题目：使用计算奇异摄动法简化详细化学反应机理

在复杂化学反应流的数值模拟中，很难使用详细化学反应机理来进行计算，因为这样做所消耗的大量计算资源一般来说我们无法承受，因此有必要在保证计算精度的同时对其进行简化，并使用简化机理与适度复杂的流畅进行耦合计算。首先，介绍了目前最主要的三种简化详细反应机理的手段。继而，对计算奇异摄动（CSP）这种可以精确识别准稳态组分的方法进行了比较详细地分析与讨论。通过计算CSP活性基指针可以确定化学组分的时间尺度，并将化学组分的时间尺度与均匀反应系统的特征时间尺度进行比较。这里使用良搅拌器（PSR）的熄火驻留时间来定义均匀反应系统的特征时间尺度。那些时间尺度比反应系统的特征时间尺度小的组分都可以作为理想的准稳态（QSS）组分候选对象。然后，分析了目前通用的用于得到总包形式简化反应机理的矩阵算法。该算法指出，准稳态组分的浓度可以通过其他组分的浓度间接计算出来，从而可以达到削减反应系统中总组分数的目的。最后，基于CSP和集总算法对氢气/空气的详细反应机理进行简化并得到一个6组分4步的总包形式简化反应机理。将该简化机理与详细机理用于等压反应环境和准一维自由扩散预混火焰的计算，它们的计算结果吻合得很好。证明CSP方法可根据使用者研究兴趣和计算精度要求的不同得到定制的简化反应机理，在工程上有很好的应用前景。