Fluent案例|SNCR模拟
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本文摘要(由AI生成):
本文介绍了利用Fluent软件模拟SNCR脱氮过程的案例。案例内容包括利用NOx模型模拟氮氧化物的生成、建立SNCR模拟过程、观察氮氧化物的含量变化。在SNCR仿真计算过程中,需要注意使用Fluent SNCR模型、获取DPM模型收敛结果以确定尿素蒸气的产生、进行SNCR仿真模型时,需要使用氨/尿素作为燃烧计算中的流体物质。计算模型如下图所示。
本案例演示利用Fluent软件模拟SNCR脱氮过程。
1 问题描述
本案例从已以收敛的燃烧计算结果开始,首先进行无尿素注入时的NOx计算,之后建立有尿素注入条件下的SNCR过程仿真模型。在SNCR仿真计算过程中,首先获取DPM模型收敛结果以确定尿素蒸气的产生非常重要。- 为了使用Fluent SNCR模型,用户需要先添加氨/尿素作为燃烧计算中的流体物质
- 对于任何使用 SNCR 模型的情况,必须在NOx求解之前获取包含尿素注入的流动及组分计算结果
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604912400_6cger6.jpg?imageView2/0)
入口位置局部放大后如下图所示,包含煤粉、一次风及二次风入口。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604913316_acpeub.jpg?imageView2/0)
2 Fluent启动
- 以3D、Double Precision方式启动Fluent
- 利用菜单File → Read → Case & Data…读入燃烧计算结果coal-comb.cas.gz及coal-comb.dat.gz
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604909490_45s4sy.jpg?imageView2/0)
3 NOx计算
3.1 计算N含量
干燥无灰煤颗粒中包含60%的焦炭和40%的挥发分,煤中含有1.5%的N,假设30%的氮存在于焦炭中。- 干燥无灰煤颗粒组成: Fc = 60%,Fv = 40%
- 定义变量M_N_vol及M_N_char分别表示挥发分及焦炭中N的质量分数
- 由于30%的氮存在于焦炭中,则70%的氮存在于挥发分中:
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604914275_w1l7ag.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604910386_pww2ra.jpg?imageView2/0)
- 煤中含氮量为1.5%,即 Fc = 60%,Fv = 40%,TN_fuel=0.015
- 可求解计算得到煤的组分:M_N_vol= 0.0228,M_N_char = 0.00978
3.2 设置NOx模型
- 右键选择模型树节点NOx,点击弹出菜单项Edit...打开设置对话框
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604915236_ximcw9.jpg?imageView2/0)
- 如下图所示,设置NOx的形成路径为Thermal NOx及Fuel NOx,其他参数保持默认设置
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604912574_orzehm.jpg?imageView2/0)
- 如下图所示,切换至Fuel标签页,设置挥发分及焦炭质量分数
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604907811_n7rfl5.jpg?imageView2/0)
3.3 求解NOx模型
- 打开DPM模型设置对话框,如下图所示,设置参数DPM Iteration Interval为0
注:此步设置事实上是关闭了DPM模型。氮氧化物模型计算实质上是后处理内容,并不需要追踪颗粒。
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604909953_ci346t.jpg?imageView2/0)
- 鼠标右键选择模型树节点Controls,点击弹出菜单项Equations...打开方程选择对话框
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604913690_rtljnc.jpg?imageView2/0)
- 如下图所示只选择污染物模型,点击OK按钮关闭对话框
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604911764_0pq451.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604913489_1q0kkg.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604908050_rjelrm.jpg?imageView2/0)
3.4 NOx后处理
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604909304_9dqq42.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604908875_1vl7b6.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604909722_4ffow0.jpg?imageView2/0)
- 鼠标双击模型树节点Report > Surface Integrals弹出设置对话框,如下图所示设置可查看出口位置NO浓度为947 ppm。
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604911304_22saeh.jpg?imageView2/0)
4 设置SNCR模型
4.1 Materials设置
从材料库中添加材料Urea-solid (CO<NH2>2<S>) ,如下图所示。- 如下图所示选择材料Urea-solid (CO < NH2 > 2 < S >)
注:该材料位于combusting-particle类型下。
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604912929_q5b57s.jpg?imageView2/0)
4.2 定义SCNR模型
- 右键选择模型树节点NOx,点击弹出菜单项Edit...弹出设置对话框
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604908431_yuxmsw.jpg?imageView2/0)
- 如下图所示激活SNCR模型,并指定模型组分为co2
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604911572_ol80wf.jpg?imageView2/0)
注:Fluent提供了两种氮氧化物还原方法,Reburn及SNCR,本案例选用SNCR。
4.3 定义尿素注入
- 右键选择模型树节点Injections,点击弹出菜单项New...打开新建对话框
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604910555_hrzx2y.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604914650_wqcnqd.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604909056_uy84ze.jpg?imageView2/0)
- 进入Turbulent Dispersion标签页,激活选项Discrete Random Walk Model,指定参数Number of Tries为10
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604908230_zn5paz.jpg?imageView2/0)
- 进入Wet Combustion标签页,激活选项Wet Combustion Model,指定液体材料为water-liquid,设置参数Liquid Fraction为0.55
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604912767_mgbx54.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604913117_1mkbun.jpg?imageView2/0)
- 修改入射器参数,如下图所示,修改x-Position为0.099,修改X-Axis为-1
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604914822_i6odt2.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604915061_stespe.jpg?imageView2/0)
4.4 求解SNCR模型
- 鼠标右键选择模型树节点Controls,点击弹出菜单项Equations...打开方程选择对话框
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604910179_b75fv2.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604912222_45hw02.jpg?imageView2/0)
- 打开DPM模型设置对话框,指定模型参数DPM Iteration Interval为30,如下图所示
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604914442_ma64ea.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604911944_eujgoj.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604910959_1x6d81.jpg?imageView2/0)
4.5 计算NOx
- 打开DPM模型设置对话框,如下图所示,设置参数DPM Iteration Interval为0
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604909953_ci346t.jpg?imageView2/0)
- 鼠标右键选择模型树节点Controls,点击弹出菜单项Equations...打开方程选择对话框
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604913690_rtljnc.jpg?imageView2/0)
- 如下图所示只选择污染物模型,点击OK按钮关闭对话框
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604911139_xo8ulm.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604914088_f4b7u1.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604908664_9lgy73.jpg?imageView2/0)
5 计算结果
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604910732_avbyih.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1568604913866_nxwog2.jpg?imageView2/0)
经过处理后NO的含量从947.9 ppm降低到815.7 ppm。![CFD之道](https://public.fangzhenxiu.com/user/2023-2/1677045685104微信图片20230222134915.png?imageView2/0/w/90/h/90)
博士
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探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
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