近年来，世界经济迅速发展，汽车保有量急剧增加，随之而来的是化石能源的过度消耗和环境污染的不断加剧。寻找清洁替代燃料是解决上述问题的重要手段之一。在众多的发动机替代燃料当中，二乙醚具有可再生、生产成本低、污染物排放低、十六烷值高、可以以任意比例与汽油和柴油混合等优点，因而具有很好的应用前景。二乙醚可以用做发动机冷启动助燃剂，可以与柴油掺混在一起燃烧，也可以作为柴油的替代燃料，直接在柴油机中应用。到目前为止，关于二乙醚的着火特性研究还很缺乏，相关的化学反应动力学模型也不完善。本文利用激波管实验平台，对二乙醚开展了着火特性实验研究，并通过求解RRKM-主方程计算得到了二乙醚高温氧化关键基元反应的化学反应速率常数，构建了二乙醚详细化学反应动力学模型和骨架模型。此外，本文还开展了二乙醚/正庚烷混合燃料的着火特性研究，并构建了混合燃料的化学反应动力学模型。
本研究工作采用实验和理论计算相结合的方法，系统地开展了二乙醚和二乙醚/正庚烷混合燃料自着火特性的实验和反应动力学模型研究。本文取得的主要创新性成果如下：
（1）二乙醚高温着火关键基元反应速率常数的计算。利用量子化学软件Gaussian　09，计算了二乙醚高温着火主要反应路径的反应物、产物、过渡态、反应复合物以及产物复合物的分子结构、频率和能量，构建了包括燃料氢提取反应、燃料分解反应、自由基分解反应以及自由基异构化反应等二乙醚高温着火重要反应路径的化学反应势能面。通过内禀反应坐标（IRC）计算，验证了所计算的过渡态结构的正确性。利用ChemRate软件求解RRKM主方程，得到了反应势能面中的各个反应在温度500　-　2500　K范围内的高压极限速率常数。在速率常数计算的过程中，内转动处理为阻尼转子，并考虑了反应的隧道效应。对于单分子分解反应和异构化反应，考虑了其压力依赖效应，计算了其在压力为0.1、1、10以及100　atm条件下的速率常数，并且拟合成PLOG格式。将本文计算得到的重要反应速率常数与文献中计算、类比与估计得到的速率常数进行对比，阐明了本文中速率常数计算的可靠性和必要性。
（2）二乙醚着火延迟期的测量和化学反应动力学模型的构建与简化。利用激波管实验装置测量了二乙醚在不同温度、压力、燃料浓度以及当量比条件下的着火延迟期，并对实验中反射激波后的温度误差以及着火延迟期误差进行了分析和评估。实验结果表明，二乙醚在高温下的着火延迟期随温度、压力和燃料浓度百分比的升高而降低，随当量比的降低而降低。通过多元线性回归方法，将所测的二乙醚着火延迟期实验数据拟合为以温度、压力、燃料浓度和当量比为自变量的Arrhenius关系式。此外，基于实验数据和理论计算，构建了一个二乙醚化学反应动力学模型，该模型包含了二乙醚高温子模型、低温子模型以及C0-C4底层模型，总共包含341个物种和1867个基元反应。利用本文的二乙醚高温着火延迟期实验数据以及文献中的二乙醚中温和低温着火延迟期数据和热解过程中间物种浓度曲线对本文二乙醚模型进行了验证，同时将现有文献中的Tran模型、Sakai模型和Yasunaga模型的计算结果进行对比，结果表明在宽广的温度范围内，本文模型的预测结果总体上要比其他三个模型的预测结果更加准确。利用本文的详细模型对二乙醚在高温、中温和低温工况下的着火过程开展了反应路径分析和敏感性分析。此外，还对本文的二乙醚详细模型进行了简化，得到了一个包含有49个物种、192个基元反应的骨架模型，经验证，该骨架模型在目标工况下与详细模型吻合度较好。
（3）二乙醚/正庚烷混合燃料着火延迟期的测量和二元燃料模型的构建。通过激波管实验平台开展了二乙醚、正庚烷及其混合燃料在不同温度、压力、当量比以及二乙醚掺混比下的着火延迟期。实验结果表明，在相同工况下，正庚烷的着火延迟期最长，而二乙醚的着火延迟期最短，混合燃料的着火延迟期介于两者之间，并且随着二乙醚掺混比的增加而呈非线性降低。此外，随着混合气由稀变浓，这种非线性降低的现象更加明显。在当量比为0.5时，纯二乙醚、混合燃料和纯正庚烷的着火延迟期相差不大，而混合气由稀变浓，着火延迟期随着二乙醚掺混比的变化愈加明显。在本文二乙醚模型和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）正庚烷模型的基础上，构建了二乙醚/正庚烷二元燃料模型，并利用本文所测的二乙醚/正庚烷混合燃料的着火延迟期实验数据进行了验证，结果表明二元燃料模型可以很好地预测本文的着火延迟期实验数据。利用二元燃料模型对二乙醚/正庚烷混合燃料的着火过程开展了敏感性分析，结果表明对于化学计量比的混合气，混合燃料着火过程中的敏感性反应主要为小分子自由基反应，而随着混合气的变浓，小分子自由基反应的敏感性系数大幅降低。