A 1D ionic transport model for nonlinear response analysis of a counterflow laminar diffusion flame in DC electric fields

syoukera commented 4 years ago

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236118311323?via%3Dihub

syoukera commented 4 years ago

概要

１次元の輸送モデルを作った
1-wayと2-wayカップリングのモデル
2-wayモデルでは定量的な火炎の位置と電流密度を再現できた
1-wayで再現できる領域と2-wayで再現できる領域を明らかにした

syoukera commented 4 years ago

実験装置

syoukera commented 4 years ago

実験結果

syoukera commented 4 years ago

ベースとなる効果（図の緑直線）はどちらの極性でも発生しているみたい．V = -2 kVあたりとV=2-6 kVあたりでベースから外れる効果が発生．ベースの効果が古典的なイオン風の効果で陽イオンの運動量と陰イオンの運動量の差に相当するとするならば，V = 2-6 kVは電子の移動方向が燃料側のために電子の付着が発生しないことに起因する？電界が大きくなるとある領域以降は燃料中の分子への付着が進行するようになる？ V = -2 kV付近のグランドに近づく効果は現時点で説明できない．ヒステリシスみたいな効果も説明できない．同じ境界条件でも二つの安定な解が存在するということ？火炎形状については正のVでは火炎が曲率を持つようだが，これはなぜか？電子の輸送によって遠距離の流線にたいして影響を及ぼすことができるようになったから？対向流火炎に形成される火炎は，半径方向での差異は半径方向流速のみで軸方向の流速はZが同値の領域では同じはず．経由してきた流線による？燃料方向へ加速された電子は付着を経ずに一定距離を移動して大きなエネルギーを持つ．ある程度速度が大きくなった地点で上流かつ隣の流線の燃料に影響を及ぼす．その結果，半径方向で火炎の形状が変わるようになった？不明なのは，どのような効果が直接的に火炎形状の変化をもたらしているのか

syoukera commented 4 years ago

1次元モデル

電離と再結合の以下の3つの式のみを考慮保存される量は，燃料，酸化剤，陽イオン，陰イオン，電子として微分方程式を解く燃料と酸化剤の輸送速度も，クーロン力による影響を間接的に受ける．その影響をv_Mとして考慮． v_Mは荷電粒子の流束の関数．1方向と②方向カップリングの違いは，これに陰イオンと電子の効果を含めるかどうか

syoukera commented 4 years ago

5. 計算結果

5.1. Ionic layer

電界なしでの結果．燃料と酸化剤からイオンができる反応しかないので，多量のイオンたちが生成されている．速度場の分布も境界条件として与えられているために，燃料は燃料サイドのみ，酸化剤は酸化剤サイドのみで対流で輸送され，少しだけ拡散で向こう側に進展している．陽イオンと，陰イオンと電子の濃度でオーダーで3桁くらい異なるのは電子の拡散によって，すぐに領域外に出ていくからかしら？ cv_Fとcv_Oは無次元の移流項（dimensionless convective terms）らしい．