FLUENT化学反应与多孔介质模拟

本教程通过一个碳罐分析案例，介绍了FLUENT处理化学反应和多孔介质的基本操作步骤。

 1     启动FLUENT并导入网格 
（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2020→Fluid Dynamics→Fluent 2020命令，启动Fluent 2020。

（2）单击主菜单中File→Read→Mesh命令，导入.msh网格文件。

 2     定义模型 

（1）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板，在Solver中Time选择Transient，进行瞬态计算。

 3     设置湍流模型 

（1）在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Models对话框，在Model中选择Laminar，单击OK按钮确认。

（2）在主菜单中勾选Physics→Models→Energy按钮。

 4     设置组分输运 

在主菜单中单击Physics→Models→Species按钮，弹出Species Model（组分输运模型）对话框。

在Model中选择Species Transport，Reactions中勾选Volumetric和Wall Surface，单击OK按钮确认。

 5     设置材料 

（1）单击主菜单中Physics→Materials→Create/Edit弹出所示Create/Edit Materials（材料）对话框。Material Tyoe选择Fluid，创建物质air，n-butane，n-butane-site和open-site。

（2）Material Tyoe选择Mixture，单击Mixture Species右侧按钮Edit弹出设置对话框，设置定义混合物组分。

在Create/Edit Materials（材料）对话框设置混合物的热传导和粘性系数。

（3）单击Reaction右侧按钮Edit弹出设置对话框，设置定义两个化学反应。

（4）单击Mechanis m右侧按钮Edit弹出设置对话框，设置反应机理。

单击Define按钮，弹出Site Parameters对话框进行设置。

（5）Material Tyoe选择Solid，创建固体物质Carbon-bax1500和aluminum。

 6     设置计算域 

（1）单击主菜单中Physics→Zone→Cell Zones按钮启动Cell Zone Conditions面板。

（2）在Cell Zone Conditions面板中，双击porous-1，弹出计算域设置对话框，勾选Porous Zone和Reaction。

（3）在Cell Zone Conditions面板中，双击porous-1:012，弹出计算域设置对话框，Material选择为Carbon-bax1500。

（4）在Cell Zone Conditions面板中，单击Copy按钮分别复 制流体域和固体域参数。

 7     设置边界条件 

（1）单击主菜单中Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，双击mass_flow_inlet.1，弹出边界条件设置对话框。在mass flow rate填入1e-5。

设置c4h10为0.675，单击OK按钮确认退出。

 8     求解与控制 

设置SolutionMethods和SolutionControls分别如下图所示。

 9     初始条件 
（1）单击主菜单中Solving→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Standard Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

 10     计算求解 

（1）单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Time Step Size中输入10，在Number of Time Steps中输入1500，单击Calculate开始计算。

 11     结果后处理 
（1）显示组分分布云图。