旋流空气非预混甲烷燃烧

参考资料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例说明

本案例介绍了空气与甲烷非预混燃烧模拟。

计算域：甲烷流入入口直径3.6mm，环形空气入口内直径为50mm，外直径为60mm，同向流入空气入口外直径为310mm，燃料入口段长度为40mm，燃烧室长度为1.5m

物质属性：粘度1.72E-5kg/m-s，折射率为1

边界条件：甲烷流入速度为32.7m/s，环形空气入口轴向速度为38.2m/s，旋流速度为19.1m/s，同向流入空气流速为20m/s

网格划分

采用矩形网格，网格数量为17160

计算设置

本次计算为稳态湍流轴对称计算。

• 能量方程

激活能量方程

• 辐射模型

激活DO辐射模型

• 湍流模型

选择Realizable k-e湍流模型

• 扩散燃烧模型

激活Species Model，选择非预混燃烧，点击菜单栏Flie->Read导入PDF文件

PDF文件下载地址：https://pan.baidu.com/s/11XtFjMDkNvnHlApjH0cwBg 密码: xj4y

• 边界条件
  

设置环形空气入口流速

设置同向流入空气流速

设置甲烷流入流速

设置压力出口

其他壁面均为绝热壁面

计算结果

• 计算域温度场云图

• 计算域速度场云图

• 计算值与实验值对比

X=40mm处轴向速度对比图表

环向速度对比图

温度对比图

参考文献

P.A.M. Kalt, Y.M. Al-Abdeli, A.R. Masri, R.S. Barlow, “Swirling turbulent non-premixed flames of methane: Flow field and compositional structure”.

Proceedings of the Combustion Institute, Vol 29, pp. 1913-1919, 2002 Y.M. Al-Abdeli, A.R. Masri, “Stability Characteristics and Flow Fields of Turbulent Swirling Jet Flows”. Combustion Theory and Modeling, Vol 7, pp. 731-766, 2003