fluent算例 (9)模拟燃烧

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1、实用标准计算流体力学作业FLUENT模拟燃烧组分传输与气体燃烧问题描述：长为2m、直径为0.45m的圆筒形燃烧器结构如图1所示，燃烧筒壁上嵌有三块厚为0.0005m，高0.05m的薄板，以利于甲烷与空气的混合。燃烧火焰为湍流扩散火焰。在燃烧器中心有一个直径为0.01m、长为0.01m、壁厚为0.002m的小喷嘴，甲烷以60m/s的速度从小喷嘴注入燃烧器。空气从喷嘴周围以0.5m/s的速度进入燃烧器。总当量比大约是0.76(甲烷含量超过空气约28%)，甲烷气体在燃烧器中高速流动，并与低速流动的空气混合，基于甲烷喷嘴直径的雷诺数约为5.7×103。假定燃料完全燃烧并转换为:CH4+2O2

2、→CO2+2H2O反应过程是通过化学计量系数、形成焓和控制化学反应率的相应参数来定义的。利用FLUENT的finite-rate化学反应模型对一个圆筒形燃烧器内的甲烷和空气的混合物的流动和燃烧过程进行研究。1、建立物理模型，选择材料属性，定义带化学组分混合与反应的湍流流动边界条件2、使用非耦合求解器求解燃烧问题3、对燃烧组分的比热分别为常量和变量的情况进行计算，并比较其结果4、利用分布云图检查反应流的计算结果5、预测热力型和快速型的NOX含量6、使用场函数计算器进行NO含量计算一、利用GAMBIT建立计算模型第1步启动GAMBIT，建立基本结构分析：圆筒燃烧器是一个轴对称的结构，可简

3、化为二维流动，故只要建立轴对称面上的二维结构就可以了，几何结构如图2所示。(1)建立新文件夹在F盘根目录下建立一个名为combustion的文件夹。(2)启动GAMBIT文档实用标准(1)创建对称轴①创建两端点。A(0,0,0)，B(2,0,0)②将两端点连成线(2)创建小喷嘴及空气进口边界①创建C、D、E、F、G点CDEFGx00.010.0100y0.0050.0050.0070.0070.225②连接AC、CD、DE、DF、FG。(3)创建燃烧筒壁面、隔板和出口①创建H、I、J、K、L、M、N点（y轴为0.225，z轴为0）。HIJKLMNx0.5000.5051.0001.0

4、051.5001.5052.000②将H、I、J、K、L、M、N向Y轴负方向复制，距离为板高度0.05。③连接GH、HO、OP、PI、IJ、JQ、QR、RK、KL、LS、ST、TM、MN、NB。(4)创建流域将以上闭合线段创建为面。第2步对空气进口边界进行网格划分（1）划分甲烷进口边界为等距网格①点击Edges右侧黄色区域②按下Shift+鼠标左键，点击AC线段③Type选SuccessiveRatio,Radio选1④在Spacing下面白色区域右侧下拉列表中选择Intervalcount⑤在Spacing下面白色区域内填入网格的个数5文档实用标准①保留其他默认设置，点击APPLY

5、（1）划分空气入口边界为不等距网格①选择FG线时，若线段方向由F指向G，则按住Shift键，用鼠标中键点击FG线段，使线段方向由G指向F。②在Type项选择Exponet③在Ratio项输入0.38④Spacing选择Intervalsize并输入0.005⑤点击APPLY（2）划分小喷嘴壁面为等距网格①把CD、EF线段划分为网格数为4的等距网格②把DE线段划分为网格数为3的等距网格（3）划分燃烧器出口边界为等距网格把燃烧器出口边界BN划分为35个等距离网格。（4）划分燃烧器壁面为网格燃烧器壁面由GH、IJ、KL、MN组成①在Edges项选择GH、IJ、KL、MN②在Type项选择B

6、i-exponent,在Ratio项输入0.55③在Spacing项选择Intervalcount，并输入62④Apply（5）对壁筒上的三个隔板进行网格划分①把六个竖直边HO、IP、JQ、KQ、LS、MT分别划分为10个等距网格②把三个横边OPQRST分别化为2个等距网格（6）对整个计算域进行面网格划分①点击Face右侧黄色区域②按下Shift+鼠标左键，点击面上的边线③在Elements选择Quad④在Type项选择Pave⑤在Spacing项选择Intervalsize,并输入网格间距0.008⑥Apply第3步设置边界类型并输出文件（1）设置甲烷速度入口边界①在Action项

7、为Add②在Name项填入边界名inlet-fuel③在Type项选择WELOCITY_INLET④点击Edges右侧黄色区域⑤按住Shift键点击AC线段⑥Apply（2）设置空气速度入口边界①在Name项填入边界名inlet-air文档实用标准①在Type项选择WELOCITY_INLET②在Edges项选择FG线段③Apply（1）设置压力出流边界①在Name项填入边界名outlet②在Type项选择PRESSURE_OUT③在Edges项选择BN线