等离子体助燃CH4燃料的数值模拟和实验研究.pptxVIP

汇报人:2024-01-15等离子体助燃CH4燃料的数值模拟和实验研究

目录CONTENCT引言等离子体助燃CH4燃料数值模拟等离子体助燃CH4燃料实验研究等离子体对CH4燃料燃烧特性影响研究数值模拟与实验结果对比分析结论与展望

01引言

能源危机与环境问题01随着全球能源需求的增长和化石燃料的日益枯竭，寻找高效、清洁的替代能源已成为当务之急。同时，传统燃烧方式产生的污染物严重危害环境和人类健康。等离子体助燃技术的优势02等离子体助燃技术通过产生高温、高活性的等离子体，能有效提高燃料的燃烧效率，降低污染物排放，是实现高效、清洁燃烧的重要途径。CH4燃料的特性03CH4（甲烷）作为一种广泛存在的天然气主要成分，具有高热值、低污染等特点，是理想的燃料之一。研究等离子体助燃CH4燃料对于推动能源转型和环境保护具有重要意义。研究背景和意义

国内外研究现状发展趋势国内外研究现状及发展趋势国内外学者在等离子体助燃技术方面已开展了大量研究，涉及等离子体产生机理、燃烧特性、数值模拟和实验研究等方面。然而，针对CH4燃料的研究相对较少，且主要集中在实验方面，缺乏深入的数值模拟和理论分析。随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，未来等离子体助燃CH4燃料的研究将更加注重数值模拟与实验研究的结合，以实现更精确、全面的燃烧过程分析和优化。同时，随着环保要求的不断提高和新能源技术的不断发展，等离子体助燃技术将在更广泛的领域得到应用和推广。

研究内容本研究旨在通过数值模拟和实验研究相结合的方法，深入探究等离子体助燃CH4燃料的燃烧特性和机理。具体内容包括建立等离子体助燃CH4燃料的数学模型，进行数值模拟分析，并通过实验验证模型的准确性和可靠性。同时，研究还将探讨不同等离子体参数（如电子温度、电子密度等）对燃烧过程的影响规律，为优化等离子体助燃技术提供理论支持。研究方法本研究将采用数值模拟与实验研究相结合的方法进行研究。首先，基于计算流体力学（CFD）方法建立等离子体助燃CH4燃料的数学模型，并通过求解模型方程得到燃烧过程的详细数据。其次，搭建等离子体助燃实验平台，进行CH4燃料的燃烧实验，获取实验数据以验证数学模型的准确性。最后，通过对比分析数值模拟结果与实验结果，揭示等离子体助燃CH4燃料的燃烧特性和机理。研究内容和方法

02等离子体助燃CH4燃料数值模拟

化学反应动力学模型等离子体物理模型流动与传热模型基于详细的化学反应机理，构建CH4燃料的氧化反应模型，包括中间产物的生成和消耗速率方程。采用合适的等离子体物理模型，描述等离子体的电导率、热导率、扩散系数等物性参数，以及等离子体对化学反应的影响。建立包含流动、传热和传质过程的数学模型，描述燃料和氧化剂的混合、燃烧过程中的热量传递和质量传递。数值模型建立

根据计算域的形状和大小，采用合适的网格划分策略，确保网格质量和计算精度。对于复杂的流动和燃烧过程，可采用局部加密网格的方法。网格划分根据实际实验条件，设置合理的入口边界条件，如燃料和氧化剂的流量、温度、压力等。同时，设置出口边界条件，如背压或流量等。对于固体壁面，需考虑热传导和辐射边界条件。边界条件设置网格划分和边界条件设置

通过模拟结果，分析等离子体助燃CH4燃料的燃烧特性，如火焰结构、温度分布、组分浓度分布等。探讨等离子体对燃烧过程的影响机制。燃烧特性分析评估等离子体助燃CH4燃料的燃烧效率、污染物排放等性能指标。与常规燃烧方式进行比较，分析等离子体助燃的优势和局限性。性能评估针对等离子体助燃过程中的关键参数，如等离子体功率、燃料流量、氧化剂流量等，进行敏感性分析和优化。提出改进等离子体助燃性能的措施和建议。参数优化模拟结果分析和讨论

03等离子体助燃CH4燃料实验研究

等离子体发生器设计燃烧室设计数据采集系统搭建实验装置设计和搭建选用耐高温、耐腐蚀材料，确保燃烧过程的安全性和稳定性。配置高精度压力、温度和组分浓度传感器，实时监测燃烧过程。采用高频高压电源驱动，产生稳定、高能量的等离子体。

80%80%100%实验过程和数据采集将CH4燃料与空气按一定比例混合，形成可燃混合气。通过等离子体发生器产生高能电子，激发混合气中的分子，引发链式反应，实现点火。利用数据采集系统实时监测燃烧室内的压力、温度和组分浓度变化。燃料与氧化剂混合等离子体点火燃烧过程监测

03燃烧稳定性探讨分析实验过程中出现的燃烧不稳定现象，提出优化措施，提高燃烧稳定性。01燃烧效率评估通过对比等离子体助燃与传统燃烧的燃烧效率，评估等离子体助燃技术的优势。02排放物分析检测燃烧产物中的有害物质含量，评估等离子体助燃技术的环保性能。实验结果分析和讨论

04等离子体对CH4燃料燃烧特性影响研究

等离子体中的活性粒子与CH4分子发生碰撞，引发化学反应，从而缩短着火延迟时间。着火延迟时间缩短着