fluent中燃燒模型分類

2022-12-21 13:51:02 字數 2825 閱讀 7350

fluent燃燒模型

化學反應模擬方法

方法描述

層流有限速率模型

計算反應的選擇

使用arrhenius公式計算化學源項,忽略湍流脈動的影響。對於化學動力學控制的燃燒(如層流燃燒),或化學反應相對緩慢的湍流燃燒是準確的。但對一般湍流火焰中arrhenius化學動力學的高度非線性一般不精確;對於化學反應相對緩慢、湍流脈動較小的燃燒(如超音速火焰)可能可以接受。

有限速率模型

需要求解組分質量分數的

大部分燃料快速燃燒,整體反應速率由湍流混合控制。複雜且常是未知的化學反應動力學速率可以輸運方程,化學反應機理

漩渦破碎模型完全的被忽略掉。化學反應速率由大尺度渦混合時間尺度k/控制。只要k/(湍流)出現,燃燒由使用者自己定義。反應速

eddy dissipation即可進行,不需要點火源來啟動燃燒。(缺點:未能考慮分子輸運和化學動力學因素的影響)率在組分輸運方程中作為

適用條件:高雷諾數湍流預混燃燒過程。源項,並由阿累尼烏斯公

式計算。應用範圍最廣泛。ebu-arrehenius

應用:模擬化學組分混合、模型輸運和反應的問題;壁面假定化學反應都發生在小渦中(精細渦),反應時間由小渦生存時間和化學反應本身需要的時間共或粒子表面反應問題同控制。edc模型能夠在湍流反應中考慮詳細的化學反應機理。

但是他們的數值積分計算開銷很大。

edc模型

使用條件:只有在快速化學反應假定無效的情況下才能使用這一模型(如快速熄滅火焰中緩慢的co燒盡、選擇性非催化還原中的no轉化問題)。不求解每個組分的質量分數輸運方程,求解混合分數輸運方程和乙個或兩個守恆標量的方程,然後從**的混合分數公布推導出每乙個組分的濃度。

通過概率密度函式或pdf來考慮湍流的影響。

應用:主要用於模擬湍流擴散火焰的反應系統。這個系統要求接近化學平衡,氧化物和燃料以兩個或者三個進口進入計算域。

主要用於單

一、完全預先混合好的燃燒系統。反應物和燃燒產物被火焰前沿分開。求解出反應發展變數來**前沿的位置。湍流的影響通過湍流火焰速度計算。

非預混燃燒模型預混燃燒模型

部分預混描述非預混燃燒完全預混燃燒相結合的系統。結合混合分數方程和反應物發展變數來分別確定組分濃度和火焰前沿位置。適用於計算域內具有變化燃燒模型等值比率的預混火焰情況。

通過求解混合分數方程和反應過程引數來確定火焰峰面的位置。

結合chemkin可以考慮詳細的化學反應機理,高度的非線性化學反應項是精確模擬,無須封閉模型,可以合理的模擬湍流和詳細化學反應動力

pdf輸運學之間的相互作用,是模擬湍流燃燒的精確模擬方法。但計算量特別大。

方程模型優點:可以計算中間組分;考慮**影響;考慮湍流-化學反應之間的作用;無需求解組分輸運方程

缺點:系統須滿足(靠近)區域性平衡;不能用於可壓縮或非湍流流動;不能用於預混燃燒。

fluent各種燃燒模型

有限速率模型

求解反應物和生成物輸運組分方程,使用者自己定義化學反應機理。反應率作為源項在組分輸運方程中通過阿雷紐斯方程或渦耗散模型。適用條件:預混燃燒、區域性預混燃燒、費預混燃燒。

不求解單個組分輸運方程,求解混合組分分布輸運方程。組分濃度由混合組分分布求得。用概率密度函式pdf考慮湍流效應,通過火焰面方法(即混即燃模型)或化學平衡計算來處理。

適用條件:湍流擴散火焰的模擬和類似的反應過程。應用:

非預混燃燒(湍流擴散火焰),計算航空發動機環形燃燒室中的燃燒問題,液體/固體火箭發動機中的複雜燃燒問題。

氣相燃燒

pdf模型

層流火焰模型是混合組分/pdf模型的進一步發展,模擬非平衡火焰燃燒,模擬富油側時,典型平衡火焰假設師兄啊。可模擬形成

非平衡反應模型nox的中間產物。

應用:模擬火箭發動機的燃燒問題和ramjet及scramjet的燃燒問題。模型

專用於燃燒系統或純預混的反應系統。充分混合的反應物和反應產物被火焰面隔開。通過求解反應過程變數**火焰面位置。湍流

預混燃燒模型效應可通過層流和湍流火焰速度的關係來考慮。

應用:模擬飛機加力燃燒室中的複雜流場模擬、汽輪機、天然氣燃燒

隨機軌道模型

利用離散的隨機跟蹤法模擬瞬態

需定義油滴在初始狀態的

湍流速度脈動對粒子軌跡的影響

位置、速度、尺寸和溫度分

根據這些追蹤粒子平均軌道的粒子雲的形布及油滴的物性,

成和演化的統計過程。粒子雲濃設定計算粒子的軌跡和傳度通過粒子平均軌跡的概率密度熱/傳質,並可以計算粒子

與連續相的相互影響。函式來表示。

應用領域:

拉格朗日座標系啊模擬分散相在瞬態和穩態下的運動軌跡;多種球形和非球形粒子的曳力規律;線性分布或rosin-rammler方程的粒子大小分布;連續相的湍流效應對粒子傳播的影響;分散相的加熱/冷卻;液滴的汽化和蒸發;燃燒粒子,包括油滴的揮發過程和焦炭的燃燒;連續相與分散相的耦合。

分散相燃燒模型

液體燃料燃燒噴射燃燒固體顆粒燃燒

粒子雲模型

汙染模型熱輻射模型

nox模擬煙塵模型(soot model)dtrm模型p-1模型the rosseland模型discrete

ordinates(do)模型

三種nox形成的模型:thermal nox、prompt nox、fuel nox形成模型。

可以考慮單步和兩步的煙塵生成問題。煙塵燃燒由有限速率模型模擬,並考慮煙塵對輻射吸收的影響。

簡單,適用物件的尺度範圍較大。沒有包含散射和不能計算非灰輻射。提高射線數量可提高該模型精度,但計算量明顯增加。

是p-n模型的簡化,適用大尺度輻射計算。計算量小,含散射效應。計算域尺寸較大時模型非常有效,可用在較複雜計算域中。

最簡化的輻射模型,只能應用於大尺度輻射計算。速度最快,需要記憶體最小。最複雜輻射模型,大小尺度輻射計算都適用,可計算非-灰度輻射和散射效應,計算量大。

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