FLUENT中的反应流模型.pdf

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1、中国制造业信息化门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENTv6.3December2006http://www.e-works.net.cnFLUENT中的反应流模型FLUENT入门培训中国制造业信息化门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENTv6.3December2006http://www.e-works.net.cn大纲•基本概念•FLUENT中的反应流模型总览•快速化学模型–涡耗散模型(EDM)–预混模型–非预混模型–部分预混模型•有限速度化学模型–层流有限速度模型–涡耗散概念模型(EDC)–组分PDF输运模型–非预混火焰中的层流小火焰•其

2、它模型–离散相模型(DPM)–污染物行成模型(PollutantFormationModels)–表面反应•概要•附录中国制造业信息化门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENTv6.3December2006http://www.e-works.net.cn反应流系统应用•FLUENT含有可以模拟大范围同类和非同类反应的模型。–熔炉TemperatureinaGasFurnace–锅炉–过程加热器–燃气涡轮–火箭发动机COMassFraction•可以预估2–流场和混合特征–温度场–介质浓度–微粒和污染物StreamFunction（pollutants）中国制造业信息化

3、门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENTv6.3December2006http://www.e-works.net.cn反应流模拟的难点•湍流–大多数工业产生的流体流动都是湍流。–因为具有很大的时间和空间尺度，所以对非反应湍流和反应湍流，DNS方法并不适用。•化学–现实中的化学反应不能使用单一的反应方程来表示。•只有十种介质，可能有上百种反应。•只有有限数量的燃料知道反应细节。–刚体动力学(大范围反应时间尺度)•湍流和化学间的交互作用–反应率的变化和湍流中物质混合程度有十分密切的关系。中国制造业信息化门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENTv6

4、.3December2006http://www.e-works.net.cn燃烧中的化学动力学模拟•简化化学模型(使用有限速度/涡耗散方法).–考虑全局的化学反应原理。•化学中的湍流和混合耦合(使用混合碎片（mixturefraction）方法)–平衡化学PDF模型–层流火焰模型–混合碎片和进展变量(部分预混合模型)•模拟刚性化学（stiffchemistry）(占资源)–需要特别小的时间步长来满足数值的稳定性和收敛性(可能非常不切实际).–使用stiffsolver将可以允许更大的时间步长。中国制造业信息化门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENTv6.3Decemb

5、er2006http://www.e-works.net.cn反应流模拟总览反应模型离散相模型无限快速化学液滴/质点动力学有限速度化学HeterogeneousReaction液化作用预混合蒸发作用部分预混合非预混合运输控制方程质量动量湍流能量化学物质污染物模型辐射模型(NO,烟灰等.)x中国制造业信息化门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENTv6.3December2006http://www.e-works.net.cn反应系统定义•反应系统可以清晰的分成两类–均匀反应•反应发生在同种介质中的产物和反应物间。–非均匀反应•反应发生在不同介质中的产物和反应物间。•如果

6、合适，化学物质沉淀在表面，和气体中相同的化学物质有个明显的分界。–沉淀物的比例同时受化学动力学和从流体扩散到表面的扩散率的影响。–壁面反应是产生体相中化学物质的来源，而且决定了表面的沉淀比例。•表面反应：CVD,催化转化中国制造业信息化门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENTv6.3December2006http://www.e-works.net.cn均匀反应•非预混合反应系统Fuel–反应物从火焰片的两面对流/扩散进入。ReactorOutlet–可以简化成混合问题。Oxidizer–湍流旋涡扭曲层流火焰形状和提高混合程度。•预混合反应系统–冷反应物传入热生成物。

7、Fuel–传入比例（火焰速度）依赖于内部火焰结构。+ReactorOutletOxidizer•比非预混合燃烧问题更难建模。–湍流扭曲层流火焰形状，导致火焰传播加快。SecondaryFuelorOxidizer•部分预混合反映系统–反应系统包括非预混合和预混合入流。Fuel+ReactorOutletOxidizer中国制造业信息化门户网IntroductoryFLUENTNotesFLUENT