CHEMKIN-PRO模拟研究：多元混合瓦斯燃烧特性与敏感性分析

"基于CHEMKIN-PRO的多元混合气体瓦斯燃烧模拟研究，通过构建USC Mech 2.0动力学模型，分析了不同比例的C2H4/CO2混合气体燃烧特性，探讨了燃烧速率、自由基体积分数变化以及敏感性效应。" 在石油和天然气开采过程中，瓦斯燃烧是一个重要的研究领域，特别是对于理解和控制安全风险至关重要。本研究利用先进的化学反应动力学软件CHEMKIN-PRO，对多元混合气体，特别是C2H4（乙烷）和CO2（二氧化碳）的燃烧过程进行了深入的模拟分析。CHEMKIN-PRO是一款广泛应用于化学反应工程领域的专业工具，能够精确模拟复杂的化学反应网络。 研究中，研究人员采用了USC Mech 2.0动力学模型，这是一个详细描述烃类燃料燃烧反应的模型，能够捕捉到各种化学反应的细微差别。他们着重研究了不同C2H4和CO2的比例对层流燃烧速率的影响，以及这些变化如何影响关键自由基H和O的体积分数。 结果表明，随着CO2体积分数的增加，层流燃烧速率显著下降。在φ值为1.25时，燃烧速率降低了大约13 cm/s和149 cm/s，同时H和O自由基的体积分数降低，这表明CO2的存在可能抑制燃烧过程，减少了自由基的生成，从而减缓了反应速度。相反，随着C2H4体积分数的增加，燃烧速率有轻微上升，尤其是在φ值为1.4时，燃烧速率分别提高了3 cm/s和46 cm/s，H和O自由基的体积分数上升，这显示C2H4的存在可以促进燃烧，因为更多的自由基有助于反应的进行。 此外，通过使用SENKIN程序进行敏感性分析，研究揭示了在当量比φ≤1的情况下，随着当量比的增加，那些促进CH4（甲烷）生成的反应步骤的敏感性系数显著升高，这表明在某些条件下，即使燃烧速率下降，CH4的生成可能会被增强。这些发现对于理解和预测混合气体燃烧行为，以及优化燃烧过程的安全性和效率具有重要意义。 这项工作通过数值模拟揭示了不同气体组分对瓦斯燃烧过程的具体影响，为理解和控制实际工况下的燃烧现象提供了理论依据，对于提升煤矿安全和能源利用效率具有深远的实践价值。