chemkin模拟稳态一维层流
CHEMKIN4.0.1入门指南讲诉
CHEMKIN入门指南《燃烧学》辅助教程上篇基础知识、核心程序、化学平衡（EQUIL）、全混反应（AURORA）如果文中有任何错误，请不吝指出，以便不断改进2004.3第一章CHEMKIN简介本章介绍CHEMKIN的主要功能和求解过程。
第一节安装CHEMKINChemkin最早的版本始于1980，由美国Sandia实验室的Kee RJ等人编写，经过多年的不断发展日趋完善。
后来由Reaction Design公司收购并继续开发，目前最新版为3.7.1。
由于学习和科研需要，我们花费2000$向ReactionDesign公司订购了一套最新版本的CHEMKIN 3.7.1，其中包括20个网络教学许可证，用于《燃烧学》课程的学习。
[安装] 请从ftp://combustion:combustion@166.111.56.202的“CHEMKIN软件”目录内下载安装程序chemkin371_pc_setup.exe，执行安装程序。
安装完后会自动在桌面及开始菜单建立快捷方式。
[运行许可证书] 教学用的CHEMKIN采用网络认证，故电脑必须联网（校内）。
当程序计算（Run）时，系统会提示选择license，选择“Specify license server”，然后next，在下一画面填入“166.111.56.202”即可。
第二节CHEMKIN介绍CHEMKIN是一种非常强大的求解复杂化学反应问题的软件包，常用于对燃烧过程、催化过程、化学气相沉积、等离子体及其他化学反应的模拟。
CHEMKIN包括“核心程序(Core Utilities)”和“应用程序(Application)”两级程序包。
以气相反应、表面反应、传递过程这三个核心软件包为基础，CHEMKIN提供了对12种常见化学过程模拟的软件包及后处理程序。
CHEMKIN的三个核心程序模块：1) 气相动力学（Gas-PhaseKinetics）：是所有程序计算的基础，提供气相成分组成、热力学数据、化学反应等信息。
预混气体爆炸火焰与压力的耦合振荡特性
预混气体爆炸火焰与压力的耦合振荡特性SHI Gaolong; WEN Xiaoping; WANG Fahui; PEI Bei; PAN Rongkun; LIU Zhichao; CHEN Wei【期刊名称】《《化工学报》》【年(卷),期】2019(070)007【总页数】8页(P2811-2818)【关键词】预混气体; 爆炸; 火焰; 压力; 振荡【作者】SHI Gaolong; WEN Xiaoping; WANG Fahui; PEI Bei; PAN Rongkun; LIU Zhichao; CHEN Wei【作者单位】School of Mechanical and Power Engineering Henan Polytechnic University Jiaozuo 454003 Henan China; School of Safety Science and Engineering Henan Polytechnic University Jiaozuo 454003 Henan China【正文语种】中文【中图分类】TD 712引言可燃气在工业和生活中均有广泛应用，如果利用不当将发生火灾或者爆炸[1]，可能对人身安全和财产产生严重威胁。
针对可燃气爆炸特性开展深入研究，有助于为控制及预防爆炸灾害提供理论依据。
爆燃是预混气体以亚音速传播的发展阶段，可燃气在发生爆燃的过程中将导致压力的骤升和火焰的快速传播[2]，压力的骤升可能会使泄爆装置失效[3]，火焰的传播可能会引起火灾，压力波和火焰的耦合作用将产生更严重的危害[4]。
因此，研究预混气体爆炸火焰传播特性具有重要的现实意义。
国内外关于预混气体爆炸特性的研究较多。
例如，Zhang等[5]研究了可燃气在封闭空间内爆炸火焰及超压的传播规律，探究得到环氧丙烷和空气预混燃烧时燃烧压力、温度变化趋势和压力上升率变化趋势相似。
Xiao等[6-7]进行了氢气/空气预混爆燃的实验及模拟，得到火焰形状和位置的变化、压力累积和周期性振荡行为，发现在与末端有一定的距离点火时火焰传播速度波动最大。
【国家自然科学基金】_基元反应_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
推荐指数 5 4 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
(整理)Chemkin模型学习读书笔记.
Chemkin模型学习读书笔记一、模型总体介绍大型气相动力学计算软件包Chemkin(chemical kinetics）可以用来解决带有化学反应的流动问题，是燃烧领域中普遍使用的一个模拟计算工具。
该软件是1980 年美国Sandia 国家实验室Kee R. J. 等人开发并推出的，经几次完善发展，至今已开发出了第6个版本CHEMKIN 4.0.2。
chemkin有多种针对不同模型的应用程序，在4.0版本中共有23种计算模型，分6大类：○1封闭的0维反应器：包括封闭的内燃发动机模型(closed internal combustion engine simulator)，封闭的同质反应器(closed homogeneous batch reactor),封闭的部分搅拌反应器(closed partially stirred reactor)和封闭的等离子反应器(closed plasma reactor)。
顾名思义，此类模型没有出入反应流，只根据反应器的初状态计算其末状态的参数。
○2开放的0维反应器：包括良搅拌反应器PSR(perfectly stirred reactor)，等离子良搅拌反应器(plasma PSR)和部分搅拌反应器(partially stirred reactor)。
此类模型需要定义入流的流量、种类和温度等信息，计算后会给出出口的状态参数。
○3流动反应器：包括栓塞流反应器(plug-flow reactor)、等离子栓塞流反应器(plasma plug-flow reactor)、平面层流反应器(planar shear flow reactor)、圆柱形通道内的层流反应器(cylindrical shear flow reactor)和蜂窝整料反应器(honeycomb monolith reactor)。
此类模型考虑流动中的化学反应，主要是表面反应。
○4火焰模拟反应器：包括预混层流燃烧器－稳定的火焰(premixed laminar burner-stabilized flame)、预混层流火焰－火焰速度计算(premixed laminarflame-speed calculation)、和扩散/预混对撞火焰(diffuseion or premixedopposed-flow flame)。
CHEMKIN基础培训资料
近壁面低温区 （CO和烟灰生成区）
反应路径分析
机理简化的有效工具 图形化研究反应机理的瓶颈 识别主要物质和反应 查看潜在的化学机理 可以与敏感性分析联用 适用所有反应器
Reaction Design 介绍 CHEMKIN介绍 CHEMKIN安装 CHEMKIN用户界面 CHEMKIN化学设置 CHEMKIN模型 CHEMKIN后处理 CHEMKIN算例
等人于1980年开发的用于解决燃烧过程中的 气相化学反应动力学问题的软件包 CHEMKIN不是一个应用软件，它只是一个 子程序库，目的在于为解决带有流动的燃烧 过程中的化学问题提供一个计算工具
CHEMKIN-I的缺点
CHEMKIN-I的缺点是其源程序代码中对字 符串常量使用了Fortran66标准的Hollerith 码进行处理，这与目前使用的大多数 Fortran编译器不相容，因此已很少使用
打开防火墙的两个端口：例外—添加端口 reaction design license server port ½ 28850/28851
License tools—manage reaction design license中的path to license:28850@ip
Reaction Design 介绍 CHEMKIN介绍 CHEMKIN安装 CHEMKIN用户界面 CHEMKIN化学设置 CHEMKIN模型 CHEMKIN后处理 CHEMKIN算例
分析复杂气相和表面化学反应装置中的传质 系数、热化学速率以及动力学
CHEMKIN 3.7
Start界面 徽标
CHEMKIN 3.7
CHEMKIN 3.7的后处理
CHEMKIN简介
CHEMKIN-II
任意压力下的速率常数则可写为： NhomakorabeaK
K
1
Pr Pr
F
Pr－简化压力，可以用下式表达：
Pr K0M
K
[M]—混合物浓度，可能是第三体的浓度；
2019/6/16
22
CHEMKIN-II
例如：
CH3 CH3 N2 C2H6 N2
5
研究背景
• 如酸雨的形成，烟雾事件的 发生，臭氧层的破坏和温室 效应等，其中酸雨、臭氧耗 损、温室效应已酿成三大全 球性环境问题，引起了全世 界的关注。
2019/6/16
6
2019/6/16
研究背景
• 此外，NOx对城市大气污染亦起 主要作用。我国城市大气污染 问题严峻，1998年国际卫生组 织公布的一项报告表明，全球 空气污染严重的10大城市中， 我国就占了7个。随着环境污染 问题的发展，NOx对大气环境污 染的贡献越来越大。
C2H6 0.72C2H4 0.56H 0.28CH4 0.28CH2
2019/6/16
31
CHEMKIN- III
CHEMKIN系列软件包与Sandia实验室开发 的处理物质输运特性的软件包配合使用， 可以方便地移植到大多数计算流动燃烧的 程序中，用于解决燃烧过程中涉及的化学 反应动力学问题。
2019/6/16
30
CHEMKIN-III
第二个新功能是增加了处理总包反应(global reaction) 动力学的能力，这些反应中物质 的计量系数可不为整数，而是由经验确定 的任一实数，这对于无法用详细基元反应 动力学研究的燃烧问题十分有用，如具有 复杂化学组分的实际燃料的燃烧过程。
（整理）Chemkin模型学习读书笔记.
（整理）Chemkin模型学习读书笔记.Chemkin模型学习读书笔记⼀、模型总体介绍⼤型⽓相动⼒学计算软件包Chemkin(chemical kinetics）可以⽤来解决带有化学反应的流动问题，是燃烧领域中普遍使⽤的⼀个模拟计算⼯具。
该软件是1980 年美国Sandia 国家实验室Kee R. J. 等⼈开发并推出的，经⼏次完善发展，⾄今已开发出了第6个版本CHEMKIN 4.0.2。
chemkin有多种针对不同模型的应⽤程序，在4.0版本中共有23种计算模型，分6⼤类：○1封闭的0维反应器：包括封闭的内燃发动机模型(closed internal combustion engine simulator)，封闭的同质反应器(closed homogeneous batch reactor),封闭的部分搅拌反应器(closed partially stirred reactor)和封闭的等离⼦反应器(closed plasma reactor)。
顾名思义，此类模型没有出⼊反应流，只根据反应器的初状态计算其末状态的参数。
○2开放的0维反应器：包括良搅拌反应器PSR(perfectly stirred reactor)，等离⼦良搅拌反应器(plasma PSR)和部分搅拌反应器(partially stirred reactor)。
此类模型需要定义⼊流的流量、种类和温度等信息，计算后会给出出⼝的状态参数。
○3流动反应器：包括栓塞流反应器(plug-flow reactor)、等离⼦栓塞流反应器(plasma plug-flow reactor)、平⾯层流反应器(planar shear flow reactor)、圆柱形通道内的层流反应器(cylindrical shear flow reactor)和蜂窝整料反应器(honeycomb monolith reactor)。
此类模型考虑流动中的化学反应，主要是表⾯反应。
顶好的Chemkin学习资料
大型气相化学反应动力学软件CHEMKIN学习报告作者：范志林1 总体介绍CHEMKIN软件是美国Sandia国家实验室开发的大型气相化学反应动力学软件，可以用来解决带有化学反应的流动问题，是燃烧领域中普遍使用的一个模拟计算工具。
CHEMKIN3.7版本有多种针对不同模型的应用程序，包括AURORA、CRESLAF、EQUIL、OPPDIF、PASR、PLUG、PREMIX、SHOCK、SPIN、SURFTHERM、OVEND、TWAFER 12个应用程序，分别用来模拟充分搅拌反应器（AURORA）、圆柱形或平面形通道内的层流化学反应（CRESLAF）、化学平衡相平衡（EQUIL）、对流扩散火焰（OPPDIF）、部分搅拌反应器（PASR）、柱塞流反应器（PLUG）、一维稳态层流预混火焰（PREMIX）、冲击波化学动力学（SHOCK）、化学气相沉积滞留反应器（SPIN）、气相和表面化学系统的热化学传质及动力学（SURFTHERM）、多晶片低压化学沉淀反应器（OVEND）、用来确定多晶片低压化学沉淀反应中的温度（TWAFER）。
对大多数CHEMKIN应用程序而言，在应用之前需事先准备好三个输入文件：气相输入文件（gas chemistry input file）、表面反应输入文件（surface chemistry input file）和程序应用输入文件（application input file）。
输入文件默认为采用文本文档的形式给出，其中气相输入文件（gas chemistry input file）中指定了反应中元素组成、组分组成、各组分热力学参数、包括基元反应式、Arrhenius系数（pre-exponential factor、temperature exponent和activation energy）的反应机理；而程序应用输入文件（application input file）中则要根据实际情况来指定反应器的几何参数、问题类型、初始条件以及解文件控制参数等等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
稳态一维层流燃烧实验
一实验目的
一维层流火焰在预混燃料-氧化剂混合物中传播是最简单的燃烧现象之一。
在此火焰中，化学动力学以及能量和组分扩散输运起重要作用。
描述一维预混火焰的方程组是：压力为常数的条件下的质量守衡，能量守恒，组分守恒以及理想气体状态方程。
虽然守恒方程和状态方程提供了缓燃的未燃气体和已燃状态之间的关系，但不能唯一确定层流火焰速度，其准确解只有通过数值积分才能获得。
本实验考察层流火焰的传播速度以及与燃烧参数如燃料类型、化学配比、压力及未燃气体的温度的关系。
二实验方法
采用Chemkin自带的实例flame_speed_freely_pripagating.ckprj（甲烷-空气火焰传播速度）。
模拟绝热、大气压力、自由传播、化学当量混合甲烷-空气预混合燃烧火焰的传播速度。
模拟计算中不考虑NO x形成，仅采用甲烷-空气骨架燃烧机理。
火焰用详细轴向温度分布做定温计算。
设置火焰温度（在入口温度到峰值温度间），通过调节反应器内部的计算区域，来获得预热到反应完整过程，保证初始温度变化曲线足够平坦（温度梯度为0），计算报表反馈火焰传播速度。
三实验步骤
✧启动Ckemkin
✧点击Open Project
✧双击samples
✧单击flame_speed_freely_propagating.ckprj
✧单击Select按钮
✧双击左侧浏览器中的Pre-Processing选项
✧在弹出的新窗口中，点击Run Pre-Processon按钮，①View Results...按钮
可用；②左侧浏览器中出现Run Model选项
✧(可选)点击View Results...按钮，可查看甲烷的气相反应机理和气相传递
数据。
✧双击右侧浏览器中的Run Model选项，出现Run
Model(flame_speed_freely_propagating)窗口。
✧点击Create Input File按钮，Run Model按钮可用。
✧点击Run Model按钮，计算甲烷-空气层流燃烧。
四查看和分析实验结果
1）查看实验结果
✧打开工作目录下的flame_speed_freely_propagating.out文件，编辑/查找，在
查找对话框内输入“cm/s”，查找该文件中最后一个速度栏。
在该栏下的第一个数值就是层流火焰的传播速度，为41.01cm/s.
✧点击Run Model窗口中的Run Post Processor按钮，弹出Select Results to
Import to Plotting Package窗口。
✧点击Solution Sets选项卡，选择最后一个计算结果：
Solution_variables_vs_distance_for_Soln_No_3
✧点击Species/Variables选项卡，首先点击None按钮，清除所有被选中的选项，
然后选择所需查看的参数，点击OK按钮显示二维曲线图。
①压力pressure-distance曲线
图1 压力-距离曲线
②温度temperature-distance曲线
图2 温度-距离曲线
③净反应速率net_reaction_rate-distance曲线
图3净反应速率-距离曲线④轴向速度Axial_velocity-distance曲线
图4轴向速度-距离曲线
⑤甲烷摩尔分数Mole_franction_CH4-distance曲线
图5甲烷摩尔分数-距离曲线
⑥其它参数随距离变化的曲线
2）改变初始条件，观察层流火焰传播速度
对于自由传播火焰问题，在两个不同面板输入新鲜气体混合物的性质。
未然operty Data选项卡中定义，如图7所示。
甲烷-空气混合物的组分在R1_IN面板Species-specific Property 选项卡中定义，如图6所示。
初始假设的质量流率在Stream Pr
图6 未然混合物组分定义
图7 质量流率定义
温度参数在C1_R1 Flame Speed面板的Reactor Physical Properties选项卡中，如图8所示。
在图8的面板中也定义压力参数。
图8 反应器物理性质
①在R1_IN面板Species-specific Property 选项卡中，将反应物组分按表1输入，其它参数不变，重新计算。
对应的层流火焰速度=42.03cm/s
②在R1_IN面板Stream Property Data选项卡中改变混合气体的质量流率，计算火焰传播速度。
③在C1_R1 Flame Speed面板的Reactor Physical Properties选项卡中，改变压力，计算火焰传播速度。
④在C1_R1 Flame Speed面板的Reactor Physical Properties选项卡中，改变温度，计算火焰传播速度。
五实验报告内容
1 绘制层流火焰传播速度随混合气当量比的变化曲线。
要求：首先根据当量比(摩尔比)的定义计算出给定当量比下各组分的质量，并填入表1中，然后再用Chemkin软件计算压力为1atm、温度为400K下，不同空燃比的甲烷预混合气的层流火焰传播速度，并将计算结果填入表中，使其完整。
最后用Excel绘制横坐标是当量比，纵坐标是火焰传播速度的曲线。
表1 不同当量比甲烷预混合气的层流火焰传播速度
2绘制层流火焰传播速度随混合气初始温度的变化曲线(用Excel绘制曲线)。
火焰传播速度cm/s 43.24 42.03 41.77 41.90 42.52 43.03。