3。3 自由基 H 的分布 18

3。4 自由基 O 的分布 25

结论 33

致谢 34

参考文献 35

1 引言

1。1 研究背景及意义：

随着能源危机和环境污染问题越来越严重，全世界对清洁能源日益关注，其 中包括甲烷，而天然气具有储量丰富、降低单位能耗、排放量最低、利用效率高、 经济效益好、污染小等优势[1]，因此天然气是促进能源发展的良好选择。文献综述

氢气之所以是清洁能源，是因为它和空气反应后只生成 H2O，没有 CO 等污 染物和 CO2 等温室气体产生。其未来当如美国学者 Rifkin 所言：全球化石能源 经济将向氢能经济转型，氢能经济时代即将到来，并且将引发一系列[2]。随 着有关氢的研究趋于完善，氢气的实际应用已经大势所趋。它一方面可以缓解目 前能源短缺的问题，另一方面还能够减少污染物的排放。因此，研究氢气对甲烷 燃烧的影响意义深远。

为什么氢将是人类未来的能源？因为氢具有资源丰富、易储存、燃烧无污 染等优势[3-5]。氢在地球上的存在形式主要是化合物如 H2O，而地球上有着丰富 的水资源。氢还可以像天然气一样被大量的储存，而且它是理想的洁净燃料，如 前面提到的，水是氢气燃烧后的唯一产物，这与化石燃料燃烧排放大量污染物是 明显不同的。

基于以上优点，氢不仅可以满足资源、环境的要求，亦符合可持续发展的要 求，因此氢备受重视。

1。2 国内外研究现状

2 燃烧化学动力学计算方法

2。1  CHEMKIN 软件介绍

本研究计算时采用的软件是 CHEMKIN，其最初由美国国家实验室 Sandia 于 1980 年开发，用于解决燃烧过程中的气相化学反应动力学问题，该软件的诸 多特点，如能够高效精确处理依赖压力的基元反应，使其成为燃烧研究中的常用 软件。

2。2 燃烧反应机理

本研究所采用的反应机理是 GRI-Mech 3。0[20]，GRI-Mech3。0 是一个优化的 机理，可以用来模拟天然气的燃烧。该机理前身是 2。11 版本，并且仍在不断更 新和发展，保证了基本的燃烧性能下最佳的预测模型。为了使动力学范畴能够与 最新的文献结果相吻合，燃烧机制又进行了改进，扩大了机制和目标的选择，并 检查了热力学的敏感性，该新机理包括了 325 个反应和 53 个物种，最终对 77个目标的 31 个参数实现优化，使得结果偏离目标值一般比以前少。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-A

2。3 研究内容

本课题主要是研究添加氢气对甲烷火焰传播速度化学作用的影响，利用软件 CHEMKIN 对多种不同火焰工况的混合燃料进行了化学动力学模拟燃烧和计算， 并用绘图软件 ORIGIN，将模拟燃烧后所得数据绘制成曲线，然后通过对比分析 曲线，给出具体的 H2 对甲烷燃烧传播速度化学作用、热作用和稀释作用的影响。

2。4 燃烧模拟火焰工况

在 1atm 压力下，对当量比Φ=0。8、Φ=1。0、Φ=1。2、Φ=1。4、Φ=1。6、Φ=1。8 时的甲烷燃料中掺混不同体积分数的氢气，氢气添加量分别为 0%、5%、10%、 15%、20%、30%、40%，然后利用 CHEMKIN 软件中的 PREMIX 模块对以上多 种不同工况的甲烷-氢气混合燃料进行燃烧计算。