CHEMKIN基础培训资料

CHENKIN基础培训2008.9.2114:00–16:00主要内容ReactionDesign介绍CHEMKIN介绍CHEMKIN安装CHEMKIN用户界面CHEMKIN化学设置CHEMKIN模型CHEMKIN后处理CHEMKIN算例围绕化学模拟提供产品和服务市场范围:汽车能源航空化工材料加工微电子全球有:东京办事外;日本代理商:Ryoka系统韩国代理商:KyungwonTech,Inc.中国代理商:SinoFlow,Inc.（中流汉泰）产品和服务源自核心技术CHEMKIN®是化学仿真过程的一个完整反应模型系统KINetics™是一个可将CHEMKIN与三维软件特别是CFD软件相耦合的插件解算器模块研究项目生物质燃烧的化学及传质现象喷气燃料的燃料机理汽轮机燃烧室中烟灰的生成主要内容ReactionDesign介绍CHEMKIN介绍CHEMKIN安装CHEMKIN用户界面CHEMKIN化学设置CHEMKIN模型CHEMKIN后处理CHEMKIN算例CHEMKIN应用于工程问题设计方向改进反应器尺寸的影响工业过程的参数运行范围确定过程的可替代性预测反应过程时间尺度上的可控制性反应器优化和改进工况运行条件变化的影响过程参数扰动的敏感性反应器的生产能力评估厂商排放过程变化对下游的影响模型假设和验证化学机理的发展与简化实验结果的预测CHEMKIN有效的求解问题快速模型的发展分级近似能够把不同的理想反应器模型连接在一起不需要建立网格有效准确的求解技术良好的刚性方程组求解方法高效的体系结构继续计算和重新开始计算的功能计算结果容易分析和解释内置的数据可视化数据管理的敏感性分析CHEMKIN的发展历程CHEMICALKINETICS从1980年开始，美国Sandia国家实验室开发并推出了CHEMKIN系列大型气相化学反应动力学软件包CHEMKIN-ICHEMKIN-ICHEMIKN-I是由Sandia国家实验室KeeR.J.等人于1980年开发的用于解决燃烧过程中的气相化学反应动力学问题的软件包CHEMKIN不是一个应用软件，它只是一个子程序库，目的在于为解决带有流动的燃烧过程中的化学问题提供一个计算工具CHEMKIN-I的缺点CHEMKIN-I的缺点是其源程序代码中对字符串常量使用了Fortran66标准的Hollerith码进行处理，这与目前使用的大多数Fortran编译器不相容，因此已很少使用CHEMKIN-IICHEMKIN-II是Sandia实验室1989年推出的CHEMKIN的改进版其中一个重要的改进是增加了能够高效精确处理依赖压力的基元反应的功能)exp(RTETAkififififCHEMKIN-II对衰退反应的处理增强了CHEMKIN-II的功能，使之能更真实地反映一些化合反应和含有增强第三体(enhancedthird-body)反应的进程除以上改进外，CHEMKIN-II加强了描述化学反应的灵活性，如可同时给出正反两个方向的基元反应动力学参数，允许反应形式相同但动力学参数不同的反应同时出现，可使用Landau-Teller的速率表达式等，这些处理极大地增强了CHEMKIN-II的应用能力CHEMKIN-IICHEMKIN-II源程序代码完全依照Fortran-77标准编写在子程序库中删除了CHEMKIN-I中不常用的子程序，增加了对初始输入条件的读写命令这些改进使得CHEMKIN-II软件包结构化更好，可靠性提高，具有不依赖于计算机类型和Fortran编译器的特点(即可移植性好)CHEMKIN-IIICHEMKIN-III是1996年推出的程序包主要增加了两个新的功能第一个新功能是可以处理非平衡体系中的多相流动系统(multi-fluidsystem)，该系统中可能有一种或几种物质的能量和动量方程不同于其它物质混合物的能量和动量方程，这类物质主要包括电子和等离子体，它们有着不同于其它物质的温度，其动量方程也要考虑到带电荷物质产生的电场所施加的力的影响CHEMKIN-III第二个新功能是增加了处理总包反应(globalreaction)动力学的能力，这些反应中物质的计量系数可不为整数，而是由经验确定的任一实数，这对于无法用详细基元反应动力学研究的燃烧问题十分有用，如具有复杂化学组分的实际燃料的燃烧过程CHEMKIN-III第一个商业版本总包反应速率非整数的化学计量系数可操作界面非平衡的多相流问题应用程序：AURORA,CRESLAF,EQUIL,OPPDIF,PASR,PLUG,PREMIX,SHOCK,SPIN,SURFTHERMetc应用程序说明AURORA：模拟充分搅拌反应器CRESLAF：圆柱形或平面形通道内的层流化学反应EQUIL：化学平衡相平衡OPPDIF：对流扩散火焰PASR：部分搅拌反应器PLUG：柱塞流反应器PREMIX：一维稳态层流预混火焰应用程序说明SHOCK：冲击波化学动力学SPIN：化学气相沉积滞留反应器SURFTHERM：气相和表面化学系统的热化学传质及动力学OVEND：多晶片低压化学沉淀反应器TWAFER：用来确定多晶片低压化学沉淀反应中的温度AURORA模拟稳流或瞬态反应（包括等离子反应）的气体反应或表面反应可用来预报充分搅拌反应器中的随时间变化的或者是稳态的参数；可用于包含表面化学反应的系统，如化学蒸发、沉淀或催化过程；还可以模拟非热力、等离子反应器，用来确定离子和电子浓度以及电子温度及中性粒子浓度；可以建立反应器网络，使之形成模拟反应器系统或者反应流动系统。CRESLAF模拟圆柱形或平面通道中的层流、边界层流动的化学反应用来预报平面或者轴对称二维流道中的速度、温度及组分分布；应用包括化学蒸发沉淀反应器不同催化剂在反应器壁面上催化作用及碰撞过程；用于有限速率气相和表面化学反应动力学及分子传质EQUIL模拟计算化学平衡和相平衡用来计算理想气体或混合气体的化学平衡状态可单独应用，也可作为其他chemkin应用程序的子程序OPPDIF模拟对流扩散火焰用于计算两个反向布置喷嘴间的扩散火焰；对于轴对称流动或者二维平面流动的情况可类似转化流场，使之成为一个一维问题；对放射状轴对称情况，类似的解决方案是假设速度的径向分量是沿着半径呈线性的，这样变量就成为仅仅是轴向距离的函数；对于平面流动情况，假设垂直于对流轴的y方向上的速度与y方向距离成正比，这样要确定的变量就仅仅是x轴向距离的函数。可用来求解温度、质量分数、轴向和垂直方向速度分量及纵向压力梯度。PASR模拟部分搅拌反应器中混合过程和气相化学动力学的交互作用。PLUG模拟带有气相和化学表面化学反应的柱塞流反应器可用来模拟任意几何形状的流道中理想气体混合物非扩散、一维流动化学反应；其几何形状的灵活性使得它既可以模拟填充床反应器也可以模拟与流动相关的表面化学反应或传热随距离变化的通道。PREMIX模拟一维、稳态、层流预混火焰用来计算稳态、稳燃、自由传播层流预混火焰的组分和温度分布；还可以用来确定可燃气体混合物的层流火焰速度，研究可燃性；可以解决有限速率化学反应动力学和多组分分子扩散；可以和气相动力学以及传质预处理器联合处理化学反应机理，计算传质参数SHOCK模拟冲击波的化学动力学预报反应气体混合物在冲击波放热后的化学反应；可用来掌握冲击波，使得实际气体行为、边界层影响以及详细有限速率化学反应定量化；结合冲击波实验对其模拟有助于解释实验结果和理解化学动力学行为SPIN模拟化学蒸发沉淀或者滞留反应器用来计算一维、稳态化学蒸发沉淀反应器或滞留反应器中的组分、温度和速度分布以及沉淀速率OVEND模拟多晶片低压化学沉淀（LPCVD）反应器TWAFER确定多晶片低压化学沉淀（LPCVD）反应器的温度预报的是二维温度分布；通常和OVEND一起使用SURFTHERM分析气相和表面化学反应系统中的热力学、传质和动力学数据分析复杂气相和表面化学反应装置中的传质系数、热化学速率以及动力学CHEMKIN3.7徽标Start界面CHEMKIN3.7CHEMKIN3.7的后处理CHEMKIN4.x基于java的操作界面。操作界面不再是基于计算模块，而是反应器模型CHEMKIN4.x徽标Start界面ModelofCHEMKIN4.x模型与应用程序的对照模型与应用程序的对照模型与应用程序的对照CHEMKIN4.1全新的后处理功能项目图形化全新的参数研究功能颗粒追踪模块CHEMKIN4.1的后处理CHEMKIN-PRO2008年4月发布测试版本CHEMKIN-PRO的改进64-bitWindows（Vista和XP）计算速率提高内燃机的多区模型反应路径分析颗粒追踪模块简单模型的快速计算相对于CHEMKIN-II复杂模型的快速计算多区模型了解燃烧室内不同区域处CO和HC如何生成圆柱内条件如何影响着火准确模拟污染物排放中心高温区，着火近壁面低温区（CO和烟灰生成区）反应路径分析机理简化的有效工具图形化研究反应机理的瓶颈识别主要物质和反应查看潜在的化学机理可以与敏感性分析联用适用所有反应器主要内容ReactionDesign介绍CHEMKIN介绍CHEMKIN安装CHEMKIN用户界面CHEMKIN化学设置CHEMKIN模型CHEMKIN后处理CHEMKIN算例可使用的版本CHEMKIN3.7CHEMKIN4.0CHEMKIN4.1J524曙光服务器20netseat的教学版本J5321license的正式版3.7版本的安装/pub/0-CFD资料/CHEMKIN运行chemkin37_pc_setup.exe进行安装。chemkin.liccopytoc:\ProgramFiles\Reaction\licenses\chemkin.lic.4.0版本的安装/pub/0-CFD资料/CHEMKIN解压缩--〉安装/crack/chemkin.lic需复制到安装目录/licences/下4.1版本的安装/pub/0-CFD资料/CHEMKIN。运行chemkin41_pc_setup.exe进行安装。License的处理打开防火墙的两个端口：例外—添加端口reactiondesignlicenseserverport½28850/28851Licensetools—managereactiondesignlicense中的pathtolicense:28850@ip主要内容ReactionDesign介绍CHEMKIN介绍CHEMKIN安装CHEMKIN用户界面CHEMKIN化学设置CHEMKIN模型CHEMKIN后处理CHEMKIN算例探究用户界面更改用户参数选择检查“培训”和“例子”文件的位置设置“记事本”作为缺省编辑器设置IE作为HTML阅读器测试AdobeAcrobatReader作为PDF阅读器打开开始手册为“线性沉积率”设置缺省单位为“microns/min”介绍图形界面…注意:打开反应器要求一个输入和一个输出GoodBad研究图像选项1.创建一个新方案2.创建一个PSRs与一个或多个输入的网3.在末端处添加一个管流反应4.更新方案5.试验在参数项间连线6.在PSRs间增加热流并再次更新7.打开前处理面板8.为化学设置选择grimech30.cks文件(复制系统数据的化学设置前处理程序的化学设置工作路径是运行一个方案输入和输出文件的地方由工作路径可以把化学设置文件放在不同的地方在保存的上方，化学设置的定义保存在一个选择“*.cks”f文件中继续运行前先运行前处理程序反应输入面板只需要填入必须的信息;剩下空白的为缺省将鼠标放在上面可以提供快速的输入信息输入手册中引用了“关键词”可以局部地选择每个输入的单位输入面板