【摘 要】
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通过耦合零维等离子动力学求解器和燃烧动力学求解器,建立了交流放电等离子体助燃模型,研究了交流放电非平衡等离子体对C2H4/空气的助燃路径,并与自燃过程进行了对比.该模型使用电子能量分布函数计算电子碰撞反应速率,并得到贫燃条件下连续放电过程中温度、组分浓度、放热速率、关键组分的生成/消耗速率随时间的变化.研究表明,等离子体助燃增加了新的反应路径,生成了更多的自由基和激发态组分,缩短滞燃期近两个数量级.氧气、氮气激发态的弛豫和淬熄过程促使电能—化学能—热能的转化,放电结束后的总放热量增加,最高燃烧温度比自燃条
【机 构】
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天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室,天津 300072;国防科学技术大学 高超声速冲压发动机技术重点实验室,长沙 410073
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通过耦合零维等离子动力学求解器和燃烧动力学求解器,建立了交流放电等离子体助燃模型,研究了交流放电非平衡等离子体对C2H4/空气的助燃路径,并与自燃过程进行了对比.该模型使用电子能量分布函数计算电子碰撞反应速率,并得到贫燃条件下连续放电过程中温度、组分浓度、放热速率、关键组分的生成/消耗速率随时间的变化.研究表明,等离子体助燃增加了新的反应路径,生成了更多的自由基和激发态组分,缩短滞燃期近两个数量级.氧气、氮气激发态的弛豫和淬熄过程促使电能—化学能—热能的转化,放电结束后的总放热量增加,最高燃烧温度比自燃条件下高约400 K.同时,电子碰撞O2、N2激发态与O2的退激反应、单态氧原子O(1D)的弛豫等过程促进了氧原子的生成.此外,H原子的生成间接提高了O原子的物质的量分数(主要通过H+O2→OH+O),加速C2H4氧化生成HCO、CO等,缩短了点火延迟时间,有助于燃烧效率的提高.
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