微波电场作用下甲烷预混火焰的数值模拟

Abstract

本文使用相对详细的输运模型和化学反应机理来模拟微波电场作用下甲烷空气预混火焰传播速度和温度等火焰参数。在微波电场之下,电子-中性粒子的碰撞会促进焦耳热的转化并且提高火焰温度和火焰速度。在亚临界电场作用下的碳氢燃料火焰,除了热效应,还需要考虑动力学效应,添加电子激发态组分的化学反应,更新电子激发态组分的输运特性。为了提高模型的准确性,使用电子能量分布函数来计算一些涉及电子的输运参数和反应速率常数,耦合了微波增强燃烧的两种主要机理—热效应和动力学效应。与实验结果和以往的计算结果进行对比,表明该模型可以更加准确地预测微波电场作用下的火焰温度、速度以及反应组分浓度。另外,还使用本模型对可能影响微波助燃效果的一些因素进行评估,以此确定微波助燃最佳应用工况