不同化学反应模型在鼓式燃气换热器建模中的应用研究 被引量：2

1

作者 王恭良 《制冷与空调》 2021年第5期15-20,31,共7页

基于计算流体力学(CFD),以一款鼓式燃气换热器(DGH)为研究对象,比较Eddy-Dissipation(ED)模型和Finite-Rate/Eddy-Dissipation(FR/ED)模型用于DGH燃烧建模的不同。分别采用k-ω模型和Discrete Ordinates模型计算湍流和辐射换热。通过与... 基于计算流体力学(CFD),以一款鼓式燃气换热器(DGH)为研究对象,比较Eddy-Dissipation(ED)模型和Finite-Rate/Eddy-Dissipation(FR/ED)模型用于DGH燃烧建模的不同。分别采用k-ω模型和Discrete Ordinates模型计算湍流和辐射换热。通过与试验结果对标以及模型之间的对比,分析ED模型和FR/ED模型的优劣。结果表明,两者在分析DGH上具有相似的结果,但是ED模型所占计算资源更少,FR/ED模型具有更高的计算精度。 展开更多

关键词 鼓式燃气换热器 计算流体力学 eddy-dissipation模型 Finite-Rate/eddy-dissipation模型 燃烧

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旋转填料床微观混合性能的CFD模拟 被引量：2

2

作者 杨文婧 王运东 +1 位作者 陈建峰 费维扬 《中国科技论文在线》 CAS 2008年第12期947-952,共6页

旋转填料床又称超重机,通过旋转产生的离心力来实现超重力环境,能有效地强化微混合及传质过程,在快速化学反应过程上有广泛的应用,如制备纳米粉体材料等。旋转填料床内的湍流反应涉及在填料中流体流动与混合反应过程,针对2股无预混反应... 旋转填料床又称超重机,通过旋转产生的离心力来实现超重力环境,能有效地强化微混合及传质过程,在快速化学反应过程上有广泛的应用,如制备纳米粉体材料等。旋转填料床内的湍流反应涉及在填料中流体流动与混合反应过程,针对2股无预混反应物料的湍流混合及反应,通过商用软件Fluent的计算平台,采用涡耗散模型(eddy-dissipation)模拟碘酸盐-碘化物体系的平行竞争反应。涡耗散模型认为反应速率由湍流控制,避开了代价高昂的Arrhenius化学动力学计算。计算过程收敛良好,流场与各组分浓度分布合理。考察了转速及初始浓度对离集因子的影响,模拟结果与相关文献的实验数据吻合良好。 展开更多

关键词 微混合 CFD模拟 旋转填料床 涡耗散模型

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风速梯度对海上可燃气云爆燃特性影响的数值模拟 被引量：3

3

作者 刘文鹏 金良安 +1 位作者 高占胜 苑志江 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期58-63,共6页

针对海底输气管道和燃气运输船舶发生泄漏形成可燃气云的问题,基于k-ε湍流模型,并利用涡耗散模型,数值模拟6种风速梯度（1-11 m/s）下海上可燃气云的形成和爆燃过程,研究风速梯度对气云爆燃压力和温度特性的具体影响。结果表明：随着... 针对海底输气管道和燃气运输船舶发生泄漏形成可燃气云的问题,基于k-ε湍流模型,并利用涡耗散模型,数值模拟6种风速梯度（1-11 m/s）下海上可燃气云的形成和爆燃过程,研究风速梯度对气云爆燃压力和温度特性的具体影响。结果表明：随着风速梯度的增加,稳定气云面积减小,爆燃最大压力降低,下风向低空区域的最高温度略有下降,火焰逐渐远离高空区域,直至完全停留在低空区域;在低空区域,风速梯度为1 m/s时无法形成大面积气云和持续高温,为3-11 m/s时将形成长时间、大范围的高温区。 展开更多

关键词 海上可燃气云 爆燃压力 爆燃温度 涡耗散模型 数值模拟 风速梯度

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障碍物投影长度对海上可燃气云爆燃特性影响

4

作者 高占胜 刘文鹏 +1 位作者 金良安 蒋晓刚 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2019年第11期88-92,共5页

针对海上运输和军事行动中可燃气泄漏形成气云等问题,利用涡耗散模型,对6种障碍物投影长度(0 m^180 m)下海上可燃气云的形成和爆燃过程进行了数值模拟,重点研究障碍物表面及周围气云爆燃压力和温度特性的具体变化规律。结果表明,存在障... 针对海上运输和军事行动中可燃气泄漏形成气云等问题,利用涡耗散模型,对6种障碍物投影长度(0 m^180 m)下海上可燃气云的形成和爆燃过程进行了数值模拟,重点研究障碍物表面及周围气云爆燃压力和温度特性的具体变化规律。结果表明,存在障碍物时气云湍流性增强,可燃气浓度分布更加不均匀;随着投影长度的增加,障碍物前方最大爆燃压力略增,但前表面无法形成持续高温;上方最大压力略降,投影长度小于100 m时高温持续时间显著增加;后方最大压力骤降,投影长度大于100 m时高温持续时间大幅缩短。结果可用于预测和评估不同投影长度下气云爆燃对船舶等障碍物的危害,为交通运输和军事行动中的安全防护等实际应用提供参考。 展开更多

关键词 海上可燃气云 爆燃特性 涡耗散模型 数值模拟 障碍物投影长度

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CF_3H熄灭CH_4/O_2火焰过程中产生HF的数值研究 被引量：4

5

作者 周彪 周晓猛 +2 位作者 周军学 张卓儒 赵智 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期185-190,共6页

三氟甲烷(CF_3H,HFC-23)是一种优良的哈龙替代物,在目前的气体灭火介质市场占据显著的位置。然而,在三氟甲烷和火焰作用的过程中产生的HF不仅对火灾现场设备具有严重的腐蚀,而且对灭火现场人员具有严重的伤害。首先采用κ-ε涡黏湍流模... 三氟甲烷(CF_3H,HFC-23)是一种优良的哈龙替代物,在目前的气体灭火介质市场占据显著的位置。然而,在三氟甲烷和火焰作用的过程中产生的HF不仅对火灾现场设备具有严重的腐蚀,而且对灭火现场人员具有严重的伤害。首先采用κ-ε涡黏湍流模型,对CF_3H熄灭CH_4/O_2的二维稳态湍流非预混燃烧进行数值分析,讨论杯式燃烧器中CF_3H熄灭CH_4/O_2火焰过程中HF组分变化规律,通过改变初始参数分析CF_3H浓度、CH_4/O_2配比对HF生成量的影响;采用CHEMKIN 4.0程序模拟CF_3H熄灭CH_4/O_2火焰中温度、反应物、主产物和自由基浓度随火焰高度的变化关系。结果表明,火焰上方20～25cm的区域为HF富集区;H、CF:O为生成HF的重要中间产物,可以通过降低中间产物浓度降低HF。 展开更多

关键词 安全工程 三氟甲烷 HF EDM(涡团耗散模型) CHEMKIN 4.0

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甲烷/空气预混火焰回火特性数值模拟 被引量：7

6

作者 吴泽俊 何小民 +2 位作者 葛佳伟 洪亮 薛冲 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1347-1354,共8页

为了获得有效的预测回火极限的数值模拟方法,对甲烷/空气预混火焰进行了数值模拟。采用不同的反应机理和燃烧模型,针对一个二维轴对称的本生灯,分别对甲烷/空气预混层流火焰和湍流火焰进行了数值模拟,预测了甲烷/空气预混火焰的回火特性... 为了获得有效的预测回火极限的数值模拟方法,对甲烷/空气预混火焰进行了数值模拟。采用不同的反应机理和燃烧模型,针对一个二维轴对称的本生灯,分别对甲烷/空气预混层流火焰和湍流火焰进行了数值模拟,预测了甲烷/空气预混火焰的回火特性,并与Johnson的实验结果进行了对比。对层流火焰的模拟结果表明,采用Smooke-46反应机理能够较为准确地预测层流回火极限。而单步化学反应所预测的层流回火极限要比实验值低得多,这说明单步化学反应下的火焰更难以发生回火。对湍流火焰的模拟结果表明,涡耗散概念模型比有限速率模型更准确地预测了湍流回火极限。有限速率模型所预测的回火极限略高于实验值。 展开更多

关键词 贫油预混预蒸发 回火 数值模拟 层流有限速率模型 涡耗散概念模型

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煤气化数值模拟中湍流气相反应模型的比较研究 被引量：7

7

作者 刘臻 管清亮 +2 位作者 张建胜 刘兵 李文华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2520-2526,共7页

为获得煤气化炉数值模拟研究中常用湍流气相反应模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析比较了3种湍流气相反应模型计算的温度场、浓度场和碳转化率分布,并与实验数据进行比较。结果表明:湍流气相反应模型对气化炉火焰区温度场和浓度场... 为获得煤气化炉数值模拟研究中常用湍流气相反应模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析比较了3种湍流气相反应模型计算的温度场、浓度场和碳转化率分布,并与实验数据进行比较。结果表明:湍流气相反应模型对气化炉火焰区温度场和浓度场计算影响较大,但是对气化炉后部影响较小;EDM模型对合成气组分的浓度分布预测误差较大;基于单混合分数的PDF模型对喷嘴出口附近的温度场和浓度场的预测结果不合理,但是对气化炉出口参数的预测较为准确;EDC模型预测结果良好,但是会高估火焰温度,进一步考虑基元反应和详细化学反应机理可以改善EDC模型对火焰温度的预测。 展开更多

关键词 煤气化 湍流化学反应作用 涡耗散概念模型

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乙烯裂解炉管内裂解反应的CFD模拟 被引量：5

8

作者 毕文涛 郭英锋 +1 位作者 沙莎 闵健 《天津科技大学学报》 CAS 2008年第1期49-52,共4页

应用计算流体力学(CFD)软件Fluent62.,采用详细化学反应机理模型-涡扩散概念(EDC)模型,对乙烯裂解炉2-1型反应管内主反应进行了三维数值模拟.模拟结果表明,EDC模型可正确求解裂解反应,主要产物收率与工业数据吻合较好;沿反应管轴向油气... 应用计算流体力学(CFD)软件Fluent62.,采用详细化学反应机理模型-涡扩散概念(EDC)模型,对乙烯裂解炉2-1型反应管内主反应进行了三维数值模拟.模拟结果表明,EDC模型可正确求解裂解反应,主要产物收率与工业数据吻合较好;沿反应管轴向油气吸热升温,裂解反应加剧,产物产率逐渐发生变化;沿反应管径向存在明显的流体流速和温度的变化,而产物产率的变化没有流体流速和温度的变化明显. 展开更多

关键词 乙烯 裂解炉 涡扩散概念模型 数值模拟

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空燃比对固体火箭超燃冲压发动机性能的影响 被引量：4

9

作者 刘仔 陈林泉 吴秋 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期93-95,101,共4页

为了研究空燃比对固体火箭超燃冲压发动机补燃室性能的影响,文中对不同空燃比下补燃室掺混燃烧流场进行了模拟。采用基于密度的二阶迎风格式对补燃室掺混燃烧进行模拟,湍流模型和燃烧模型分别采用SST k-ω模型和涡团耗散模型。结果表明... 为了研究空燃比对固体火箭超燃冲压发动机补燃室性能的影响,文中对不同空燃比下补燃室掺混燃烧流场进行了模拟。采用基于密度的二阶迎风格式对补燃室掺混燃烧进行模拟,湍流模型和燃烧模型分别采用SST k-ω模型和涡团耗散模型。结果表明,化学反应速率随着空燃比的增加而增大;燃烧效率与总压恢复系数随着空燃比的增大而增大;补燃室推力与比冲也随着空燃比的增大而增大。空燃比的选择原则是保证导弹武器的推阻比最佳。 展开更多

关键词 固体火箭超燃冲压发动机 空燃比 补燃室性能 SST k-ω模型 涡团耗散模型

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亚燃冲压发动机燃烧室燃油浓度分布预测 被引量：5

10

作者 黄日鑫 谭永华 《火箭推进》 CAS 2008年第4期17-21,共5页

基于Fluent两相反应流场计算平台,采用涡耗散概念模型,对典型亚燃冲压发动机燃烧室的两相反应流场进行三维数值模拟计算。重点研究温度场影响下的燃油气相分布,计算给出气相燃油在火焰稳定装置前后以及内部的分布,得到燃油在亚燃冲压发... 基于Fluent两相反应流场计算平台,采用涡耗散概念模型,对典型亚燃冲压发动机燃烧室的两相反应流场进行三维数值模拟计算。重点研究温度场影响下的燃油气相分布,计算给出气相燃油在火焰稳定装置前后以及内部的分布,得到燃油在亚燃冲压发动机燃烧室内分布的一般规律。计算发现,稳定装置内部及近后方燃油分布较富,到达火焰峰以后,燃油浓度急剧下降。计算预测径向蒸发管后壁面与最外环蒸发管内的燃油富集,而中间环蒸发管燃油分布较贫,计算结果与燃烧试验结果一致。 展开更多

关键词 亚燃冲压发动机 燃烧室 燃油浓度 涡耗散概念模型

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转底炉平焰烧嘴燃烧过程的数值模拟 被引量：3

11

作者 刘雨 仇灝 刘和平 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期512-519,共8页

分别采用涡耗散模型和非预混燃烧模型模拟烧嘴内的燃烧条件.结果表明,增加煤气喷入速度和降低空气喷入速度,C_xH_y,CO和H_2的消耗速率及CO_2和H_2O的生成速率减小,火焰长度增加.相同计算条件下,采用涡耗散模型计算的高温区域比非预混燃... 分别采用涡耗散模型和非预混燃烧模型模拟烧嘴内的燃烧条件.结果表明,增加煤气喷入速度和降低空气喷入速度,C_xH_y,CO和H_2的消耗速率及CO_2和H_2O的生成速率减小,火焰长度增加.相同计算条件下,采用涡耗散模型计算的高温区域比非预混燃烧模型计算的高温区域集中;煤气喷入速度增加,涡耗散模型计算的回流区域减小,空气喷入速度增加,回流区域略有增加,煤气喷入速度和空气喷入速度变化对非预混燃烧模型计算的回流区域无影响.涡耗散模型预测流场分布更准确,非预混燃烧模型预测温度分布更准确. 展开更多

关键词 转底炉 烧嘴 数值模拟 涡耗散模型 非预混燃烧模型

原文传递

锅炉燃烧及NO_x生成特性的数值仿真 被引量：3

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作者 李朋 施万玲 +1 位作者 桂莹 苟小龙 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第5期311-315,共5页

针对煤燃烧排放NOx污染物造成污染,为了能准确地预测NOx的生成及提出更有效的控制NOx排放的措施,提出建立了煤粉锅炉的三维物理模型,并将炉膛分区域进行合理的网格划分。应用涡团耗散概念(EDC)模型耦合对化学反应机理对炉膛内煤粉的流... 针对煤燃烧排放NOx污染物造成污染,为了能准确地预测NOx的生成及提出更有效的控制NOx排放的措施,提出建立了煤粉锅炉的三维物理模型,并将炉膛分区域进行合理的网格划分。应用涡团耗散概念(EDC)模型耦合对化学反应机理对炉膛内煤粉的流动、燃烧及NOx的生成特性进行研究,炉内各组分的浓度分布与NOx的生成分布存在很强的对应关系,采用EDC模型耦合反应动力学机理进行仿真。结果表明方法可以很好地反映NOx的生成特性。可以较为准确地模拟NOx的生成特性,可准确预测和有效控制NOx的排放,为优化设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 煤粉锅炉 氮氧化物形成 机理简化 涡团耗散概念模型

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基于涡耗散模型的HIFiRE-2超燃冲压发动机仿真 被引量：1

13

作者 田增冬 《电子测试》 2020年第7期60-61,108,共3页

以HIFiRE-2超燃冲压发动机为研究对象,针对高马赫数超燃模态,通过与试验结果对比,考察了涡耗散模型的工程应用能力,同时研究了湍流模型、湍流施密特数和可压缩修正对流场的影响,结果表明:涡耗散模型适用于超燃冲压发动机工程算例的仿真;... 以HIFiRE-2超燃冲压发动机为研究对象,针对高马赫数超燃模态,通过与试验结果对比,考察了涡耗散模型的工程应用能力,同时研究了湍流模型、湍流施密特数和可压缩修正对流场的影响,结果表明:涡耗散模型适用于超燃冲压发动机工程算例的仿真;BSL κ-ω湍流模型,湍流施密特数为0.4,可压缩性修正开启,在高马赫数超燃模态时能够取得较好的计算结果。 展开更多

关键词 涡耗散模型 HIFiRE-2 超燃冲压发动机

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热载荷作用下天然气管道泄漏扩散特性分析

14

作者 任海峰 《管道技术与设备》 CAS 2018年第2期9-12,共4页

文中考虑热载荷作用,采用k-ε湍流流动模型和涡耗散燃烧模型,建立了架空天然气管道泄漏扩散模型,研究了环境风速对泄漏天然气扩散燃烧及相邻火灾作用下扩散过程的影响。研究结果表明,在泄漏天然气扩散并且燃烧时,环境风速小于1 m/s虽对... 文中考虑热载荷作用,采用k-ε湍流流动模型和涡耗散燃烧模型,建立了架空天然气管道泄漏扩散模型,研究了环境风速对泄漏天然气扩散燃烧及相邻火灾作用下扩散过程的影响。研究结果表明,在泄漏天然气扩散并且燃烧时,环境风速小于1 m/s虽对天然气扩散方向影响明显、但对其扩散范围和速度影响较小,环境风速超过7 m/s时,天然气扩散范围和速度明显增大;在相邻火灾作用时,低风速时天然气扩散受热源作用更大,但随风速增大其对天然气扩散速度和范围影响明显增强。 展开更多

关键词 天然气管道 泄漏 热载荷 风速 数值模拟 涡耗散模型

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套室内扩散燃烧火灾的三维数值模拟

15

作者 张成 于梅春 张登春 《湖南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2008年第1期112-116,共5页

采用非稳态湍流模型和湍流与化学反应相互作用的涡耗散燃烧模型,对套室内扩散燃烧的火灾进行了三维空间数值模拟.给控制方程添加不同源项以反映化学反应净产生速率对流场的影响,采用交错网格有限容积法将计算区域进行离散,用SIM-PLE算... 采用非稳态湍流模型和湍流与化学反应相互作用的涡耗散燃烧模型,对套室内扩散燃烧的火灾进行了三维空间数值模拟.给控制方程添加不同源项以反映化学反应净产生速率对流场的影响,采用交错网格有限容积法将计算区域进行离散,用SIM-PLE算法求解离散控制方程.通过对套间内3种不同释热率情况下火灾的数值模拟,研究了套间内火灾发展、烟气温度分布和燃烧产物浓度分布规律.研究表明火源释热率的大小对烟气温度场的影响较大,对燃烧产物CO2浓度场的影响不很明显.释热率较小时,较短时间内仍能产生大量的烟气;释热率较大时,烟气层迅速形成,温度上升程度更为剧烈.此研究结果对于准确预测套室内火灾传播规律、有效阻止套室内烟气扩散和设计合理的排烟结构有一定的指导意义.图8,参12. 展开更多

关键词 套间 火灾 涡耗散燃烧模型 温度场

原文传递

鼓式燃气换热系统的性能模拟及试验验证 被引量：4

16

作者 王恭良 《制冷与空调》 2020年第6期73-78,共6页

燃气换热器在研发过程中需要进行大量的测试,并投入巨大的资源。为了节约成本,本文利用计算流体力学(CFD)的方法,在试验的基础上,针对一款包括鼓式燃气换热器(DGH)的换热系统建立数学模型。采用Eddy-Dissipation化学反应模型分析燃烧过... 燃气换热器在研发过程中需要进行大量的测试,并投入巨大的资源。为了节约成本,本文利用计算流体力学(CFD)的方法,在试验的基础上,针对一款包括鼓式燃气换热器(DGH)的换热系统建立数学模型。采用Eddy-Dissipation化学反应模型分析燃烧过程;采用k-ω模型分析流体湍流流动;采用Discrete Ordinates (DO)辐射换热模型分析辐射换热。最后以此为基础针对现有设备进行分析。结果表明:所建立的CFD模型可以很好地分析设备的运行,为产品设计和优化提供理论指导。 展开更多

关键词 计算流体力学 鼓式燃气换热器 eddy-dissipation化学反应模型 燃烧 k-ω模型

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氢气喷射火的大涡模拟 被引量：9

17

作者 付佳佳 王昌建 +1 位作者 秦俊 李建 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期473-477,共5页

基于OpenFOAM平台,嵌入基于大涡模拟思想的涡耗散概念燃烧模型改进的fvDOM辐射计算模型,采用氢单步化学反应模型来计算细结构的反应速率.对不同喷射速度和喷口直径的低速氢喷射火进行模拟.结果表明,采用该计算模型获得的火焰高度与理论... 基于OpenFOAM平台,嵌入基于大涡模拟思想的涡耗散概念燃烧模型改进的fvDOM辐射计算模型,采用氢单步化学反应模型来计算细结构的反应速率.对不同喷射速度和喷口直径的低速氢喷射火进行模拟.结果表明,采用该计算模型获得的火焰高度与理论预测值基本一致;随着氢喷射速度的增大,火焰高度增加,喷射火最高温度降低,但最高温度点的位置上升;随着氢喷口直径增大,火焰高度增加,最高温度点的位置上移,但火焰最高温度基本维持不变. 展开更多

关键词 氢安全 喷射火 大涡模拟 涡耗散概念燃烧模型

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详细反应机理的航空发动机二维燃烧流场计算 被引量：3

18

作者 侯宽新 刘勇 赵坚行 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2655-2660,共6页

对某航空发动机主燃烧室简化模型进行了基于正庚烷(n-C7H16)详细反应机理的燃烧流场数值模拟.在二维贴体坐标系下,计算过程采用了k-ε双方程模型来预估湍流特性,用EDC(eddy dissipation con-cept)湍流燃烧模型预估反应速率,用PSR(perfec... 对某航空发动机主燃烧室简化模型进行了基于正庚烷(n-C7H16)详细反应机理的燃烧流场数值模拟.在二维贴体坐标系下,计算过程采用了k-ε双方程模型来预估湍流特性,用EDC(eddy dissipation con-cept)湍流燃烧模型预估反应速率,用PSR(perfectly stirred reactor)模型的方法处理复杂化学反应项,得出了基于详细反应机理的温度场、组分浓度场,验证了机理文件中反应的某些组分与特定自由基之间的关系,对比了总包反应EBU-SRK(eddy break up-simplified reaction kinetics)的温度场,结果基本相符. 展开更多

关键词 化学反应模型 详细反应机理 EDC(eddy dissipationconcept)模型 PSR(perfectly stirredreactor)模型 正庚烷 数值分析

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