Fluent入门验证案例 | 燃烧器燃烧动仿真

本案例为入门案例，对天然气燃烧炉中的非预混燃烧进行建模。轴对称流场由 圆柱形域建模。燃料喷射由天然气组成，按质量建模为 90% 的甲烷和 10% 的氮气。本案例利用Fluent中的湍流模型、组分模型和能量方程，进行仿真计算。并对CH4 沿轴的摩尔分数进行监测，与文献的计算结果进行比较，实现对仿真计算准确性的验证。适合fluent初学者练手使用。

1 workbench 设置  

本案例具体设置如下图： 

2 FLUENT 设置  

2.1 General设置与网格导入 

首先导入网格，然后勾选为稳态计算，选择压力基求解器，并选择轴对称选项。  

通用计算设置示意图

2.2 材料设置  

依据相关文献中的数据，对材料进行设置，需添加CH4、AIR、CO2气体，具体参数设置十分复杂，不一一展开描述，可查看以下图片进行设置，相关设置如下如所示：  

进一步对混合材料进行设置，需要将CH4、CO2、H2O添加到组分中，具体设置如下图所示：

混合材料设置示意图

对混合气体的反应进行设置，具体反应材料与生成物的设置如下图所示：

混合气体化学反应设置

2.3 模型设置  

本案例所选用的模型为kw模型、组分传递模型与能量方程，相关设置如下图所示：  

流场模型示意图

2.4 边界条件设置

对空气速度入口进行设置，轴向速度选择相关的prof文件，热量设置为323K，并对各物质的质量分数进行设置，O2为0.233，剩下的为N2，具体设置如下图： 

对燃烧物速度入口进行设置，轴向速度选择相关的prof文件，热量设置为313K，并对各物质的质量分数进行设置，N2为0.1，CH4为0.9，具体设置如下图： 

对压力出口进行设置，热量设置为300K，具体设置如下图：

对各壁面进行设置，热量设置为393K，具体设置如下图：

2.5 初始化设置    

进行标准初始化设置，具体设置如下图： 

初始化设置示意图

2.6 计算设置  

  此处进行的计算设置如下：  

运行计算设置示意图

3 后处理结果  

3.1 后处理结果

对燃烧器的仿真计算结果进行可视化处理，其速度云图和温度云图如下图所示： 

3.2 计算结果对比

对轴向ch4的摩尔分数进行计算，可以得到如下图所示的结果，由图可以发现，该结果与Fluent官方案例的结果一致：