chemkin 介绍 - 北京大学工学院 · 2014-01-22 · 《燃烧学基础》第四章 chemkin...
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《燃烧学基础 》第四章 CHEMKIN 北京大学 工学院
CHEMKIN 介绍
陈 正
北京大学 工学院 力学与空天技术系
《燃烧学基础 》第四章 CHEMKIN 北京大学 工学院 2
Homogeneous Ignition Process
kkk W
dt
dY
P
kkknk
C
Wh
dt
dT
)(1
Time (s)
Mo
lefr
act
ion
Te
mp
era
ture
(K)
0 0.025 0.05 0.07510-9
10-7
10-5
10-3
10-1
1000
1500
2000
2500
T
O
H
OH
CH3
HO2
CH4T
Homogeneous IgnitionCH4/air (Phi=1)
P=1atm,T0=1200K
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Homogeneous Ignition Process
Time (s)
XC
H3,
d[C
H3
]/d
t(m
ole
/cm
3s)
Co
ntr
ibu
ctio
nto
d[C
H3]/
dt
10-5 10-4 10-3 10-2 10-1
10-10
10-8
10-6
10-4
10-2
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
d[CH3]/dtXCH3
R156R158 R119
R155
R98R118
R53R11
R11: CH4+O = CH3+OHR53: CH4+H = CH3+H2R98: CH4+OH= CH3+H2OR118: CH4+O2 = CH3+HO2R119: CH3+HO2 = CH3O+OHR155: CH3+O2 = CH2O+OHR156: CH3+O2 = CH3O+OR158: 2CH3(+M) = C2H6(+M)
kkk W
dt
dY
P
kkknk
C
Wh
dt
dT
)(1
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Reaction Design: CHEMKIN
CHEMKIN: cklib.f
http://www.reactiondesign.com
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CHEMKIN Software
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kkk W
dt
dY
P
kkknk
C
Wh
dt
dT
)(1
T0, P, Yk,0
T(t), Yk(t)
cklib.f
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Gas phase kinetics subroutine library
kkk W
dt
dY
P
kkknk
C
Wh
dt
dT
)(1
cklib.f
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Input: reaction mechanism
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Three-body reactions
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Pressure-dependent reactions
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Net production rate: creation rate-destruction rate
I 反应数目K 组分数目
—— 第k个组分的静生成率 [mole/m3s]
生成率:
消耗率:
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CKWYP in cklib.f
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Other subroutines
Pressure (EOS) Mean molecular weight
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Thermal dynamic properties
P
kkknk
C
Wh
dt
dT
)(1
NASA Polynomial format
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Themal dynamic data input
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Other thermal dynamic properties
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Quick Reference Guide to cklib.f
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Quick Reference Guide to cklib.f
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Quick Reference Guide to cklib.f
《燃烧学基础 》第四章 CHEMKIN 北京大学 工学院 21
Quick Reference Guide to cklib.f
《燃烧学基础 》第四章 CHEMKIN 北京大学 工学院 22
Quick Reference Guide to cklib.f
《燃烧学基础 》第四章 CHEMKIN 北京大学 工学院 23
Quick Reference Guide to cklib.f
《燃烧学基础 》第四章 CHEMKIN 北京大学 工学院 24
Quick Reference Guide to cklib.f
《燃烧学基础 》第四章 CHEMKIN 北京大学 工学院 25
Quick Reference Guide to cklib.f
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Quick Reference Guide to cklib.f
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Sample problem——homogeneous ignition
kkk W
dt
dY
P
kkknk
C
Wh
dt
dT
)(1
Time (s)
Mo
lefr
act
ion
Te
mp
era
ture
(K)
10-4 10-3 10-2 10-110-9
10-7
10-5
10-3
10-1
1000
1500
2000
2500
T
OH
OH
CH3
HO2
CH4
Homogeneous IgnitionCH4/air (Phi=1)
P=1atm,T0=1200K
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cklib.f: Gas phase kinetics subroutine library
INITCK.F : to initialize chemkin database
MAIN_IGNIT0D.F: homogeneous ignition problem
REACTION1.F: to update T and Yi (stiff ODE solver)
REACTION2.F: to update T and Yi (Explicit Euler)
tranlib.f: transport properties subroutine library
VODEJU.F: stiff ODE solver
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Homogeneous Ignition
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Homogeneous Ignition
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VODE solver, implicit scheme for stiff ODEs
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ODE integration: explicit Euler scheme
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ODE integration: explicit Euler scheme
kkk W
dt
dY
P
kkknk
C
Wh
dt
dT
)(1
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Practice
1,For H2/air (equivalence ratio 1.0, constant pressure
P=1atm), plot the ignition delay time (defined as
the time when maximum dT/dt occurs) as a
function of 1000/T0 (T0=1000, 1100, …1600K).
2,For H2/air (equivalence ratio 1.0, constant volume
with P0=1atm), plot the ignition delay time
(defined as the time when maximum dT/dt occurs)
as a function of 1000/T0 (T0=1000, 1100, …1600K).
Compare results from problem 1 and problem 2.
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Practice
3,For H2/air (equivalence ratio 1.0, constant volume with P0=1atm, T0=1400K):
kkk W
dt
dY
P
kkknk
C
Wh
dt
dT
)(1
Method I:
Method II:
kkk W
dt
dY
T
T kPkk
NS
kkk dTTChThwithhThYTh
0
)()()()( ,,00
1
)(/])([ 0 oldP
oldoldnew TChThTT
The temperature is updated via Newton iteration:
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NOTE
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