反应动力学机理简化的研究现状及进展.pdfVIP

第 27 卷　第 4 期 煤 炭 转 化 V o l. 27　N o. 4 　　 2004 年 10 月 COAL CON V ER S ION O ct. 2004 　　 反应动力学机理简化的研究现状及进展 1) 2) 3) 徐晓光 　徐明厚 　乔　瑜 　　摘　要　综述了国内外几种主要的反应机理简化方法的研究现状, 介绍了基于 自适应化学理 论的最优简化法. 最优简化法根据反应系统中的局部条件, 自动选择与其相适应的简化反应机理模 型. 通过最优简化法以及应用详细化学反应机理对CH 4 空气火焰的数值计算的比较, 表明前者可 实现在不影响计算精度的前提下, 缩短计算耗时, 实现对详细反应机理的合理简化. 关键词　详细化学反应机理, 反应机理简化模型, 自适应化学理论 中图分类号　TQ 038, O 6432+ 1 ( sen sit iv ity an a ly sis) [ 12 ] 方法, 然而这种方法随反应 0　引　言 条件改变, 往往精度较差; 近年来, 又陆续出现了利 用数学手段简化反应机理的方法, 如计算奇异摄动 燃烧过程是人类利用 自然资源的一个重要途 理 论 ( com p u tat io in a l sin gu lar p er tu rb at ion , 径. 近几十年来, 实际燃烧装置内的流动、燃烧过程 ) [34 ] , 低维流形技术 ( C SP in t r in sic low d im en sion a l 的数值计算取得了长足的发展. 简单的化学反应机 m an ifo ld s, ILDM ) [ 56 ] 和 自适 应 列 表 法 ( in situ 理往往不能全面、精确描述火焰的某些特征, 尤其在 adap t ive tabu lat ion m etho d , ISA T ) [7 ] 等等, 这些方 污染物排放的预报方面. 鉴于此, 利用详细化学反应 法充分利用数学手段, 使简化过程不依赖于经验知 动力学机理, 对燃烧过程进行更为全面深入的研究 识, 具有较好的通用性, 能够精确再现详细反应机理 显得越来越重要. 研究表明: 化学反应机理越复杂, 预测的主要特性. 但是, 这些方法从理论到应用上都 计算机求取反应化学项的时间占系统总计算时间的 还未成熟, 仍然存在随反应条件变化, 简化结果不稳 比例越大. 受计算机储存功能和运算速度的限制, 以 定等诸多问题. 正是在这样的背景下, 美国麻省理工 [ 8 ] 往的燃烧数值模拟大都采用了较为简单的化学反应 学院M IT 化工系的 Green 教授等 提出了基于 自 机理. 随着计算机技术的进一步发展, 在简单系统数 适应化学理论 (