等离子体助燃稀薄CH4点火过程仿真

· 项目背景

本项目对冰水固流转化的传热过程进行仿真模拟,结果显示了固流转化的动态过程,体现温度场对融化速率的影响。

· 仿真方法

等离子体辅助稀薄甲烷燃烧过程涉及反应极其复杂,本项目的核心在如何合理简化反应机理。仿真需要注意以下几点。

1、等离子体助燃反应机理

本项目将DBD非平衡态等离子体辅助甲烷燃烧反应进行简化,建立由39种反应物质和108种反应组成的简化反应体系,包括激发态和离子在表面的反应过程。

2、等离子体流体模型

根据漂移-扩散理论建立电子输运方程、电子能量守恒方程和重粒子输运方程,静电场的计算采用泊松方程。其中电子能量分布函数(EEDF)采用麦克斯韦分布,通过对碰撞截面积分计算相关反应速率。

3、等离子体反应加热过程

在计算中对所有反应物设置物性参数,并根据反应速率计算热源项。在绝热条件下计算等离子体反应对气体加热过程,从而求解等离子体助燃点火阶段气体温度变化。

· 仿真结果

初始时间空间温度上升

电子数密度对数时空分布

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