《非平衡等离子体对降低点火延迟的数值研究》.pdf

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1、第230215卷年6第月3期内燃机与动力装置I．C．E＆PowerplantVo1．32No．3Jun．2015【模拟计算】非平衡等离子体对降低点火延迟的数值研究刘肖，汪春梅，李晶晶，姚登举，彭杨茗(舍肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009)摘要：针对航空发动机燃气停留时间短难以充分燃烧以及稀薄燃烧中点火能过高和火焰传播速度慢的缺陷，引入高压纳秒脉冲放电作为甲烷一空气混合气的点火源，利用放电产生的非平衡等离子体改善点火和燃烧性能。通过对放电过程的模拟计算，分析产生的粒子种类和密度，从电子能量分布的角度

2、，分析粒子分布变化的机理。再结合CHEMKIN多区模型，研究放电产生的粒子在着火过程中对点火延迟产生的影响。结果表明，约化场强处于200～400Td区间时产生单个自由基的能量消耗最低，每个自由基仅消耗8eV。而随着约化场强增加，O、OH等自由基的粒子密度有不同幅度的增加。在着火过程中加入自由基的摩尔分数越大，点火延迟时间越短。将约化场强为400Td时产生的自由基摩尔分数加入多区模型，稀燃时的点火延迟时间与化学当量比条件下的相比降低了24．4％。关键词：非平衡等离子体；点火延迟；电子能量分布；约化场强中图分类号：T

3、K402文献标志码：A文章编号：1673—6397(2015)03—0066—05NumericalSimulationofNonequibriumPlasmaonIgnitionDelayLIUXiao，WANGChun—mei，LIJing—jing，YAODeng—jU，PENGYang—ming(SchoolofMachineryandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Inthiswor

4、kthenanosecondpulsedpowerwasusedtoignitethemethane—airmix．tureforinsuficientcombustioninaero——enginesandexcessivehighignitionenergyandslowflamepropagationvelocityinleanmixture．Theplasmaproducedindischargewasusedtoimprovetheig-nitionandcombustionproperty．Theva

5、rietyanddensityofradicalwasanalyzedbysimulationofdis—charge，andthedistributionofradicalwasanalyzedwiththeperspectiveofelectronenergydistribu-tion．Combiningwiththemulti—zonemodelCHEMKIN．theinfluenceofradicalforignitiondelaywasinvestigated．Theresultsshowthatthe

6、energyconsumptionforeveryradicalwaslowest(8ev／radica1)whilethereducedelectricfieldwasfrom200to400Td．Asthereducedelectricfieldwasenhanced．thedensityofOand0Hwasgrowing．Andtheignitiondelaywasshortenedwiththecon—centrationofradicalincrease．Ignitiondelayinleanmixt

7、urewas24．4％shorterthanthestoichio—metricratiowhenthereducedelectricfieldwas400Td．KeyWords：NonequibriumPlasma；IgnitionDelay；ElectricEnergyDistribution；ReducedE—lectricField火、强化燃烧的研究得到广泛关注。非平衡等离子引言体包括放电时产生的电子、离子、基态或激发态的原近年来，非平衡等离子体用于碳氢燃料辅助点子、分子等，具有很高的活性。碳氢燃料在分解

8、时经基金项目：国家自然科学基金资助项目(11147027)。作者简介：刘肖(1991一)，男，福建三明人，研究生，主要研究方向为动力机械工作过程及新能源利用。收稿日期：2015—01—052015年第3期刘肖，等：非平衡等离子体对降低点火延迟的数值研究历链起始、链支化和链传播反应⋯，非平衡等离子气体放电过程中对产生的自由基种类和密度影体可以加速反应的进行。目前超燃冲压发动