Chemkin模拟电子激发态粒子对氢气燃烧特性参数的影响

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了通过激光激发氧气分子和单脉冲快速电离波放电改善燃烧性能的研究，并详细阐述了层流燃烧速度模型的构建、预处理、反应器设置、入口条件设置、敏感性分析以及结果输出等步骤。模型采用一维开口设计，通过预处理检查文件格式和错误，并设置温度、压力等核心工况条件。通过入口设置确定可燃气体组分，包括激发态含氧粒子。敏感性分析增加了计算时长，最终通过结果输出界面导出并分析相关数据。

通过激发氧化剂或燃料分子改善燃烧是一个不断发展的研究课题。通过激光将 O2 分子激活到激发态，显着降低了诱导期和点火温度，最高可达300 K。除此以外，通过单脉冲快速电离波放电对非流动的预热氢气-空气和碳氢化合物-空气混合物进行点火实验表明，它可以显着减少点火延迟时间。本案例中，研究了不同激发态粒子对层流燃烧速度的影响。

1. 层流燃烧速度模型

1.1 模型搭建

  层流燃烧速度模型是一维开口模型，需要将入口、燃烧速度模型、出口连接起来，点击update project进行模型更新设置，即可进入预处理、模型物理参数、燃料浓度等参数的设置。

图1 层流燃烧速度模型

1.2 预处理

  预处理是检查机理文件、热力学文件和传输学文件格式的重要步骤，机理中的错误会在预处理中报错，展示在out文件中。为了避免软件bug的发生，工作目录等文件夹名称中不要出现中文。

图2 预处理步骤

1.3 反应器设置

此步骤中最重要的是设置反应器的温度、压力与热损失等参数。温度、压力与热损失是计算案例的核心工况条件，缺少任何一个设置都会导致案例报错。

图3 燃烧反应器界面

层流燃烧速度模型实际是一个类似于“管道”的模型，因此需要设置“管道”内的长度和网格数量、网格节点质量等参数，保证案例计算的收敛

图4 燃烧反应器网格等参数设置

1.4 入口条件设置

  1.1小节设置了模型的出入口，因此要在入口设置界面中设置可燃气的组分，通常有两种设置方式，图5展示的是当量比设置方法，在氧化剂中添加了激发态的含氧粒子。

图5 燃烧反应器入口条件设置

1.5 敏感性分析

  在output control界面可以勾选温度敏感性和相关物质的敏感性分析，这往往会增加计算时长。

图6 敏感性设置

1.6 结果输出

 在结果分析界面，勾选需要分析的相关参数导出成excel文件，进行绘图分析。图8展示了部分计算结果。

图7 结果输出界面

图8 部分计算结果