基于量子化學(xué)理論的等離子體助燃甲烷燃燒機(jī)制研究.pdf

1、等離子體助燃方式作為一種被廣泛應(yīng)用的新型助燃方式，在航天、能源、環(huán)保等領(lǐng)域占有重要的地位。等離子體與燃燒體系的耦合，對(duì)燃燒的熱力、動(dòng)力以及流體方面產(chǎn)生影響，造成了分析等離子體助燃機(jī)理的困難，故需結(jié)合等離子體物理、等離子體動(dòng)力學(xué)、燃燒動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)，分析等離子體助燃機(jī)制以及對(duì)燃燒的強(qiáng)化效應(yīng)。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合的方法，確定等離子體助燃甲烷主要的反應(yīng)機(jī)理，研究助燃火焰的發(fā)射光譜，分析等離子體助燃甲烷燃燒的強(qiáng)化機(jī)制。
　

2、　量子化學(xué)是描述化學(xué)微觀反應(yīng)的學(xué)科，本文以量子化學(xué)為理論基礎(chǔ)，基于已初步探明的等離子體助燃甲烷燃燒的主要反應(yīng)，利用量子化學(xué)計(jì)算軟件Gaussian分析助燃主要反應(yīng)路徑CH4→CH3→CH2O→HCO→CO→CO2，確定反應(yīng)O2+H、CH4+OH/O/H，CH3+O和CH2O+ OH/O/H的反應(yīng)步驟及反應(yīng)活化能，繪制反應(yīng)勢(shì)能面，獲得主要反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，并完善等離子體助燃甲烷的主要反應(yīng)途徑。同時(shí)利用Gaussian軟件分析在等離子體助燃環(huán)

3、境下主要基團(tuán)的熱力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、靜電勢(shì)分布及振動(dòng)分布，得到主要基團(tuán)的性質(zhì)特征。
　　利用光譜儀測(cè)量等離子體助燃甲烷燃燒的火焰，獲得等離子體火焰不同部位的發(fā)射光譜，由于火焰不同部位包含的粒子不同，造成發(fā)射光譜的不同。改變輸入功率，研究發(fā)射光譜的改變情況，結(jié)果表明發(fā)射光譜的相對(duì)強(qiáng)度隨著輸入功率的增加而增加。此外利用LIFBASE軟件模擬N2+和OH的發(fā)射譜線，對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果擬合獲得N2+和OH隨著輸入功率變化的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度和振動(dòng)溫度