電漿助燃微觀動力學機制研究

《電漿助燃微觀動力學機制研究》是依託北京交通大學，由陳琪擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電漿助燃微觀動力學機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳琪
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

本項目採用實驗研究與理論分析相結合的方法，基於微觀反應動力學理論研究火焰與電漿相互作用的動力學機制。首先，模擬預測電漿助燃前後典型基元反應詳細的勢能面信息及其電漿火焰螢光光譜，結合PLIF及發射光譜的光學檢測結果，確定獨立的活性基團對典型基元反應的促進或消弭作用；其次，基於微觀粒子碰撞理論與Boltzmann分析法的結合，獲得電漿火焰中電子能量分布函式及對電漿火焰的強化規律；最後，結合電漿助燃火焰光學測量結果，揭示電漿-火焰耦合作用的微觀動力學增強機制、基團生長湮滅規律及光量子特性。本項目擬形成初步的電漿-火焰耦合作用的實驗體系及動力學增強效應理論框架。

結題摘要

本項目採用實驗研究與模擬預測相結合的方法，研究電漿/火焰、電漿/氧化裂解混合物相互作用機理。首先，發展了中紅外雷射（QCL IR）原位測量、發射光譜（OES）及色譜（GC）聯偶測量技術，探測電漿輔助點火及燃料轉化過程中中間組分、基團及反應產物濃度，驗證HP Mech用於非平衡電漿輔助高溫點火燃燒、低溫氧化裂解的合理性；其次，發展了電漿化學零維計算平台，建立耦合Boltzmann方程、組分濃度方程以及能量傳遞方程的電漿助燃以及輔助燃料轉化動力學模型，獲得不同放電方式激勵下反應物分子激發鬆弛以及參與化學反應的動力學行為、基團及其主要生成物隨時間變化規律、放電及化學反應溫度變化規律、非Maxwellian形式下電子的輸運參數和反應速率；再次，模擬結果與濃度測量結果相互驗證，通過典型激發態、基團、生成物敏感性分析及生成消耗路徑揭示電漿激勵作用下的電子行為、速率限制反應、競爭反應，為非平衡電漿助燃提供必要的數據依據。