Cantera:火炎の構造を解析する

Canteraで火炎の構造を解析してみる。水素-空気の予混合火炎の化学種組成を計算する。

ソースコード(GitHub)

# Simulation parameters
p = ct.one_atm  # pressure [Pa]
Tin = 300.0  # unburned gas temperature [K]
phi = 1.0 # equivalence ratio
width = 2.0 # region width [m]

圧力1atm、温度300K、当量比1.0、計算領域2.0mで条件設定。

# IdealGasMix object used to compute mixture properties
gas = ct.Solution('sandiego20161214_H2only.cti')
gas.TP = Tin, p
gas.set_equivalence_ratio(phi, 'H2', 'O2:1.0, N2:3.76')

反応メカニズムは、11化学種、23反応式のメカニズムを使用。

参考:
Sánchez, A. L.; Williams. F. A. Recent advances in understanding of flammability characteristics of hydrogen. Progress in Energy and Combustion Science. 2014, vol. 41, p. 1-55.
以下のCalifornia Institute of Technologyのホームページを参照
https://shepherd.caltech.edu/EDL/PublicResources/sdt/cti_mech.html

# Set up flame object
f = ct.FreeFlame(gas, width=width)
f.set_refine_criteria(ratio=3, slope=0.06, curve=0.12)

自由伝播火炎のモデル(FreeFlame)を使う。set_refine_criteriaでグリッドの制御パラメータを設定する。

# Solve 
f.transport_model = 'Multi'
f.solve(loglevel=1, auto=True)
f.show_solution()

輸送モデルはMulticomponentモデルとして計算する。

# write the velocity, temperature, density, and mole fractions to a CSV file
f.write_csv('h2_flame.csv', quiet=False)

結果をCSVファイルに出力する。速度、温度、密度、化学種のモル分率が出力される。火炎帯付近をグラフにすると次のようになる。

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