天然气炉内燃烧

参考资料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例说明

本案例介绍了天然气炉内的非预混燃烧计算。燃烧的燃料包括90%的甲烷和10%的氮气。

计算域：内管直径为60mm，外管直径为100mm，炉膛直径为500mm，炉膛长度为1700mm

边界条件：空气流入速度为34m/s，燃料流入速度为7.1m/s，燃料中甲烷质量百分比为0.9

网格划分

采用矩形网格，网格数量为3400

计算设置

本次为稳态计算，燃烧模型选择涡扩散模型，计算域为轴对称。

• 物质属性
  

设置混合物组分

• 能量模型

激活能量方程

• 湍流模型

选用标准k-e方程

• 多组分模型

设置燃烧模型为涡扩散模型

• 边界条件
  

设置外环中空气流入边界条件

设置内环中燃料流入边界条件

这里，两个速度均由profile文件读入（链接：https://pan.baidu.com/s/1zgduxkR6XhIHvBeLD27Jbg 密码：xtgh）

出口选用压力出口

其他壁面均设置壁面温度为393K

计算结果

• 计算域温度场云图

• 计算值与实验值对比

炉中心轴上甲烷摩尔百分比对比图表

炉中心轴上温度比对比图表

参考文献

K.C.Westbrook, L.F. Dryer, “Simplified reaction mechanis m for the oxidation of hydrocarbon fuels in flames”, Combustion Science and Technology, Vol 27, pp. 31-43, 1981

T.P. Coffee, “A Lumped Parameter Code for Regenerative Liquid Propellant Guns”, BRL-TR-2703, U.S. Army Ballistic Research Laboratory, 1985