一种结合多代路径通量分析与敏感性分析的机理简化方法技术

本发明专利技术将路径通量分析方法升级，发展到多代路径通量分析方法，以进一步提高路径通量分析方法的计算效率及计算精度。同时将路径通量分析方法与敏感性分析方法耦合起来，充分发挥二者的优点，克服各自的缺点；精确、高效的完成详细化学机理简化过程，得到最大程度简化的化学机理。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 2、所属的
： 本专利技术涉及一种新型详细化学动力学机理简化方法（MPFASA方法），将两种机理 简化方法升级后联合应用，属于燃烧数值模拟应用
3、
技术介绍
随着计算机技术的发展，数值模拟方法已成为反应流分析的重要手段之一，极大 地促进了燃烧理论、新型燃烧器和新燃料技术的发展。为了实现化学反应的精确定量预测， 必须在反应流的数值模拟中引入详细的化学反应机理。详细化学反应机理由基元组分和包 含基元组分的反应构成。随着含碳燃料中碳原子数的增加，详细化学反应机理中包含的组 分数目和基元反应数目也随着快速增长，从而导致了数值模拟计算量的加大。为减小计算 量，有效的方法之一是发展精确的机理简化方法。机理简化的目的在于去除详细化学反应 机理中非重要组分，保留重要组分。机理尺寸越小，消耗的计算资源及计算时间越少，越有 利于进行数值模拟计算。 本专利技术所采用的机理简化方法包括路径通量分析和敏感性分析方法，其优缺点总 结如下。【主权项】1. ，其特征在于使用如下步 骤： 第一步，将路径通量分析简化方法升级到多代路径通量分析方法； 第二步，重新定义敏感性分析方法； 第=步，确定两种方法的使用步骤。2. 如权利要求1所述的，其 特征在于第一步为；PFA方法假设组分A为预先选定组分，组分A的生成通量Pa和消耗通量 Ca可W通过式（1)和式（2)得到： Pa=E i = i，imax( v、iWi，0) (1) Ca=Ei=i，imax(-v、iWi，0)似 其中，是第i个反应中组分A的化学当量系数，为第i个反应的净反应速率。I为总的基元反应数目； 而组分B对组分A的相关系数定义为：式中，Pab和CAB分别为组分B相对于组分A的生成相关系数和消耗相关系数。巧为系 数，当B为第i个基元反应的反应物或生成物时，4为1，否则为0 ; 为了保证路径通量的守恒，定义了一种组分之间的一代相关系数（通量份额）r置和 con-\st戸A这 :在一代相关系数基础上，考虑组分B与组分A通过第=种中间组分Mi形成的关联性， 定义了组分间二代相关系数：式（7)和式巧）中的求和是为了包含所有设及到组分A和组分B的路径通量； 根据上述一代、二代组分相关系数的定义，对=代相关系数定义如下：为了简化起见，最终在S代PFA方法中只设定一个阔值e 而将组分B对组分A的 一代、二代、立代相关系数相加，最终得到一个总的相关系数，如下式所示：(11) 由二代PFA、S代PFA关系系数的定义，可W定义任意代数PFA方法； 假设A为预选组分，当r^〉e时，组分B与组分A禪合，对机理进行简化时需保留组分B;当r^<e时，则认为组分A和组分B不相禪合，不需保留组分B。 在进行简化详细机理时首先选定预选组分，并W预选组分为基础遍历详细机理中其它 所有的组分，相关系数大于设定阔值时该组分设定为有效；接着再W每一个有效组分为基 础遍历其它所有组分得到新的有效组分，直到没有新的有效组分产生为止。3. 如权利要求1所述的，其 特征在于第二步为： 假设原机理在某一工况k下的特征参数为tk，去除组分A影响后机理的特征参数为tkA， 则组分A在k工况下的敏感性系数0kA为：(12) 在不同工况下组分A的敏感性系数不同，因此W组分A在不同工况下的敏感性系数的 最大值为组分A对机理a的"最终敏感性系数"，如式（11)所示： 〇A=max(〇 化）〇2A! 〇3A......〇ka) 。扣 式（13)中，K是计算工况的数目； 当确定原机理中所有组分的"最终敏感性系数"后，W此为依据确定组分的取舍。首先 确定两个阔值：阔值e1，阔值e2;一个变化值A; 阔值e1;简化机理的特征参数与原机理的特征参数的最大误差；若二者误差大于此阔 值^1，则简化机理不可接受； 阔值e2;判断值。若某一组分的"最终敏感性系数"大于阔值。2,则其被保留；反之去 除；阔值。2可W在计算过程中更改； 变化值A;阔值。2的减小量，若简化机理的特征参数与详细机理的特征参数值的最大 误差大于设定的阔值^1，则必须减小阔值^2^保留更多的组分，每次迭代计算阔值e2减 小量为A。 由于"最终敏感性系数"是多种工况的合并值，因此在进行简化机理的特征参数测试 时，必须针对每一种工况进行验证计算，若有一种工况不符合要求，则此简化机理仍视为不 符合简化精度要求。4. 如权利要求1所述的，第 一，运用多代路径通量分析方法将详细化学反应机理简化到本方法能简化的最小尺度，得 到简化机理a,简化机理a相对于详细化学反应机理，精度保持良好，尺寸小；第二，运用敏 感性分析方法继续简化前步得到的简化机理a,得到更为简化的简化机理b;简化机理b即 为最终的简化机理，并能保持良好的精度。【专利摘要】本专利技术将路径通量分析方法升级，发展到多代路径通量分析方法，以进一步提高路径通量分析方法的计算效率及计算精度。同时将路径通量分析方法与敏感性分析方法耦合起来，充分发挥二者的优点，克服各自的缺点；精确、高效的完成详细化学机理简化过程，得到最大程度简化的化学机理。【IPC分类】G06F19-00【公开号】CN104850756【申请号】CN201510298582【专利技术人】苟小龙, 王卫 【申请人】重庆大学【公开日】2015年8月19日【申请日】2015年6月3日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合多代路径通量分析与敏感性分析的机理简化方法，其特征在于使用如下步骤：第一步，将路径通量分析简化方法升级到多代路径通量分析方法；第二步，重新定义敏感性分析方法；第三步，确定两种方法的使用步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苟小龙，王卫，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85