【Fluent實例】液體燃燒【轉(zhuǎn)發(fā)】

2019-03-15  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

本案例利用Fluent中的混合分數(shù)/PDF平衡化學(xué)模型模擬液體燃料的蒸發(fā)及燃燒過程。

案例涉及的內(nèi)容包括:

• 準備液體燃料燃燒的概率密度函數(shù)文件

• 定義PDF化學(xué)反應(yīng)模擬所需的各種參數(shù)

• 利用DPM模型定義液滴的蒸發(fā)過程

計算模型如下圖所示。戊烷(C5H12)燃料以液體噴霧的形式進入到計算區(qū)域中,空氣流速1 m/s,溫度650 K。通道壁面為恒溫1200 K。計算模型長度1 m,高度1 m。根據(jù)入口條件估算雷諾數(shù)為100000,流動狀態(tài)為湍流流動。戊烷蒸發(fā)后以氣相形式燃燒,假設(shè)戊烷液滴直徑為100 微米,注入溫度為300 K,且以通道中軸線為對稱軸呈30°半錐角噴入計算區(qū)域。液體燃料注入的質(zhì)量流量為0.004 kg/s。

• 以2D、Double Precision方式啟動Fluent

• 利用菜單File → Read → Mesh讀入網(wǎng)格文件lfuel.msh

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點Models > Energy,點擊彈出菜單項On激活能量方程

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點Models > Viscous,點擊彈出菜單項Model → Realizable k-epsilon激活湍流模型

• 雙擊模型樹節(jié)點Models > Species,彈出設(shè)置對話框,如下圖所示激活選項Non-Premixed Combustion,按圖中順序設(shè)置Chemistry標簽頁

• 切換至Boundary標簽頁,按圖中順序設(shè)置組分

• 切換至Table標簽頁,如下圖所示設(shè)置參數(shù),點擊按鈕Calculate PDF Table創(chuàng)建PDF文件

• 利用菜單File → Write → PDF…保存pdf文件為ifuel.pdf

• 雙擊模型樹節(jié)點Models > Discrete Phase Model,彈出如下圖所示對話框,按圖中參數(shù)進行設(shè)置,點擊按鈕Injections…進入入射器設(shè)置對話框

• 點擊Create按鈕創(chuàng)建入射器

• 如下圖所示,設(shè)置入射器參數(shù)

• 如下圖所示,設(shè)置液滴在湍流作用下的運動行為

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Materials > Droplet Particle > n-pentane-liquid,彈出設(shè)置對話框,如下圖所示設(shè)置材料屬性

設(shè)置參數(shù)如下表所示。

1、velocity-inlet-7邊界設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > velocity-inlet-7,彈出設(shè)置對話框,如下圖所示,設(shè)置Velocity Specification為Magnitude and Direction,設(shè)置Velocity Magnitude為1 m/s,設(shè)置X-Component of Flow Direction為1

• 指定湍流強度為10%,水力直徑為2 m

• 切換至Thermal標簽頁,設(shè)置Temperature為650 K

2、pressure-outlet-5設(shè)置

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > pressure-outlet-5,彈出如下圖所示對話框,按圖中參數(shù)進行設(shè)置

• 切換至Thermal標簽頁,設(shè)置Backflow Total Temperature為1800 k

• 進入Species標簽頁,設(shè)置Mean Mixture Fraction為0

3、wall-6設(shè)置

• 雙擊模型樹節(jié)點Boundary Conditions > wall-6,如下圖所示,設(shè)置該壁面溫度為1200 K

• 鼠標右鍵點擊模型樹節(jié)點Initialization,選擇彈出菜單項Initialize進行初始化

• 鼠標雙擊模型樹節(jié)點Run Calculation,右側(cè)面板設(shè)置Number of Iterations為2000,點擊按鈕Calculate進行計算

• 溫度分布

• 平均混合分數(shù)

• 顆粒軌跡

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