基于CHEMKIN的甲烷燃料对冲火焰数值模拟研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

甲烷作为一种清洁高效的能源，在能源结构转型中扮演着至关重要的角色。

对冲火焰作为一种基础燃烧现象，具有结构简单、易于控制等优点，被广泛应用于燃烧基础理论研究和燃烧诊断技术开发。

以甲烷为燃料的对冲火焰研究，对于深入理解甲烷燃烧机理、优化燃烧效率、减少污染物排放具有重要的理论意义和实际应用价值。

2. 本选题国内外研究状况综述

对冲火焰作为一种重要的基础燃烧现象，一直受到国内外学者的广泛关注。

近年来，随着计算流体力学和数值模拟技术的快速发展，基于chemkin软件的数值模拟方法在燃烧研究中得到了越来越广泛的应用。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将以甲烷为燃料，利用chemkin软件对对冲火焰进行数值模拟研究，主要内容包括以下几个方面：
1.建立甲烷对冲火焰的数值模型:选择合适的化学反应机理：采用gri-mech3.0等详细化学反应机理，描述甲烷燃烧过程中的化学反应动力学。

确定计算域和边界条件：根据实际情况设定计算域的大小和形状，并设置合理的边界条件，例如入口速度、温度、组分浓度等。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用数值模拟的方法，利用chemkin软件对甲烷对冲火焰进行研究。

具体步骤如下：
1.文献调研阶段:搜集和阅读国内外有关甲烷燃烧、对冲火焰、chemkin软件应用等方面的文献资料，了解本领域的研究现状、发展趋势以及存在的问题，为本研究提供理论基础和技术参考。

2.模型建立与验证阶段:选择合适的化学反应机理，建立甲烷对冲火焰的物理模型和数学模型，并确定计算域和边界条件。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.系统研究不同工况对甲烷对冲火焰熄灭特性的影响.以往研究大多关注火焰结构和燃烧特性，而本研究将重点关注火焰熄灭特性，并系统研究燃料浓度、氧气浓度、压力和拉伸率等因素对熄灭极限的影响，为甲烷安全燃烧和火焰控制提供参考。

2.结合数值模拟和机理分析，深入探讨甲烷对冲火焰熄灭的内在机制.本研究不仅关注宏观现象，还将结合chemkin软件的模拟结果，分析火焰熄灭过程中关键组分的变化规律，例如自由基浓度、温度梯度等，并探讨导致火焰熄灭的具体化学反应路径，为揭示甲烷对冲火焰熄灭机理提供理论依据。

3.利用chemkin软件对甲烷对冲火焰进行精细化模拟.本研究将采用详细的化学反应机理和高精度的数值方法，对甲烷对冲火焰进行精细化模拟，获得火焰内部温度场、组分浓度分布等详细信息，为深入理解甲烷燃烧过程和机理提供数据支持。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.李晋,徐通,岳宗宇,等.基于chemkin的氨/氢/空气预混火焰燃烧特性的数值模拟[j].热能动力工程,2021,36(03):1-8.

2.韩树军,张博,姚强,等.基于chemkin的合成气预混火焰层流燃烧速度计算和分析[j].工程热物理学报,2020,41(04):905-911.

3.王金星,李国能,姚春德.基于chemkin的旋转爆震发动机燃烧室流场数值模拟[j].推进技术,2022,43(10):2338-2349.