速率常数和添加在Johnson丙醇模型中缺失的反应步骤，对正丙醇、异丙醇子模型中的燃料单分子裂解反应、脱氢反应、自由基裂解反应和醛酮异构化反应进行了完善或优化。将子模型与验证过的C3底层烷烃机理进行耦合得到本文构建的丙醇模型。模拟得到的着火延迟期很好地再现了本实验数据和文献中的数据。通过比较本文构建模型的模拟结果与文献中射流搅拌器（JSR）的数据或层流火焰速率数据，验证了本文构建的丙醇模型的准确性。总的来说，相比文献中Johnson模型，本文构建的模型不管是对零维还是一维的实验数据的模拟均有了显著改进。基于本文构建的模型开展了正丙醇、异丙醇的化学反应动力学分析，包括反应路径分析和化学反应步骤敏感性分析。指出燃料消耗路径主要是通过脱氢反应，且这些反应对燃料自着火过程非常敏感。研究还观察到了2-丙烯醛的生成反应路径在底层烷烃模型中有着很大的不确定性。
（4）开展不同温度、压力、当量比和燃料浓度下丙醛的着火延迟期的测量，填补了丙醛的着火延迟期数据库。采用多元线性回归法获得了丙醛着火延迟期的Arrhenius关系式。通过修改和优化丙醛的初始反应，包括单分子裂解反应、脱氢反应和??裂解反应，构建出本文的丙醛子模型并耦合在丙醇模型中。着火延迟期数据很好地验证了本文构建的模型，采用文献中的着火延迟期数据也验证了本模型。本文构建的模型比文献中的丙醛子模型Veloo　mech和NUIG　mech都有了明显的改进。
（5）在相同温度、压力、当量比和燃料浓度下比较了丙烷、正丙醇、异丙醇和丙醛的着火延迟期，分析了羟基OH官能团、羰基C=O官能团及其位置对自着火特性的影响。本文构建的模型包含了丙烷、正丙醇、异丙醇和丙醛的子模型，有240个物种和1479步反应。基于本模型对这四种燃料进行化学反应路径比较，发现丙烷的主要中间产物是乙烯、丙烯；正丙醇除了有乙烯、丙烯外还有乙烯醇；异丙醇主要是乙烯和丙酮；丙醛主要是C2H5自由基、正丙烯醛、异丙烯醛和乙烯。反应敏感性分析发现四种燃料均是链传播反应H　+　O2　=　OH　+　O主导着整个着火过程。通过对比四种燃料的氢H自由基摩尔分数，丙醛用最短的时间使H自由基摩尔分数陡升至峰值，紧接着是正丙醇、异丙醇，最长是丙烷，阐明了官能团对自着火特性的影响规律。