[发明专利]一种结合多代路径通量分析与敏感性分析的机理简化方法

说明书

2、所属的技术领域：

本发明涉及一种新型详细化学动力学机理简化方法(MPFASA方法)，将两种机理简化方法升级后联合应用，属于燃烧数值模拟应用技术领域。

3、背景技术

随着计算机技术的发展，数值模拟方法已成为反应流分析的重要手段之一，极大地促进了燃烧理论、新型燃烧器和新燃料技术的发展。为了实现化学反应的精确定量预测，必须在反应流的数值模拟中引入详细的化学反应机理。详细化学反应机理由基元组分和包含基元组分的反应构成。随着含碳燃料中碳原子数的增加，详细化学反应机理中包含的组分数目和基元反应数目也随着快速增长，从而导致了数值模拟计算量的加大。为减小计算量，有效的方法之一是发展精确的机理简化方法。机理简化的目的在于去除详细化学反应机理中非重要组分，保留重要组分。机理尺寸越小，消耗的计算资源及计算时间越少，越有利于进行数值模拟计算。

本发明所采用的机理简化方法包括路径通量分析和敏感性分析方法，其优缺点总结如下。

鉴于上述两种机理简化方法各有优缺点，在燃烧数值模拟计算研究领域中急需一种能将详细化学反应机理简化到最小尺度的综合性机理简化方法。

4、发明内容

本发明将路径通量分析方法升级，发展到多代路径通量分析方法，以进一步提高路径通量分析方法的计算效率及计算精度。同时将路径通量分析方法与敏感性分析方法耦合起来，充分发挥二者的优点，克服各自的缺点；精确、高效的完成详细化学机理简化过程，得到最大程度简化的化学机理。

本发明的目的是通过以下步骤实现的：

①将路径通量分析简化方法升级到多代路径通量分析方法。在详细化学反应机理中，组分间的关系复杂，两个组分之间可以直接强烈耦合；也可以通过第三种中间组分间接强烈耦合，即一种组分A与组分C强烈耦合，组分B也与组分C强烈耦合，则组分A与组分B也强烈耦合；甚至通过两个乃至多个中间组分强烈的耦合。这种组分间复杂的耦合关系寻找起来十分复杂。将路径通量分析简化法升级到多代路径通量分析法后，可以高效的计算出组分间复杂的耦合关系，保留重要的组分。具体算法如下：

路径通量分析简化法(Paths Flux Analysis，简称PFA)的基本原理是通过生成通量份额和消耗通量份额来代表反应路径的重要程度。PFA方法假设组分A为预先选定组分，组分A的生成通量P_A和消耗通量C_A可以通过式(1)和式(2)得到：

P_A＝∑_i＝1,Imax(ν_A,iω_i,0)    (1)

C_A＝∑_i＝1,Imax(-ν_A,iω_i,0)    (2)

其中，ν_A,i是第i个反应中组分A的化学当量系数，ω_i为第i个反应的净反应速率。I为总的基元反应数目。

而组分B对组分A的相关系数定义为：

PAB=Σi=1,Imax(νA,iωiδBi,0)---(3)]]>