※Canteraバージョン：3.0.0
Canteraでメタンの断熱火炎温度を計算してみる。
temp = 300
p = ct.one_atm
phi = 1.0温度300K、圧力1atm、当量比1.0で計算する。
gas = ct.Solution('gri30.yaml')
gas.TP = temp, p
gas.set_equivalence_ratio(phi, 'CH4', 'O2:1.0, N2:3.76')
gas.equilibrate('HP')
t1 = gas.T
print(gas.report())反応メカニズムは、GRI-Mech3.0を使う。温度、圧力、当量比をセットして、エンタルピー、圧力一定で平衡計算する（gas.equilibrate('HP'))。火炎温度は、gas.Tで取得する。最後にgas.report()で結果を出力している。
gri30:
temperature 2225.5 K
pressure 1.0133e+05 Pa
density 0.15019 kg/m^3
mean mol. weight 27.429 kg/kmol
phase of matter gas
1 kg 1 kmol
--------------- ---------------
enthalpy -2.5459e+05 -6.983e+06 J
internal energy -9.2921e+05 -2.5487e+07 J
entropy 9876.5 2.709e+05 J/K
Gibbs function -2.2235e+07 -6.0987e+08 J
heat capacity c_p 1514.3 41536 J/K
heat capacity c_v 1211.2 33221 J/K
mass frac. Y mole frac. X chem. pot. / RT
--------------- --------------- ---------------
H2 0.00026493 0.0036045 -25.45
H 1.4345e-05 0.00039035 -12.725
O 0.00012579 0.00021566 -17.264
O2 0.0053923 0.0046222 -34.528
OH 0.0017829 0.0028754 -29.989
H2O 0.1205 0.18347 -42.714
HO2 6.0038e-07 4.9892e-07 -47.253
H2O2 5.6713e-08 4.5732e-08 -59.978
CO 0.0091785 0.0089879 -38.759
CO2 0.13697 0.085364 -56.023
HCO 8.4104e-10 7.9498e-10 -51.484
CH2O 1.4445e-11 1.3195e-11 -64.209
N 7.2747e-09 1.4245e-08 -13.821
NH 1.2918e-09 2.3597e-09 -26.546
NH2 5.4966e-10 9.4092e-10 -39.271
NH3 1.6681e-09 2.6865e-09 -51.996
NNH 7.9948e-10 7.5558e-10 -40.367
NO 0.0020656 0.0018882 -31.085
NO2 5.8081e-07 3.4628e-07 -48.349
N2O 1.6076e-07 1.0019e-07 -44.906
HNO 3.8064e-08 3.3664e-08 -43.81
CN 6.4256e-14 6.774e-14 -35.316
HCN 1.9023e-11 1.9307e-11 -48.041
HOCN 1.7744e-12 1.1312e-12 -65.305
HNCO 6.0621e-10 3.8646e-10 -65.305
NCO 2.365e-11 1.5438e-11 -52.58
N2 0.72371 0.70858 -27.642
[ +26 minor] 2.8569e-16 2.8144e-16次に、完全燃焼反応での理論断熱火炎温度を計算する。
species = {S.name: S for S in ct.Species.list_from_file('gri30.yaml')}
complete_species = [species[S] for S in ('CH4','O2','N2','CO2','H2O')]
gas2 = ct.Solution(thermo='ideal-gas', species=complete_species)
gas2.TP = temp, p
gas2.set_equivalence_ratio(phi, 'CH4', 'O2:1.0, N2:3.76')
gas2.equilibrate('HP')
t2 = gas2.T
print(gas2.report())gri30.ctiからCH4、O2、N2、CO2、H2Oのみを指定して計算している。同様にgas2.Tで火炎温度を取得する。
temperature 2326.9 K
pressure 1.0133e+05 Pa
density 0.14472 kg/m^3
mean mol. weight 27.633 kg/kmol
phase of matter gas
1 kg 1 kmol
--------------- ---------------
enthalpy -2.5459e+05 -7.0351e+06 J
internal energy -9.5471e+05 -2.6382e+07 J
entropy 9867.9 2.7269e+05 J/K
Gibbs function -2.3216e+07 -6.4155e+08 J
heat capacity c_p 1524.1 42116 J/K
heat capacity c_v 1223.2 33802 J/K
mass frac. Y mole frac. X chem. pot. / RT
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CH4 6.3675e-08 1.0968e-07 -50.579
O2 2.54e-07 2.1936e-07 -44.648
N2 0.72467 0.71483 -27.789
CO2 0.15139 0.095057 -55.244
H2O 0.12394 0.19011 -42.315当量比に対して断熱火炎温度を計算したグラフを載せておく。
