如何判断发没发生化学反应?



  • 请问各位前辈好!

    来流气体是 氮气 和 氧气(质量分数分别为0.79和0.21),射流是氢气(质量分数为1),待氢气流过整个计算域后开启点火(点火持续时间为0.005秒),在这0.005秒内我可以根据是否生成了水来判断反应是否正常进行,但是生成了水,氢气射流的形状在这0.005秒内一直没有变化,请问这样正常吗?

    而且,如果来流气体包括了水【氮气(0.736),氧气(0.232),水(0.032)】,反应好像就失败了(计算花费的时间和冷流一样),不知道是不是我化学反应脚本的问题,希望前辈们帮忙看看,非常感谢!

    112315132759_0Evans-Schexnayder-chemistry.pdf


  • 版主 副教授

    另一种思路,不看水,看温度。:mihu:
    先把化学反应计算关了,算一遍,有个温度场,这个温度场是点火造成的。高温区域应当相当集中。

    然后把化学反应计算开开,算一遍。这个温度场高温区域应当符合氢气的射流形状的边界。
    至少温度要比没有反应时要高。



  • @bestucan
    老师,您好!

    我还有个问题不明白

    我之前点火温度是1100K,仅有射流尾部生成了水

    点火温度增加到1400K,射流的两侧都有水(这样正常吗?不应该是整个射流都会燃烧吗)

    温度-tuya.jpg

    点火温度增加到1800K, 依然是射流两侧有水,但是水的最大质量分数比1400K时要高一点

    如果我再增加点火温度,就会报错(超过最大化学子循环)

    PS:我所用的求解器规定,‘点火’仅影响化学反应速率,对计算域内的气体温度无影响


  • 版主 副教授

    @liujunCFD 我也是研究生:laile:

    射流的两侧都有水(这样正常吗?不应该是整个射流都会燃烧吗)

    正常啊,因为只有氢气与氧气交界处(两侧)才满足反应条件:参与反应的反应物和温度。
    不在边界处的区域至少缺一种反应物。

    所以燃烧一般都是雾化喷嘴,增加反应物接触面积,提高燃烧效率。虽然气体会扩散,但是你的计算的时间太短,还来不及扩散就冲出去了。

    点火温度增加到1800K, 依然是射流两侧有水,但是水的最大质量分数比1400K时要高一点

    点火温度升高,点火处反应速率升高,所以生成物质量分数高。但是只高一点,因为点火温度对全局影响并不大;除了激发反应的瞬间的反应速率受点火影响,后续的反应速率主要受燃烧的热值影响。

    如果想改变“射流两侧有水”,增加温度应该不行。得让反应物“散开”,充分接触。至于怎么怎么散开、能不能散开,看具体研究的问题了。



  • 老哥太强了,同为研究生的我感到惭愧:chouchou:

    还有一个问题:“达到化学更新中允许的最小时间步数”

    这是为啥呢, 是因为点火温度过高,导致反应速率太快?


  • 版主 副教授

    我猜一下,我没研究过化学计算的实现代码。
    化学反应的具体过程应该是“分解”、“合并”两步的。

    分解是分子分解成离子或者分子处于激发态,
    合并是处于激发态的粒子或者分子释放能量重新形成稳定的新的分子。

    平缓的化学反应这两步可以分开进行。比如溶液里的化学反应,溶解成溶液这一步是“分解”;并在溶液中保持离子状态,直到异物加入,离子形成沉淀或气体。

    激烈的化学反应,比如燃烧,高能状态保持不住,分了立马合。分合这个过程估计在程序里没有实现(要实现太麻烦了,还要考虑活化态的分子的扩散,离子还有正负电荷还有电磁力……),所以,如果时间步过于短,以至于完成不了一次分合,那就不现实了。

    假如一次分合需要1秒,反应速率是1秒生成2个水分子,但0.5秒无法生成1个水分子。激发了还没来得及合并呢。

    我猜是这样的:mihu:

    具体的限制的有多死,得看化学反应过程如何建模的了



  • :chitang: 俺觉得你说滴对 希望我有一天也能像你这么强



  • 你也在做这个case呀,是国防科大的嘛。
    我觉得看有没有放热就好了呀,或者输出RR.H2,RR.H2O 也可以



  • 再就是看OH的生成。
    点火不成功有可能是因为机理的问题,也有可能是燃烧模型的问题



  • 燃烧区确实是在射流两侧的,你可以去看一下文献中的实验或者别人模拟的结果



  • @CarmeloSun 谢谢前辈


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