反应流体光谱仿真程序 flame spectrum

我们的反应流体光谱仿真程序分两步。

第一步，气体的化学平衡计算，用Cantera 计算。输入温度压力组分，选择化学平衡的约束条件。得到平衡后的热力学状态，比如火焰温度。

第二步，光谱仿真，用HITRAN计算。化学平衡后得到的温度压力主要组分浓度参数，用来做光谱仿真。主要组分是H2O和CO2 。

当然也可以直接在这个光谱仿真页面输入组分浓度和温度压力参数，直接仿真光谱。

下面图是2um附近仿真，可以看到水的吸收比较强，大概比CO2高了一个数量级。

下面图是我们之前4um激光测同轴扩散火焰的仿真。可见此处二氧化碳吸收强，而且没有水的干扰。

这个软件框架很灵活，只需要选择不同的数据库就可以模拟不同波段的光谱。

请打包下载几个 py 文件和示例中的par 文件。 flame_spectrum.py 调用了 voigt_simulation 文件夹中 hitran_spectrum_dual.py （可以单独运行对H2O和CO2混合气体仿真）。

flame_spectrum.zip

有问题和建议，请随时留言或者发邮件咨询。

未来新版本软件将包含更多的分子，特别是HITRAN数据库中没有的分子或者波段。比如紫外波段很多自由基还没有高分辨率光谱工作以支持HITRAN数据库条目。完全可以用 NASA JPL数据库 产生HITRAN数据来做。

第一部分反应流体的仿真用Cantera 就可以了，准备主要把第二部分做丰富。 燃烧仿真，湍流燃烧还是很难算的，Fluent 可以大概算算。用 Cantera 和 Chemkin 算一般的反应动力学计算，比如火焰温度。 分子光谱仿真就很小众了，图形化的有 pgophor，最全的应该是 SPFIT/SPCAT 。LIFbase是专门的几个双原子分子的LIF光谱数据库仿真。 几何光学仿真用 zemax，但感觉一般也不需要。

通过一段时间的积累，我们的程序就可以自动化仿真出不同火焰的不同波段光谱了。 Gaydon 在 《The Spectroscopy of Flames》中就给出了很多不同火焰的光谱plate。 希望我们能有一天可以给出这些光谱的仿真，达到对火焰比较好的理解。