[发明专利]用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法

权利要求书

1.一种用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，

步骤1：首先在数值模拟中用惰性混合气等物质量地代替虚拟掺混组分，以惰性混合气火焰温度场和虚拟掺混组分火焰温度场之差最小为目标进行优化，确定混合气最佳的混合配比和燃料和氧化剂入口流速，记为最优火焰工况，虚拟掺混组分具有和真实掺混组分完全相同的物理性质，但虚拟掺混组分严格不参与反应；

所述步骤1具体包括：

步骤1-1：修改火焰求解所使用的化学反应机理，在机理中添加虚拟掺混组分，将火焰入口物流中的掺混组分等物质量地替换为虚拟掺混组分，计算含有虚拟掺混组分的火焰温度场，记为温度场A；

步骤1-2：将燃料或氧化剂中的掺混组分等物质量地代替为所述惰性混合气，其中惰性混合气配比为自由变量，循环计算所得的火焰温度场记为温度场B，以温度场B和温度场A的峰值温度之差最小为目标进行优化，将每次循环计算所得结果与算法的第一停止准则对比，若满足第一停止准则，则退出循环，输出最佳的混合气配比；

步骤1-3：将燃料和氧化剂入口流速设为自由变量，混合气比例使用步骤1-2的优化结果，循环计算所得火焰温度场记为温度场C，以温度场C和温度场A的温度场平均偏差最小为目标进行优化，将每次循环计算所得结果与算法的第二停止准则对比，满足第二停止准则，则退出循环，输出最佳的燃料入口流速和氧化剂入口流速，将最佳的混合气配比和最佳的燃料入口流速和氧化剂入口流速记为最优火焰工况；

步骤2：用最优火焰工况进行实验，对比最优火焰工况和掺混组分的实验结果，即可实现掺混组分化学作用的分离。

2.根据权利要求1所述的用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，所述混合气为惰性混合气体。

3.根据权利要求1所述的用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，所述惰性混合气包括N₂/Ar/He三种气体中的至少两种。

4.根据权利要求1所述的用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，所述掺混组分为气体。

5.根据权利要求1所述的用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，所述虚拟掺混组分为20％的虚拟CO₂。

6.根据权利要求5所述的用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，所述最优火焰工况为90％的N₂和10％的He的混合气、燃料和氧化剂入口流速均为22.15cm/s。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，所述步骤1-2中的第一停止准则为：最大迭代次数、最大迭代时间或最小温度峰值偏差。

8.根据权利要求7所述的用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，所述步骤1-3中的第二停止准则为：最大迭代次数、最大迭代时间或最小温度场均值偏差。

9.根据权利要求1所述的用于在对冲扩散火焰中实现掺混组分化学作用分离的方法，其特征在于，所述步骤1-2中所述的温度场峰值偏差△T_max为温度场A和温度场B中最高温度的差值，由式1计算得到；所述步骤1-3中所述的温度场均值偏差△T_ave为温度场A和温度场C的各空间坐标节点对应温度之差的平均值，由式2计算得到，

ΔT_max＝|maxT_A(x)-maxT_B(x)|   式(1)

其中，节点数量n大于100，maxT_A(x)表示温度场A中的最高温度，maxT_B(x)表示温度场B中的最高温度，T_A(x_k)表示温度场A中第k个节点对应的温度，T_C(x_k)表示温度场C中第k个节点对应的温度，k表示第k个节点。