Fluent 入门验证案例 | 梯形腔体层流仿真

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。1workbench设置本案例具体设置如下图：2FLUENT设置2.1General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：CH4材料设置AIR材料设置CO2材料设置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：粘性模型组分模型流场模型示意图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：速度入口动量设置示意图速度入口温度设置示意图速度入口物质比例设置示意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：速度入口动量设置示意图速度入口温度设置示意图速度入口物质比例设置对压力出口进行设置，热量设置为300K，具体设置如下图：压力出口动量设置示意图压力入口动量设置示意图压力出口物质比例设置对各壁面进行设置，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：温度可视化云图速度可视化云图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：轴向摩尔分数仿真计算结果轴向摩尔分数文献计算结果来源：CFD仿真库