The invention discloses a simplified method of hydrocarbon fuel mechanism, which comprises the following steps: step S1, the direct relation graph based on error propagation mechanism, simplified from the component coupling point; step S2, principal component analysis method, mechanism simplified from reactions angle; step S3, linear with isomer lumped method, simplified mechanism of isomer from the group's angle; step S4, based on the direct relation graph of error propagation in step S1, further simplifying the mechanism; step S5, the sensitivity analysis method, and adjust the kinetic parameters of the mechanism; simplified from perturbation factors hydrocarbon fuel; mechanism of the invention discloses a simplified method in the premise of maintaining mechanism of smaller size, to ensure the accuracy of the mechanism and effect, the basic realization of the computer automaton The idea of simplification.
【技术实现步骤摘要】
一种碳氢燃料机理简化方法
本专利技术涉及燃烧反应动力学领域,特别涉及一种碳氢燃料机理简化方法。
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。碳氢燃料机理简化一直以来都是国际燃烧学界的热点研究领域之一,尤其在近二十年期间,伴随着计算机技术和详细反应机理的迅猛发展,获得了长足的进步和完善。简化的目的是为了获取合适尺寸的简化机理,方便与计算流体力学(CFD)模型进行多维耦合计算,加深对于反应机理中关键组分和骨干路径的理解深度,兼顾机理尺寸和机理精度之间的矛盾,计算时间和计算效率之间的矛盾,解决了使用详细反应机理时存在的机理规模过于庞大和计算“刚性”问题。不同于早期简化方法,严重依赖于研究者的主观判断和专业化学知识,人为经验的筛选组分和反应,组装成为简化机理,现阶段机理简化方法可概括为具有“理论化,自动化,可控化,高精度,宽范围”的特征。但由于目前机理简化的每一种方法,都是从某一个方面或角度来简化机理,具有一定的工况局限性和机理依赖性,因此现阶 ...
【技术保护点】
在一种碳氢燃料机理简化方法,包括以下步骤:步骤S1、采用基于误差传播的直接关系图法,从组分耦合的角度,将原始详细机理简化为第一步中间简化机理;所述基于误差传播的直接关系图法为设定一个目标组分和阈值,通过搜索算法计算出所述原始详细机理里面的组分与所述目标组分之间的相互耦合关系值和总体耦合关系值,所述总体耦合关系值大于所述阈值的组分为所述第一步中间简化机理里面的组分;步骤S2、主组分分析方法,从基元反应的角度,将所述第一步中间简化机理简化为第二步中间简化机理;所述主组分分析方法为构造一个速率敏感性系数矩阵,并求解矩阵特征值和特征向量,一个所述矩阵特征值对应多个所述特征向量,通过所述主组分分析方法筛选出一个矩阵特征值所对应的反应组中特征向量最大的值,所述特征向量最大的值对应的反应为所述第二步中间简化机理里面的基元反应;步骤S3、线性同分异构体集总法,从组分同分异构体的角度,将所述第二步中间简化机理简化为第三步中间简化机理;所述线性同分异构体集总法为将具有相同的摩尔质量、相同热力学特性和输运参数的组分,合并为一个代表性组分;并且将所述第二步中间简化机理中互为同分异构体的组分所参与的基元反应合并 ...
【技术特征摘要】
1.在一种碳氢燃料机理简化方法,包括以下步骤:步骤S1、采用基于误差传播的直接关系图法,从组分耦合的角度,将原始详细机理简化为第一步中间简化机理;所述基于误差传播的直接关系图法为设定一个目标组分和阈值,通过搜索算法计算出所述原始详细机理里面的组分与所述目标组分之间的相互耦合关系值和总体耦合关系值,所述总体耦合关系值大于所述阈值的组分为所述第一步中间简化机理里面的组分;步骤S2、主组分分析方法,从基元反应的角度,将所述第一步中间简化机理简化为第二步中间简化机理;所述主组分分析方法为构造一个速率敏感性系数矩阵,并求解矩阵特征值和特征向量,一个所述矩阵特征值对应多个所述特征向量,通过所述主组分分析方法筛选出一个矩阵特征值所对应的反应组中特征向量最大的值,所述特征向量最大的值对应的反应为所述第二步中间简化机理里面的基元反应;步骤S3、线性同分异构体集总法,从组分同分异构体的角度,将所述第二步中间简化机理简化为第三步中间简化机理;所述线性同分异构体集总法为将具有相同的摩尔质量、相同热力学特性和输运参数的组分,合并为一个代表性组分;并且将所述第二步中间简化机理中互为同分异构体的组分所参与的基元反应合并为一条主干反应路径;步骤S4、采用步骤S1中的基于误差传播的直接关系图法,将所述第三步中间简化机理简化为第四步中间简化机理;步骤S5、采用敏感性分析法,并且调校动力学参数值;从摄动因子的角度,将所述第四步中间简化机理简化为最终简化机理;通过所述敏感性分析法去除所述第四步中间简化机理中敏感性系数低的反应;然后根据实验数据的变化趋势,调校3-5个敏感性系数最高的反应的动力学参数值,得到最终简化机理。2.根据权利要求1所述的机理简化方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述原始详细机理里面的组分B与所述目标组...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。