交流放電等離子體助燃乙烯/空氣的數(shù)值模擬

班楊楊，張 帆，鐘生輝，朱家健

（1.天津大學內(nèi)燃機燃燒學國家重點實驗室，天津300072；2.國防科學技術(shù)大學高超聲速沖壓發(fā)動機技術(shù)重點實驗室，長沙410073）

0 概述

超燃沖壓發(fā)動機在飛行過程中馬赫數(shù)較大，燃燒室內(nèi)氣流始終處于超音速狀態(tài)［1］，氣流自身能量較大，不再需要壓氣機壓縮空氣，這些特點使其具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較輕、單位推力大等特點。但是由于氣流流速較高，混合氣在燃燒室內(nèi)停留時間很短，僅為毫秒量級，燃料未經(jīng)完全燃燒就被噴出，且氣流速度遠大于燃燒速度，火焰易被吹熄，嚴重影響點火性能。

提高超燃沖壓發(fā)動機的點火性能可通過提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒖s短點火延遲或降低氣流速度實現(xiàn)。在燃燒室內(nèi)設(shè)置凹腔使氣流減速增壓，可增加氣流滯留時間，但會導(dǎo)致氣流的較多動能轉(zhuǎn)化成熱能，造成噴氣道的廢氣溫度很高。解決上述問題的方法是提高燃燒反應(yīng)速率，縮短點火延遲時間。根據(jù)阿倫尼烏斯公式，提高化學反應(yīng)速率強化燃燒的主要途徑是提高溫度、降低反應(yīng)活化能、增加自由基濃度。非平衡等離子體中包含大量活性自由基，被認為是最有效的助燃方法［2］，且有助于降低污染物排放［3-4］。

非平衡等離子體的電子溫度遠遠高于中性組分溫度，整個等離子體系統(tǒng)處于非熱平衡態(tài)，十分有利于化學反應(yīng)。滑動弧放電是產(chǎn)生非平衡等離子體的一種方法，其結(jié)構(gòu)簡單，通常采用交流放電模式［5-6］，在放電過程中高能電子加速碰撞氣體分子，發(fā)生電離、離解等反應(yīng)，生成大量活性粒子，可加快化學反應(yīng)進程。近年來等離子體點火助燃機理受到了眾多學者的關(guān)注，取得了一定的研究成果。文獻［7］中通過雙光子激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)發(fā)現(xiàn)氧原子是等離子體點火、提高火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊年P(guān)鍵粒子。文獻［8］中通過模擬脈沖放電助燃C2H4/空氣，發(fā)現(xiàn)等離子體產(chǎn)生的自由基使點火時間縮短了兩個數(shù)量級，點火溫度降低了300 K。文獻［9］中通過耦合ZDPlasKin 和SENKIN，證實了等離子體輔助低溫燃燒過程中O（1D）的關(guān)鍵作用。國內(nèi)也開展了一系列關(guān)于等離子助燃的研究。文獻［10］中采用零維等離子體動力學模型，計算了不同約化場強下N2、O2等離子體的演化特性，表明約化場強是影響電子能量分布函數(shù)的主要因素。文獻［11］中運用有限元方法求解了一維等離子體動力學模型，表明等離子體的強化作用是通過碰撞反應(yīng)增加了氧原子的數(shù)量。文獻［12］中通過耦合密度方程、能量傳遞方程和Boltzmann 方程證實脈沖式放電對于甲烷-空氣混合氣體點火有顯著的增強效果。文獻［13］中模擬了高約化場強（大于100×10-17V·cm2）下，介質(zhì)阻擋放電過程中電子對N2、O2的激發(fā)和電離，表明激發(fā)態(tài)N2與O2的猝息反應(yīng)生成了大量氧原子。文獻［14］中通過耦合ZDPlasKin和Chemkin—Ⅱ分別建立納秒脈沖和射頻放電等離子體動力學模型，研究結(jié)果表明納秒脈沖放電側(cè)重于甲烷的氧化過程，反應(yīng)路徑較少，而射頻交流放電更容易生成C2 組分，反應(yīng)路徑較多。文獻［15］中通過敏感性和生成速率分析發(fā)現(xiàn)O 原子、H 原子、CH基能明顯縮短煤油/空氣的點火延遲時間，且這些粒子濃度越高，對點火延遲的影響越顯著。

國內(nèi)外研究者主要是針對納秒脈沖放電對甲烷燃燒過程的影響開展研究，而對于C2H4/空氣在交流放電低約化場強下的等離子體助燃過程研究較少。交流滑動弧放電和納秒脈沖的放電方式不同，前者產(chǎn)生的約化場強小但電流密度大，因此電弧溫度較高，放電能量主要用于激發(fā)中性組分的振動態(tài)；而納秒脈沖放電通過介質(zhì)阻擋或調(diào)整脈沖間隔等方式，可產(chǎn)生較高的約化場強和較低的電流密度，防止熱電弧生成，因此其模擬初始溫度較低，放電能量主要用于激發(fā)中性組分的電子態(tài)或離解、電離中性分子。另外，納秒脈沖放電由于放電時間為納秒量級，其模擬一般采用在脈寬內(nèi)只計算等離子體動力學，脈間內(nèi)只考慮燃燒動力學的解耦方法。但是，考慮到高溫下等離子體與化學反應(yīng)動力學的相互作用可能更加緊密及交流放電的影響，本文中考慮并實現(xiàn)放電和氧化的耦合，即在每個放電時間步都考慮燃燒化學反應(yīng)動力學過程，保證整個系統(tǒng)的高效性和準確性，以達到更接近實際物理過程的目的。

綜上，通過耦合ZDPlasKin［16］和Chemkin—Ⅲ［17］建立了C2H4/空氣等離子助燃模型，同時考慮了放電和氧化兩個不同時間尺度的物理化學過程，基于交流滑動弧放電非平衡態(tài)等離子體的試驗數(shù)據(jù)，模擬了低場強、高電子數(shù)密度條件下等離子體對C2H4/空氣的助燃過程。本研究中對比了等離子體助燃和混合氣自燃兩種條件下關(guān)鍵組分的化學反應(yīng)路徑和溫度隨時間的變化，揭示了等離子體動力學對燃料消耗、燃燒溫度及點火滯燃期的影響規(guī)律。該研究對于深入理解非平衡等離子體對C2H4/空氣混合物的助燃過程具有一定的指導(dǎo)意義。

1 計算模型

首先建立了C2H4/空氣的等離子體助燃機理，考慮了文獻［18］中的空氣等離子體模型和O3的相關(guān)反應(yīng)、振動激發(fā)態(tài)及其弛豫反應(yīng)、電子碰撞C2H4的離解反應(yīng)和N2激發(fā)態(tài)與C2H4的淬滅反應(yīng)等［19］。電子碰撞反應(yīng)的速率常數(shù)基于電子與不同組分的碰撞截面，利用BOLSIG+［20］求解Boltzmann 方程得到，其中O2和N2的碰撞截面取自LXcat 的Phelps［21］和SIGLO 數(shù)據(jù)庫［22］，C2H4的離解碰撞截面根據(jù)文獻［23］計算。相對于初始反應(yīng)物C2H4、O2、N2，放電階段產(chǎn)物的濃度較小，所以在放電過程中忽略電子與產(chǎn)物的碰撞［24］、電子與電子的碰撞［20］。需要說明的是在等離子體助燃的模擬中，放電開始較早，主要涉及等離子體動力學反應(yīng)，大部分化學反應(yīng)還未開始，因此產(chǎn)物H2O 和CO2含量極低，可以忽略其與電子的碰撞。文獻［20］中指出電子與電子碰撞導(dǎo)致電子能量趨近Maxwellian 分布，在電離率（等離子體數(shù)量密度n與中性氣體數(shù)量密度N的比值）小于10-6時可以忽略其影響。本文中等離子體密度為1012cm-3量級，氣體數(shù)量密度量級大于1018cm-3，因此電離度小于10-6，可以忽略電子與電子的碰撞。最終得到的詳細等離子體助燃C2H4/空氣化學反應(yīng)機理包含等離子動力學機理和燃燒動力學機理兩部分，前者包含89 個反應(yīng)，后者包含1 826個反應(yīng)，共計103 個組分，如表1 所示，其中O2（A3）為O2（A3Σ，C3Δ，c1Σ）。

表1 詳細機理中包含的組分

放電過程只考慮焦耳熱引起的溫度變化，求解方程如下：

式中，［Ni］為組分i的數(shù)量密度；Qij（t）為t時刻第j個反應(yīng)中組分i的生成速率；jmax為總的反應(yīng)數(shù)量，kj為反應(yīng)j的速率常數(shù)；Rj為反應(yīng)j的進程速率；εj為化學反應(yīng)j的放熱量；Ngas為氣體數(shù)量密度；Tgas為氣體溫度；γ為比熱比；Pelast為彈性碰撞功率；［A］、［B］、［Ne］分別為組分A、B、電子的數(shù)量密度；Qsrc為外加熱源功率；a、b、c、d和QA、QB、QC、QD分別為組分A、B、C、D的化學計量系數(shù)和消耗生成速率。

在氧化階段，將反應(yīng)系統(tǒng)簡化為一個封閉的零維恒壓系統(tǒng)，則組分k的質(zhì)量分數(shù)和溫度隨時間的變化率為：

式中，ωk和hk分別為組分k的化學反應(yīng)速率和比焓；Yk和Wk分別為組分k的質(zhì)量分數(shù)和摩爾質(zhì)量；cp為混合氣比定壓熱容；ρ為氣體密度；Ns為總的組分數(shù)量，氧化階段存在Ns+1 個常微分方程，由VODE求解器求解［17］。

本文中研究的是超燃沖壓發(fā)動機工作條件下交流放電等離子體對C2H4/空氣的助燃機制。其中，發(fā)動機凹腔內(nèi)靜壓85 kPa，靜溫1 100 K，當量比0.3［25］。試驗中采用正弦電壓激勵放電，激勵頻率為35 kHz，1個周期約為28 μs。正弦交流滑動弧放電有輝光型、火花型等放電模式，存在短路現(xiàn)象，滑動弧長度、電壓、電流波形受氣流顯著影響而非常不規(guī)則［26］。零維等離子體動力學模擬忽略了流場的影響，假設(shè)場強沿滑動弧均勻分布，放電電壓呈標準正弦變化［14，27-28］。場強E為放電電壓U與滑動弧長度d的比值。通過測量實際放電過程中的放電電壓和滑動弧長度，取4 組相機門寬下的平均有效電壓和相應(yīng)時刻的滑動弧長度，計算有效場強為256 kV/m。需要說明的是4 組放電的平均有效電壓為1 750 V，平均有效電壓的范圍是1 645 V～1 855 V，該誤差是由高壓探針和示波器的測量誤差造成，其中型號為P6015A 高壓探針的測量誤差為2%，泰克示波器型號為DP4104，測量誤差范圍為3%，因此測量系統(tǒng)綜合誤差范圍為6%。通過對有效電壓的計算，發(fā)現(xiàn)所選4組門寬的平均有效電壓與示波器測得的平均有效電壓十分接近，具有一定的代表性。另外，試驗也發(fā)現(xiàn)滑動弧放電在不同時間段具有較好的周期性。

圖1 為簡化后的約化場強隨時間的變化。根據(jù)試驗給定的初始壓力、溫度、場強，得到氣體的數(shù)量密度N為5.6×1018cm-3，有效約化場強（場強E與氣體的數(shù)量密度N的比值）約為46×10-17V·cm2。由于超燃沖壓發(fā)動機凹腔內(nèi)很難測定實際的等離子體密度，這里依據(jù)文獻［29］中滑動弧等離子體的特性，給定初始電子數(shù)量密度為1012cm-3。

圖1 約化場強隨時間的變化

2 模型及機理驗證

為了驗證計算模型和助燃機理的有效性，對比了文獻［7］中的試驗結(jié)果和文獻［8］中的數(shù)據(jù)。與文獻［7］及文獻［8］中一致，高壓納秒脈沖放電的電壓波形簡化為脈寬為25 ns 的方形波。圖2 模擬了單脈沖和多脈沖下溫度、組分物質(zhì)的量分數(shù)隨時間的變化，其中p為壓力，T為溫度，φ為當量比，f為放電頻率。圖2（a）顯示，在保證輸入能量相同的情況下，本文中計算模型成功預(yù)測了氧原子物質(zhì)的量分數(shù)的變化，與試驗結(jié)果吻合。圖2（b）中進一步對比了多脈沖下溫度和組分隨時間的變化。這里未考慮陰極鞘層引起的場強變化且假設(shè)每個脈寬內(nèi)有效約化場強保持不變，所以與文獻［8］相比，C2H4的消耗速率相對較大，與之對應(yīng)，CO、H2O 的生成速率較大，溫度升高率較大，因此CO2生成較為提前，造成了一定誤差。但整體來看本模型的計算結(jié)果與文獻［8］的結(jié)果非常接近。在后續(xù)研究中，將使用該計算模型和助燃機理對等離子體助燃C2H4/空氣的過程進行分析。

圖2 模型及助燃機理驗證

3 結(jié)果與討論

3.1 電子能量分布函數(shù)和能量損失分數(shù)

電子能量分布函數(shù)表示各能級電子所占電子總數(shù)的比例，不考慮電子與電子的碰撞，根據(jù)BOLSIG+［20］求得不同約化場強下化學當量比為0.3 的C2H4/空氣等離子體的電子能量分布函數(shù)（electron energy distribution function，EEDF）。如圖3（a）所示，隨約化場強的增加，高能電子增加，低能電子減少，因此平均電子能量逐漸增加。電子溫度與電子平均能量成正比［20］，因此電子溫度也隨約化場強的增加而升高。

圖3 C2H4/空氣等離子體中的電子能量分布函數(shù)、電子能量損失分數(shù)和平均電子能量

圖3（b）為相同條件下C2H4/空氣等離子體中不同碰撞反應(yīng)的電子能量損失分數(shù)隨約化場強的變化?？梢园l(fā)現(xiàn)，低能電子（E/N≤5×10-17V·cm2）主要用于轉(zhuǎn)動激發(fā)、激發(fā)O2的振動態(tài)O2（Vib）；當平均電子能量增大時（5×10-17V·cm2＜E/N≤50×10-17V·cm2），能量的主要沉積方向是氮氣的振動態(tài)N2（Vib）；當E/N＞50×10-17V·cm2時，用于激發(fā)N2振動態(tài)的能量分數(shù)逐漸減小，用于激發(fā)N2、O2的電子態(tài)N2（Exc）、O2（Exc）和離解中性分子的能量分數(shù)逐漸增加。本文模擬條件下約化場強小于65×10-17V·cm2，因此本文中建立的動力學機理中考慮了N2和O2的振動態(tài)和電子態(tài)。

3.2 等離子體助燃的動力學效應(yīng)

根據(jù)上文的分析可知，交流放電可產(chǎn)生大量活性組分和激發(fā)態(tài)粒子，為C2H4的消耗提供新的反應(yīng)路徑，因此只將等離子體的助燃作用簡化為O3等活性粒子［30］的動力學影響還有待商榷。圖4 是當量比0.3 的C2H4/空氣混合物在等離子體助燃（plasma assisted-ignition，PAI）和自燃（auto-ignition，AI）條件下的溫度和關(guān)鍵組分、總放熱量隨時間的變化。圖4（a）中顯示混合氣在初始溫度1 100 K，壓力85 kPa的條件下，自燃的點火延遲時間約為3.4 ms，而存在等離子體時點火延遲時間約為54 μs，縮短了約兩個數(shù)量級，與文獻［8，31］中結(jié)論相同。

圖4 PAI 和AI 條件下溫度、關(guān)鍵組分物質(zhì)的量分數(shù)和總放熱量的對比

圖4（b）表明放電導(dǎo)致中間組分O、OH 和H 提前生成，且物質(zhì)的量分數(shù)明顯高于自燃條件。累積放熱量曲線表明存在等離子體助燃時放熱提前，且總釋熱量（total heat release，THR）高于自燃條件，因此圖4（a）所示助燃條件下的最高燃燒溫度高于自燃最高溫度（約400 K）。

放電過程中電子從外部電場獲得能量，與混合物分子高頻碰撞產(chǎn)生了大量激發(fā)態(tài)。圖5 顯示放電過程N2的振動激發(fā)態(tài)（如N2（Vib1）等）和O2的振動激發(fā)態(tài)（如O2（Vib1）等）的數(shù)量密度明顯高于N2和O2的電子激發(fā)態(tài)，這是由于N2（Vib1）和O2（Vib1）的激發(fā)能量閾值小，分別為0.29 eV 和0.196 eV，而電子激發(fā)態(tài)所需激發(fā)能量大于振動態(tài)和轉(zhuǎn)動態(tài)，這與圖3（b）分析結(jié)果相同。

圖5 主要激發(fā)態(tài)的數(shù)量密度隨時間的變化

圖6（a）為等離子體助燃和自燃條件下主要放熱反應(yīng)的釋熱率，表2 列出了圖6 中相關(guān)基元反應(yīng)編號及其對應(yīng)的反應(yīng)機理。可以看出，相對于自燃條件，助燃時反應(yīng)R99、R168 和R176 的放熱速率明顯較高，且放電導(dǎo)致主要的放熱反應(yīng)提前發(fā)生，這與圖4 中溫度和組分的變化一致。圖6（b）為激發(fā)態(tài)參與的主要放熱反應(yīng)的放熱速率，約化場強的周期性變化導(dǎo)致O（2A3）、O（2a1Δg）、N（2A3Σu+）的數(shù)量密度也呈周期性變化，如圖5 所示。因此與上述組分相關(guān)的反應(yīng)R402、R421、R491 的放熱速率呈現(xiàn)周期性波動。反應(yīng)R402 表明，N2（A3Σu+）在退激反應(yīng)中，不僅離解C2H4生成C2H3，還釋放出一定的熱量；反應(yīng)R491 表明O2的高能級電子激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化到低能級時會放熱；O2電子激發(fā)態(tài)在弛豫過程中也放出部分熱量，而激發(fā)態(tài)O2（b1Σg+）在弛豫過程（R421）中釋放的熱量比振動激發(fā)態(tài)弛豫放熱高一個數(shù)量級；反應(yīng)R1304、R1409 同樣表明振動態(tài)O2（Vib1）和N2（Vib1）的弛豫過程中放出了一定的熱量。

圖6 主要放熱反應(yīng)的釋熱率隨時間的變化

表2 圖6 中基元反應(yīng)及其編號

表3 列出了與O 和C2H3有關(guān)的基元反應(yīng)編號及其對應(yīng)的反應(yīng)機理，圖7 顯示了初始時刻表3 中基元反應(yīng)中O 原子和C2H3的主要生成和消耗反應(yīng)的速率?？梢钥闯觯琌 原子主要由C2H3通過反應(yīng)R294 生成，進而氧化C2H4（R25 和R285）。此外，在外加電場的作用下，電子加速碰撞O2通過反應(yīng)15被離解成O 原子；同時，N2（A3Σu+）通過反應(yīng)R425和R479，O（1D）通過反應(yīng)R473 也促進了O 原子的生成。圖7（b）顯示C2H3最主要的生成路徑是C2H4與N2（A3Σu+）進行的脫氫反應(yīng)（R402），C2H3主要的消耗路徑是與O2反應(yīng)生成CH2CHO、CH2O 和HCO。從以上分析看出，放電過程初期產(chǎn)生了大量中間組分HO2、HCO 等，這些關(guān)鍵組分可以加速后續(xù)的鏈式反應(yīng)，縮短點火滯燃期。

圖7 O 原子和C2H3 的主要生成、消耗路徑的反應(yīng)速率隨時間的變化

表3 與O 和C2H3 有關(guān)的基元反應(yīng)及其編號

圖8 歸一化了第1 個E/N峰值時不同反應(yīng)對HO2和HCO 的生成、消耗貢獻率。其中，負值表示該組分的消耗，正值表示生成。圖8（a）顯示，HO2主要由HCO 氧化生成（R168），其貢獻率占HO2總生成的83%。另外，HO2消耗的主要路徑是被N2不同能級的振動態(tài)分解生成氫原子。圖8（b）顯示在HCO 的消耗反應(yīng)中，反應(yīng)R168占比最大約為96%，因此HCO 主要分解為HO2和CO；HCO 的生成主要來源于C2H4、C2H3的氧化分解，其中反應(yīng)R25 和R173 的貢獻率分別占73%和19%。

圖8 第1 個放電脈沖峰值HO2、HCO 的生成和消耗路徑

通常，電子通過與燃料分子碰撞使其離解，大分子燃料重整為小分子，劉易斯數(shù)減小，增強混合物的擴散效應(yīng)，增加燃料活性［31］。圖9 為第1 個E/N峰值時不同反應(yīng)對乙烯的歸一化的消耗貢獻率，O 原子通過反應(yīng)R25 和R285 對C2H4的消耗貢獻率最大，占比68.00%，H 原子對C2H4的消耗貢獻率占比14.77%，N2激發(fā)態(tài)及OH 與C2H4的反應(yīng)R402 和R112 對C2H4的消耗貢獻率分別為9.18%、6.49%，電子和C2H4碰撞僅占C2H4總消耗的1.04%，這與上節(jié)分析相同，電子碰撞離解C2H4對其消耗貢獻率較小。

圖9 第1 個放電脈沖峰值C2H4的主要消耗路徑

由上述分析可知，氧原子和氫原子最先與燃料分子碰撞造成鏈的激發(fā)，是消耗C2H4的主要路徑。圖10 為第1 個放電脈沖峰值時氧原子和氫原子的主要生成路徑，其中O2*、N2*分別為O2和N2的激發(fā)態(tài)，箭頭上的數(shù)值表示路徑j(luò)對組分k的生成貢獻率Ck，j，根據(jù)公式（8）計算。

式中，j為當前反應(yīng)路徑；k為氧原子或氫原子；Rk，j為從零時刻到第1 個放電脈沖峰值時刻，反應(yīng)路徑j(luò)生成的組分k的總濃度。圖10（a）顯示，除了常規(guī)氧化反應(yīng)H+O2→ OH+O 是最主要的氧原子生成路徑，電子碰撞離解 O2占 O 原子總生成的14.86%，放電過程中產(chǎn)生的O2*、N2*、O（1D）等激發(fā)態(tài)在退激過程中產(chǎn)生的O 原子占比28.16%，因此N2和O2激發(fā)態(tài)促進了O 原子生成，這與文獻［13］中的結(jié)果類似。由圖7（b）可知C2H3主要是在N2（A3Σu+）和C2H4的反應(yīng)中生成的，C2H3氧化產(chǎn)生的O原子占其總生成的24.22%，因此等離子體直接或間接地促進了O 原子生成，繼而促使C2H4氧化。圖10（b）為H 原子的主要生成路徑，其中N2（V）是N2的振動激發(fā)態(tài)。CH2CHO 的分解產(chǎn)生的H 原子占總生成的11.54%，C2H4氧化產(chǎn)生的H 原子占比19.99%，電子碰撞C2H4離解僅占H 原子生成的0.57%，N2激發(fā)態(tài)退激產(chǎn)生的H 原子貢獻最大，占比62.02%。結(jié)合圖8 分析可得，HO2主要由HCO氧化生成，HCO 主要是O 原子通過反應(yīng)R25 氧化C2H4得到。放電過程產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)會促進O 原子的生成，繼而促使C2H4氧化生成HCO，HCO 全部轉(zhuǎn)化為HO2和CO。N2振動激發(fā)態(tài)的存在進一步促使HO2分解產(chǎn)生H 原子，而H 原子又可以繼續(xù)參與C2H4的消耗反應(yīng)。

圖10 第1 個脈沖放電峰值O 原子和H 原子的主要生成路徑

4 結(jié)論

（1）約化場強增大則高能電子增加，電子平均能量增加。而稀混合氣、低約化場強下電子能量的主要沉積方向是N2和O2的振動激發(fā)態(tài)，電子直接碰撞離解C2H4造成的C2H4消耗較少。

（2）助燃條件下的主要放熱反應(yīng)明顯提前，放熱速率顯著提高。同時，因為放電增加了新的反應(yīng)路徑，產(chǎn)生較多的自由基和激發(fā)態(tài)組分，可使滯燃期縮短近兩個數(shù)量級。

（3）氮氣振動態(tài)的弛豫反應(yīng)會釋放熱量，激發(fā)態(tài)O2（b1Σg+）弛豫過程的釋熱率較大，等離子體中激發(fā)態(tài)的弛豫是電能向化學能再向熱能轉(zhuǎn)化的重要形式，使最高燃燒溫度比自燃最高溫度高約400 K。

（4）C2H4的消耗路徑表明，O 原子仍是控制C2H4消耗的主要因素。其中，電子加速碰撞離解O2，N2激發(fā)態(tài)與O2的退激反應(yīng)和O（1D）的弛豫直接釋放了O 原子。此外，N2（V）與HO2、N2（A3Σu+）與C2H4的退激反應(yīng)促使H 原子和C2H3生成，通過反應(yīng)H+O2→ OH+O 等間接提高了O 原子的物質(zhì)的量分數(shù)，促進了C2H4的氧化。