-
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_
（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
NO
x
形成，仅采用甲烷
-
空气骨架燃
< br>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
fl
ame_speed_freely_
?
单击
Se
lect
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，
①
View
Results..
.
按钮
可用；②左
侧浏览器中出现
Run
Model
选项
?
(
可选<
/p>
)
点击
View Results...
按钮，
可查看甲烷的气相反应机理和气相传递
< br>数据。
?
< br>双
击
右
侧
浏
览
器
中
的
Run
Model
选
项
，
出
现
Run
Model(flame_speed_freely_propagat
ing)
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_
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：
< br>Solution_variables_vs_distance_for_Soln_No_3
?
点击
Sp
ecies/V
ariables
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
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
净反应速率
-
距离曲线
④
轴向速度
Axial_velocity-
distance
曲线
图
4
轴向速度
-
距离曲线