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利用Fluent中化学模型模拟液体燃料的蒸发及燃烧过程

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2月前浏览11775

本文摘要(由AI生成):

本文介绍了使用Fluent软件模拟液体燃料蒸发和燃烧的过程。首先,需要准备液体燃料燃烧的概率密度函数文件,定义PDF化学反应模拟所需的各种参数,并利用DPM模型定义液滴的蒸发过程。然后,启动Fluent进行计算,设置能量方程、湍流模型、组分输运模型、离散相、材料属性和边界条件。最后,进行初始化计算和迭代参数设置,得到温度分布、平均混合分数和颗粒轨迹等计算结果。

本案例利用Fluent中的混合分数/PDF平衡化学模型模拟液体燃料的蒸发及燃烧过程。

案例涉及的内容包括:

1、准备液体燃料燃烧的概率密度函数文件

2、定义PDF化学反应模拟所需的各种参数

3、利用DPM模型定义液滴的蒸发过程

一、问题描述

计算模型如下图所示。戊烷(C5H12)燃料以液体喷雾的形式进入到计算区域中,空气流速1 m/s,温度650 K。通道壁面为恒温1200 K。计算模型长度1 m,高度1 m。根据入口条件估算雷诺数为100000,流动状态为湍流流动。戊烷蒸发后以气相形式燃烧,假设戊烷液滴直径为100 微米,注入温度为300 K,且以通道中轴线为对称轴呈30°半锥角喷入计算区域。液体燃料注入的质量流量为0.004 kg/s。

二、启动Fluent进行计算

2D、Double Precision方式启动Fluent

利用菜单File → Read → Mesh读入网格文件lfuel.msh

三、Models设置

右键选择模型树节点Models > Energy,点击弹出菜单项On激活能量方程

右键选择模型树节点Models > Viscous,点击弹出菜单项Model → Realizable k-epsilon激活湍流模型

四、设置组分输运模型

双击模型树节点Models > Species,弹出设置对话框,如下图所示激活选项Non-Premixed Combustion,按图中顺序设置Chemistry标签页

切换至Boundary标签页,按图中顺序设置组分

切换至Table标签页,如下图所示设置参数,点击按钮Calculate PDF Table创建PDF文件

利用菜单File → Write → PDF…保存pdf文件为ifuel.pdf

5 定义离散相

双击模型树节点Models > Discrete Phase Model,弹出如下图所示对话框,按图中参数进行设置,点击按钮Injections…进入入射器设置对话框

点击Create按钮创建入射器

如下图所示,设置入射器参数

如下图所示,设置液滴在湍流作用下的运动行为

六、Materials设置

鼠标双击模型树节点Materials > Droplet Particle > n-pentane-liquid,弹出设置对话框,如下图所示设置材料属性

设置参数如下表所示。

七、Boundary Conditions设置

1、velocity-inlet-7边界设置

鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > velocity-inlet-7,弹出设置对话框,如下图所示,设置Velocity SpecificationMagnitude and Direction,设置Velocity Magnitude1 m/s,设置X-Component of Flow Direction1

指定湍流强度为10%,水力直径为2 m

切换至Thermal标签页,设置Temperature650 K

2、pressure-outlet-5设置

鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > pressure-outlet-5,弹出如下图所示对话框,按图中参数进行设置

切换至Thermal标签页,设置Backflow Total Temperature1800 k

进入Species标签页,设置Mean Mixture Fraction0

3、wall-6设置

双击模型树节点Boundary Conditions > wall-6,如下图所示,设置该壁面温度为1200 K

八、初始化计算

  • 鼠标右键点击模型树节点Initialization,选择弹出菜单项Initialize进行初始化

九、迭代参数设置

鼠标双击模型树节点Run Calculation,右侧面板设置Number of Iterations2000,点击按钮Calculate进行计算

十、计算结果

温度分布

平均混合分数

颗粒轨迹

Fluent流体基础燃烧化学组分输运
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-03-29
最近编辑:2月前
CFD之道
博士 | 教师 探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
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6条评论
chbm
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3年前
老师我做气体泄露点燃,先扩散稳定。然后还是用species transport模型,在reaction里输入了反应式,在泄露口patch一个3000 K高温球作为点火源,但无法点燃,是不是哪里设置不对呢?
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兰晓东
三分天注定,七分靠打拼!
3年前
学习了,感谢老师分享。
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别说等等
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3年前
老师讲的很好很细致,非常好的平台,非常受用,感谢感谢
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别说等等
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3年前
老师讲的很好很细致,非常好的平台,非常受用,感谢感谢
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别说等等
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3年前
很实用的干货啊
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鲨掉
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5年前
老师,哪里可以找到网格文件啊?
回复 5条回复

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