非平衡等离子体助燃氨气过程的多维建模方法技术

技术编号：41839672 阅读：39 留言：0更新日期：2024-06-27 18:21

本发明专利技术公开了一种非平衡等离子体助燃氨气过程的多维建模方法，该模型的建立主要包括：求解电子玻尔兹曼方程、带电粒子的漂移扩散方程、电势泊松方程、流体的连续性方程、动量方程、能量方程和组分的输运方程等，将放电引起的组分浓度变化和弹性碰撞功率加入温度ODE方程，实现放电和燃烧反应过程耦合，获得当前时间步长内等离子体放电下的物理参数并进行更新，计算下一时间步长因等离子体放电引起的流场、温度场等参数的变化，依此循环迭代直至放电结束；该多维模型考虑了电子能量分布函数和空间净电荷引起的局部电场，能够更好地反映非平衡等离子体的放电特性，模型更符合物理实际，其物理过程更完整，有利于分析等离子体助燃氨气的物理化学机制。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃烧，具体是指一种非平衡等离子体助燃氨气过程的多维建模方法。

技术介绍

1、非平衡等离子体助燃技术作为一种新型的点火技术，可以大幅度减小点火延迟时间，提高火焰传播速度，拓展可燃极限。非平衡等离子体助燃有助于解决纯氨燃烧面临的传播速度低、点火延迟长等缺点。但等离子体放电过程中燃烧反应和电场存在很强的关联性，涉及了复杂的多场耦合问题和反应机制，由此衍生出的放电区域火核的生长传播机理、等离子体与流场的相互作用等问题成为非平衡等离子体助燃研究领域的学者们关注的焦点。

2、由于非平衡等离子体助燃过程中涉及多物理场耦合、多物理尺度(电离、激发、氧化)、多空间尺度(等离子体鞘层、扩散、漂移)、多时间尺度问题(燃烧：ms，放电：ns)、多温度(气体温度、电子温度)问题，因此模拟困难，且描述电子概率密度分布的玻尔兹曼方程在相空间上具有七个维度，求解复杂，计算量巨大。现有的等离子体助燃模型对具体问题进行了大量简化，不再求解电子玻尔兹曼方程，假设局部电子能量平衡，求解电子能量的输运方程，使得电子在某种程度上偏离了局部场平衡，影响局部...

【技术保护点】

1.一种非平衡等离子体助燃氨气过程的多维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的非平衡等离子体助燃氨气过程的多维建模方法，其特征在于：步骤S1、S3和S4基于OpenFOAM软件；在OpenFOAM软件中创建算例文件，将流场进行网格划分，编译常规氧化燃烧机理，并给定迭代起始点的初始条件，编辑边界条件。

3.根据权利要求2所述的非平衡等离子体助燃氨气过程的多维建模方法，其特征在于：步骤S2基于ZDPlasKin软件；在ZDPlasKin软件中编译等离子体放电机理，生成Fortran语言的ZDPlasKin数据库。