【FloEFD案例教程23-01】管道内非预混燃烧模拟
本教程演示了FLOEFD模拟气体混合物燃烧的能力。演示如何定义一个项目，即指定燃料和氧化剂的组成，边界条件和计算目标。通过两个案例，演示在FloEFD中两种不同方法用于模拟燃烧问题。
问题描述
第一种情况是甲烷(燃料)和空气(氧化剂)分别供应到管中，假定当甲烷与空气混合时燃烧无限快。在第二种情况下，甲烷和空气进行预混，并在混合物温度超过规定的点火温度的区域以有限的速度燃烧。与第一种情况相比，在管的中心还设有钝体，以防止火焰的喷涌和闪回。为了使混合气加热到点火温度以上，在钝体尾端放置一个局部随时间变化的热源。两种情况如下图所示。
图 1‑1两种不同case的示意图
模拟管道长度为750mm，直径为50mm。甲烷和空气的进口质量流量设置为5.5e-5 kg/s和9.45e-4 kg/s，提供接近化学计量比的混合比。入口温度设置为293 K，出口压力设置为1atm。模拟的目的是估计管内燃烧的热效应。
案例STEP by STEP操作教程
1.打开模型
步骤1：启动FloEFD软件，通过下图【打开】快捷键打开管道模型
模型如下
2.在工程数据库中定义可燃混合物
步骤1：通过下图【工程数据库】快捷键进入工程数据库
步骤2：右击【材料】>【可燃混合物】>【用户自定义】“新建项目”
步骤3：【项目】属性栏设置【名称】为“甲烷-空气”
步骤4：【属性】栏分别选择燃料和氧化剂，对应勾选甲烷和空气，将其质量分数设置为1
注意：总质量分数是燃料和氧化剂各组分的质量分数之和。对于“燃料”和“氧化剂”您必须检查这个值是否等于1。
步骤5：返回【项目】属性栏，修改其他混合物参数
FLOEFD计算可燃混合物在规定的压力和温度范围内的热力学和热物理性质，并将它们以表格形式存储。
步骤6：单击【保存】快捷图标，保存工程数据并退出
3.创建case1项目
通过【向导】创建如下项目：
步骤1：设置【项目名称】，选择【配置】
步骤2：将温度单位改为【℃】
步骤3: 勾选【瞬态分析】其他保持默认，【下一步】
步骤4：双击【可燃混合物】中自定义的“甲烷-空气”，下一步
步骤5：保持默认，下一步
步骤6：保持默认，【完成】
4.设置轴向周期边界
本节旨在向您展示如何在分析由轴向周期特征组成的模型中的流体流动(或共轭传热)时减少分析时间。
FLOEFD允许使用轴向周期性只计算一个扇区的流体流动，而不是整个模型。
步骤1：右击【计算域】选择【编辑】，【平面/表面】选择【前视面】，【对称轴】选择【管道外表面】，【起始角】设置为15°，【扇区数量】设置为12，其他保持默认。
【平面/表面】是周期面所在面，【对称轴】可以选择面或线，【起始角】是指扇形区域从【平面/表面】按右手定则旋转角度，【扇区数量】表示扇形周期在圆周上等分份数。即扇形角度为360/12=30°。
5.设置边界条件
由于30°扇区是整个管道进口的1/12部分，我们需要指定实际进口质量流量对应的部分，即甲烷为5.5e-5/12 kg/s；空气为9.45e-4/12 kg/s
步骤1：【边界条件】>【插入边界条件】
步骤2：分别设置甲烷和空气入口边界条件类型为【入口质量流】如下图，出口为【环境压力】，保持默认设置。
6.设置收敛目标
步骤1：设置【表面目标】为出口表面，定义【流体温度】
7.设置网格参数
步骤1：切换为【手动】，【基础网格】设置如下图所示，其他选项清除。勾选【显示】预览网格
8.计算控制设置
步骤1：工具栏【求解】>【计算控制选项】进入计算控制设置
步骤2：【完成】选项卡中，勾选【目标收敛】
步骤3：【求解】选项卡中，【时间步长】改为【手动】，步长为0.005s
步骤4：保存模型并运行计算。
如果您是第一次运行这个示例，并且没有教程甲烷+空气混合物的热力学和热物理性质的计算表，FLOEFD首先计算这个表。
该可燃混合物热力学和热物性计算表可用于今后涉及该混合物的FLOEFD项目。如果混合物的属性没有变化（温度或压力的最小/最大值)，这个表不会重新计算。
9.结果后处理
截面温度云图如下图所示。
10.案例源文件获取
1）文章最左下角【阅读原文】
2）百度云连接：
https://pan.baidu.com/s/1nnTqMwvQoWzHkh8RnJErSw?pwd=8ti8
提取码：8ti8
（完）
