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一 寸 光 阴 不 可 轻
稳态一维层流燃烧实验
一 实验目的
一维层流火焰在预混燃料-氧化剂混合物中传播是最简单的燃烧现象之一。
在此火焰中,化学动力学以及能量和组分扩散输运起重要作用。描述一维预混火
焰的方程组是:压力为常数的条件下的质量守衡,能量守恒,组分守恒以及理想
气体状态方程。虽然守恒方程和状态方程提供了缓燃的未燃气体和已燃状态之间
的关系,但不能唯一确定层流火焰速度,其准确解只有通过数值积分才能获得。
本实验考察层流火焰的传播速度以及与燃烧参数如燃料类型、化学配比、压力及
未燃气体的温度的关系。
二 实验方法
采用 Chemkin 自带的实例 flame_speed_freely_pripagating.ckprj (甲烷-空气
火焰传播速度)。模拟绝热、大气压力、自由传播、化学当量混合甲烷-空气预混
合燃烧火焰的传播速度。模拟计算中不考虑NOx 形成,仅采用甲烷-空气骨架燃
烧机理。火焰用详细轴向温度分布做定温计算。设置火焰温度(在入口温度到峰
值温度间),通过调节反应器内部的计算区域,来获得预热到反应完整过程,保
证初始温度变化曲线足够平坦(温度梯度为0),计算报表反馈火焰传播速度。
三 实验步骤
启动Ckemkin
点击Open Project
双击samples
单击flame_speed_freely_propagating.ckprj
单击Select 按钮
双击左侧浏览器中的Pre-Processing 选项
在弹出的新窗口中,点击Run Pre-Processon 按钮,①View Results...按钮
1
一 寸 光 阴 不 可 轻
可用;②左侧浏览器中出现Run Model 选项
(可选)点击View Results...按钮,可查看甲烷的气相反应机理和气相传递
数据。
双 击 右 侧 浏 览 器 中 的 Run Model 选 项 , 出 现 Run
Model(flame_speed_freely_propagating) 窗口。
点击Create Input File 按钮,Run Model 按钮可用。
点击Run Model 按钮,计算甲烷-空气层流燃烧。
四 查看和分析实验结果
1)查看实验结果
打开工作目录下的flame_speed_freely_propagating.out 文件,编辑/查找,在
查找对话框内输入“cm/s ”,查找该文件中最后一个速度栏。在该栏下的第
一个数值就是层流火焰的传播速度,为41.01cm/s.
点击Run Model 窗口中的Run Post Processor 按钮,弹出 Select Results to
Import to Plotting Package 窗口。
点击Solution Sets 选项卡,选择最后一个计算结果:
Solution_variables_vs_distance_for_Soln_No_3
点击Species/Variables 选项卡,首先点击None 按钮,清除所有被选中的选项,
然后选择所需查看的参数,点击OK 按钮显示二维曲线图。
① 压力pressure-distance 曲线
图1 压力-距离曲线
2
一 寸 光 阴 不 可 轻
② 温度temperature-distance 曲线
图2 温度-距离曲线
③ 净反应速率 net_reaction_rate-distance 曲线
图3 净反应速
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