非平衡等离子体辅助甲烷燃烧的机理研究

发布时间：2020-06-04 08:24

【摘要】：能源危机和环境污染已然成为制约全球经济发展的两大核心问题。内燃机以其热效率高、功率密度大、功率范围宽等优势,被广泛应用于交通运输、工业生产、国防军事等领域。然而,内燃机燃烧也给能源和环境造成了影响,为改善内燃机经济性和排放问题,研究者围绕内燃机的核心问题——燃烧进行了长期的探索。近年来,非平衡等离子体助燃技术在改善内燃机燃烧性能、降低排放污染方面得到了研究学者们的广泛关注。本文从化学动力学角度研究非平衡等离子体助燃的影响,主要研究内容是非平衡等离子体辅助甲烷燃烧过程中电离机理的构建和活性粒子对甲烷燃烧的影响研究。首先,研究等离子体电离机理,在电离机理文件编写过程中,进行了Arrhenius化学反应速率系数求解方法的研究,该方法基于碰撞截面求解玻尔兹曼方程得到化学反应速率,再通过自定义函数拟合得到Arrhenius化学反应速率系数,该方法可快速、准确的求解出化学反应速率。本篇文章通过上述方法和查阅资料编写出一套等电离CH_4和空气产生等离子体的电离机理。使用CHEMKIN软件对电离机理文件进行分析,得到电离后活性粒子特性、化学反应路径和化学反应速率。通过对比不同滞留时间、当量比对电离反应产生活性粒子的影响,发现滞留时间对电离反应影响较大,并直接决定电离过程的反应时间和活性离子的质量分数,而当量比在电离过程中决定着参与电离的反应物的量,仅影响生成的活性离子的量,对实质电离反应过程影响不大。本文最后还将电离反应得到的活性粒子加入到GRI3.0甲烷燃烧机理中,创造等离子体辅助甲烷燃烧机理。突出的活性粒子O_3被加入到GRI3.0中。研究结果表明,带O_3的燃烧机理燃烧速度明显比正常甲烷燃烧快。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK401

【参考文献】