以OH自由基浓度的最大增长速率对应的时间作为点火延迟时间的判据-python代码

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概要

在燃烧反应动力学中，点火延迟时间是重要的验证参数，本文将以OH自由基浓度的最大增长速率对应的时间作为点火延迟时间的判据，编写python代码。

整体流程

首先要确保已安装cantera库以及numpy库

导入Cantera热化学计算库
导入数值计算库NumPy

import cantera as ct
import numpy as np

定义点火延迟函数，填写默认参数

def ignition_delay(phi=“填入当量比”, P=“填入压强”, T=“填入温度”):
    # 从指定路径加载化学反应机理文件
    gas = ct.Solution("yaml机理文件格式的路径")
    X = {
      此处填入所需组分（燃料混合物、氧化剂。注：有稀释气体也可加入）的摩尔分数，自行定义或看文献中是如何定义组分的摩尔分数
      }
    # 设置气体的温度、压力和组分
    gas.TPX = T, P,X

建立反应器

    reactor = ct.IdealGasReactor(contents=gas, name='Batch Reactor')
    reactor_network = ct.ReactorNet([reactor])

初始化数组

预分配存储空间：
a. 时间序列
b. OH自由基浓度
c. OH浓度随时间的变化率

    times = np.zeros(10000)
    OH_concentrations = np.zeros(10000)
    dOH_dt = np.zeros(10000)

逐步推进反应时间
记录每个时间步的OH浓度
通过差分计算OH浓度变化率

    i = 0
    prev_OH_concentration = gas['OH'].X
    while reactor_network.time < 1:
        reactor_network.step()
        times[i] = reactor_network.time
        current_OH_concentration = gas['OH'].X
        if i > 0:
            dOH_dt[i] = (current_OH_concentration - prev_OH_concentration) / (times[i] - times[i - 1])
        OH_concentrations[i] = current_OH_concentration
        prev_OH_concentration = current_OH_concentration
        i += 1

确定点火延迟

找到OH浓度变化率最大的时间点
将该时间点作为点火延迟时间

    max_index = np.argmax(dOH_dt)
    ignition_delay_time = times[max_index]
    return ignition_delay_time

调用函数
这里将结果转化为了毫秒ms

delay_time = ignition_delay()
print(f'点火延迟时间: {delay_time*1000} ms')

小结

整体的代码编写过程中，值得注意的是：当定义点火延迟函数时，当量比、温度以及压强是定值，只能分析固定的一点，因此此处有改写的空间，可通过循环将所有温度点加入其中进行输出；关于反应器的设置，cantera库中有很多，如下图：
在这里插入图片描述
如详细了解，链接https://cantera.org/stable/python/zerodim.html#reactor。
由于小编对python代码还未深入了解，学识尚浅，读者若对此文章里代码有更好的建议，还请在评论区留言！