内燃机工程

作者：班杨杨,张帆,钟生辉,朱家健

单位：天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室,天津 300072,天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室,天津 300072,天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室,天津 300072,国防科学技术大学 高超声速冲压发动机技术重点实验室,长沙 410073

关键词：非平衡等离子助燃,交流放电,乙烯,数值仿真,

基金：国家自然科学基金项目（51876139， 51606217）；湖南创新型省份建设专项经费项目（2019RS2028）

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。

来源：2022年第1期

《内燃机工程》期刊编辑部

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