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【AICFD教程】6分钟学会锥形燃烧器燃烧模拟

18天前浏览880

案例背景

燃烧器常用在燃油、燃气煤粉燃烧等行业通过本节仿真操作,可以看到燃烧器内燃料运动速度及温度的分布,为燃烧器的结构设计提供参考依据

本案例需要的输入文件和参数信息如下表:

网格文件

Burner.msh

介质

混合物

湍流模型

Standard k-epsilon

边界条件

入口速度:60m/s

出口静压:101325Pa

 1.png

1  网格模型

网格处理

2.1新建工程

a. 启动AICFD 2024R1

2.PNG

2  AICFD窗口

a. 选择 文件> 新建,新建工程,选择工程文件路径,设置工程文件名,点击“确定”。

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3  新建工程

2.2网格导入

a. 单击菜单栏 网格> 导入网格 ,导入体网格,读取体网格。(点击下载模型文件

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4  网格导入

这个网格模型是燃烧器内腔的一个切片,完整的燃烧器内腔是这样的,燃料从中间进入,周围喷出,因为模型中心对称,所以我们只仿真这个切片就可以知道全局,这是仿真中简化计算的常规处理方式。


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5  切片仿真

3求解设置

3.1求解模型

a. 双击 求解> 求解模型,设置物理模型。时间稳态。流动选可压方法湍流,其余默认。

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6  模型设置

b. 材料是指燃烧器腔内燃烧过程涉及的所有物质。本案例CH4在空气中燃烧,具体反应是CH4O2燃烧生成COH2O,然后COO2燃烧生成CO2此外,空气中还有N2。那么以上所述物质的混合物就本案例的材料。

7.PNG

7  材料物质

c. 右击 求解> 材料,单击“添加材料”,在材料处右键,添加材料,起个名,类型选混合物。然后点击混合物特性,组分处点击从数据库导入,依次找到甲烷、一氧化碳、二氧化碳、水、氮气、氧气,按住ctrl可以多选,导入确定,材料就添加好了。


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8  材料选择

3.2计算域设置

a. 双击 求解> 流动分析> 计算域类型保持流体域,材料选择刚刚添加的混合物燃烧类型选择组分输运模型湍流-化学反应相互作用选涡破碎/有限速率。

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9  分配计算域

d. 进入反应列表设置界面,反应列表处点击编辑,录入化学反应方程式,第2项是方程式中的系数,点击反应产物下的加号可增加反应产物。点击左侧加号可增加一个新的反应。2个方程式录完后,其余这些速率常数、PEF、配合比等都是和这个反应本身相关的参数,我们输入相应数据。下面的配合比,两个反应都是4比0.5。

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10  分配计算域

3.3边界条件设置

a. 双击inlet进口软件已经自动识别了进口面,然后把气体进入燃烧器时的速度、温度以及成分比例输入,其中速度是60m/s,温度是650K,比例是甲烷0.034,氮气0.741,氧气0.225。

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11  Inlet定义

b. 出口边界,软件识别的面也正确,类型保持默认的静压出口,其余都保持默认,确定;

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12  Outlet定义

b. 双击wall,先看一下这个模型,除了进出口,还有3组面,其中第2个和最后1个是切面,只有第1组面才是燃烧器真正的壁面

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13  wall查看

c. 设置wall的边界条件,软件一般会把无特殊命名的面都自动识别到壁面wall里,所以需要我们把切面反选出来,确定。

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14  Wall定义

d. 关于切面,一般会定义成对称面。右键插入边界条件,命名为对称面,选择2个切面,类型选对称面,确定

15.jpg

15  Symmetry定义

3.4求解参数设置

a. 双击 仿真> 求解设置 ,将动量对流格式改为一阶迎风,增加稳定性。

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16  求解方程参数设置

b. 双击 求解> 求解控制,将最大迭代步数增加到5000步,将收敛准则和库朗数减小。

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17  求解参数设置

4初始化及求解计算

4.1初始流场设置

双击 仿真> 初始化,设置初始流场初始化就是燃烧器内的初始状态,这个是一个客观事实,直接输入数据就好

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18  初始化设置

4.3求解计算

选择菜单栏 求解> 求解> 直接求解> ,开始计算。

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19  运行求解器

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20  选择求解模式

5后处理

5.1监控曲线

查看残差曲线

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21  残差曲线

5.2可视化结果

a. 温度云图:创建面,点击Z法向,模式选变量,然后选温度,应用。颜色越红,代表温度越高,可看到燃烧器内的温度分布。

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22-2.PNG

22  截面温度云图

e. 速度云图:变量切换成速度,可看到内部的速度分布,了解燃烧器内气体温度和速度的情况,就可以为燃烧器的结构强度等设计提供宝贵的参考。

23.PNG

23  截面速度云图

附件

免费案例6模型:燃烧-锥形燃烧器.zip
流体基础燃烧通用
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:2024-11-01
最近编辑:18天前
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