分会场

内燃机碳中和与排放控制

摘要

本文采用实验测量和数值模拟相结合的方法，开展非平衡等离子体辅助氨气点火的多参数影响研究。首先，基于Glarborg等提出的氨气点火机理，构建包含电子碰撞激发、电子碰撞解离、电子碰撞电离、电子激发态及振动激发弛豫以及与基态物质的反应、电荷互换离解和中和反应等在内的详细的等离子体辅助氨气点火机理；其次，采用ZDPlasKin-CHEMKIN耦合的方法迭代求解放电及点火过程，MBMS和GC测量稳态物质及中间基团浓度的实验结果用于验证点火模型的合理性。通过对NH3点火过程中物质浓度随时间的演化过程，激发态物质的路径和对点火延迟时间的敏感性分析进行研究，结果表明：在压力1 atm，温度400-1000 K，约化电场强度100-300 Td以及当量比0.5-2的工况下，非平衡等离子体对氨气氧化和点火过程具有明显的促进作用，改变点火初始温度对点火延迟时间影响最大，但温度越高，热效应越明显。约化电场强度的大小与点火延迟时间长短并不是单调关系，可以通过优化放电方式，达到最大的点火强化效果。此外，分析了H2以及氨气燃烧过程中排放物NO的详细路径，发现在不同当量比下，NO的生成反应HNO + O2 = NO + HO2和H2消耗反应H2 + OH = H + H2O以及O(1D) + H2 → OH + H是影响H2和NO排放量最重要的反应。本研究表明，等离子体辅助NH3低温点火，同时促进NH2,NH,OH, O(1D), O2(a1Δg), O2(b1Σg+)等活性组分的生成是实现氨气点火燃烧的关键。

关键词

等离子体助燃;氨气点火;路径分析;敏感性分析

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