交流放电等离子体助燃乙烯/空气的数值模拟

• 作者: 班杨杨 张帆 钟生辉 朱家健
• 来源期刊: 内燃机工程
• 学科: 工学
• 关键词: 非平衡等离子助燃 交流放电 乙烯 数值仿真
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 页码范围: 58-66
• 页数: 9页
• 分类号: TK432
• 语种: 中文
• DOI: 10.13949/j.cnki.nrjgc.2022.01.007

摘要

通过耦合零维等离子动力学求解器和燃烧动力学求解器,建立了交流放电等离子体助燃模型,研究了交流放电非平衡等离子体对C2H4/空气的助燃路径,并与自燃过程进行了对比.该模型使用电子能量分布函数计算电子碰撞反应速率,并得到贫燃条件下连续放电过程中温度、组分浓度、放热速率、关键组分的生成/消耗速率随时间的变化.研究表明,等离子体助燃增加了新的反应路径,生成了更多的自由基和激发态组分,缩短滞燃期近两个数量级.氧气、氮气激发态的弛豫和淬熄过程促使电能—化学能—热能的转化,放电结束后的总放热量增加,最高燃烧温度比自燃条件下高约400 K.同时,电子碰撞O2、N2激发态与O2的退激反应、单态氧原子O(1D)的弛豫等过程促进了氧原子的生成.此外,H原子的生成间接提高了O原子的物质的量分数(主要通过H+O2→OH+O),加速C2H4氧化生成HCO、CO等,缩短了点火延迟时间,有助于燃烧效率的提高.