本教程的目的是準確地模擬在300千瓦BERL燃燒室的燃燒過程。這類問題可以通過物質輸運模型或非預混燃燒模型來模擬。在本教程中，將使用非預混燃燒模型來建立和解決天然氣燃燒問題。

 1     啟動FLUENT并導入網格 

（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.1→Fluid Dynamics→FLUENT 19.1命令，啟動FLUENT 19.1。

（2）在FLUENT Launcher界面中的Dimension中選擇2D，在Display Options中勾選Display Mesh After Reading，Embed Graphics Windows和Workbench Color Scheme，單擊OK按鈕進入FLUENT主界面。

（3）在FLUENT主界面中，單擊主菜單中File→Read→Mesh按鈕，彈出Select File（導入網格）對話框，選擇文件名為berl.msh的網格文件，單擊OK按鈕便可導入網格。

（4）導入網格后，在圖形顯示區將顯示幾何模型。

（5）單擊主菜單中Mesh→Check按鈕，檢查網格質量，確保不存在負體積。

（6）單擊主菜單中Mesh→Transform→Scale按鈕，在View Length Unit In中選擇mm，在Mesh Was Created In中選擇mm，單擊Scale按鈕并關閉窗口。

（7）單擊主菜單中Results→Graphics→Views按鈕，在Mirror Planes中選擇axis-2，單擊Apply按鈕并關閉窗口。

（8）單擊主菜單中File→Write→Case按鈕，彈出Select File（保存項目）對話框，在Case File中填入battery，單擊OK按鈕便可保存項目。 

 2     定義求解器 

（1）單擊主菜單中Define→General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在2DSpace中選擇Axisymmetric Swirl。

（2）在模型設定面板雙擊Energy按鈕，彈出Energy（能量模型）對話框，勾選Energy Equation激活能量方程，單擊OK按鈕確認。

 （3）在模型設定面板雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Model（湍流模型）對話框，在Model中選擇k-epsilon (2eqn)，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

（4）在模型設定面板雙擊Radiation按鈕，彈出Radiation Model（輻射模型）對話框，在Model中選擇Discrete Ordinates (DO)，在Energy Iterations per Radiation Iteration中輸入1，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

（5）在模型設定面板雙擊Species按鈕，彈出Species Model（物質輸運模型）對話框，在Model中選擇Non-Premixed Combustion，在PDF Options中選擇Inlet Diffusion。

在chemistry選項卡中，Fuel Stream Rich Flammability Limit填入0.064。

在Boundary選項卡中，定義邊界組分。在Boundary Species中分別添加物質c2h6，c3h8，c4h10和co2，在Specify Species in中選擇Mole Fraction，在Fuel中各物質mole百分比見下表所示。在Temperature中，Fuel和Oxid溫度均設置為315K。

物質	mole百分比
ch4	0.965
n2	0.013
c2h6	0.017
c3h8	0.001
c4h10	0.001
co2	0.003

在Table選項卡中，單擊Calculate PDF Table按鈕，計算非絕熱PDF表。再單擊Display PDF Table按鈕，在彈出的PDF Table對話框中，單擊Display按鈕顯示溫度查表。

在FLUENT主界面中，單擊主菜單中File→Write→PDF按鈕，彈出Select File對話框，選擇文件名為non_premix_combustion.pdf文件，單擊OK按鈕保存。 

 3     設置材料 

（1）單擊主菜單中Define→Materials→pdf-mixture按鈕，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。在Absorption Coefficient中選擇wsggm-domain-based，單擊Change/Create按鈕完成物質的設定。

 4     邊界條件 

（1）在FLUENT主界面中，單擊主菜單中File→Read→Profile按鈕，彈出Select File對話框，選擇文件名為berl.prof文件，單擊OK按鈕便可導入profile文件。

（2）單擊主菜單中Define→Boundary Conditions按鈕啟動的邊界條件面板。

（3）在邊界條件面板中，雙擊poutlet-3彈出邊界條件設置對話框。在Turbulence中選擇Intensity and Hydraulic Diameter，其中Backflow Hydraulic Diameter填入600mm。

在Thermal選項卡中，Backflow Total Temperature中輸入1300，單擊OK按鈕確認退出。

（4）在邊界條件面板中，雙擊air-inlet-4彈出邊界條件設置對話框。在Velocity Specification Method中選擇Components，Axial-Velocity選擇vel-prof u，Swirl-Velocity選擇vel-prof w，在Turbulence中選擇Intensity and Hydraulic Diameter，其中Turbulent Intensity填入17%，Turbulent IntensityBackflow Hydraulic Diameter填入29mm。

在Thermal選項卡中，Temperature中輸入312，單擊OK按鈕確認退出。

（5）在邊界條件面板中，雙擊fuel-inlet-5彈出邊界條件設置對話框。在Velocity Specification Method中選擇Components，Radial-Velocity中填入157.25，在Turbulence中選擇Intensity and Hydraulic Diameter，其中Turbulent Intensity填入5%，Turbulent IntensityBackflow Hydraulic Diameter填入1.8mm。

在Thermal選項卡中，Temperature中輸入308。

在Species選項卡中，Mean Mixture Fraction中輸入1，單擊OK按鈕確認退出。

（6）在邊界條件面板中，雙擊wall-6彈出邊界條件設置對話框。在Thermal選項卡中，Thermal Conditions選擇Temperature，Temperature中輸入1370，Internal Emissivity中輸入0.5，單擊OK按鈕確認退出。

（7）同步驟（6），設置從wall-7到wall-13的壁面邊界參數，數值如下表所示。

Zone Name	Temperature	Internal Emissivity
wall-7	312	0.5
wall-8	1305	0.5
wall-9	temp-prof t	0.5
wall-10	1100	0.5
wall-11	1273	0.5
wall-12	1173	0.5
wall-13	1173	0.5

 5     求解控制 

（1）單擊主菜單中Solving→Solution→Methods按鈕，彈出Solution Methods（求解方法設置）面板。在Scheme中選擇Coupled，在Pressure中選擇PRESTO!。

（2）單擊主菜單中Solving→Controls→Controls按鈕，彈出Solution Controls（松弛因子控制）面板。在Flow Courant Number中填入70，在Under-Relaxation Factor中Density填入0.2，Body Forces填入0.8。

（3）單擊主菜單中Solving→Reports→Residuals按鈕，彈出Residuals Monitors（殘差監視）面板，在Options中選擇Plot，單擊OK按鈕確認退出。 

 6     初始條件 

單擊主菜單中Solving→Initialization按鈕，彈出Solution Initialization（初始化設置）面板。

Initialization Methods中選擇Hybrid，單擊Initialize按鈕進行初始化。

 

 7     計算求解 

單擊主菜單中Solving→Run Calculation按鈕，彈出Run Calculation（運行計算）面板。

在Number of Iterations中輸入1500，單擊Calculate開始計算。

 

 8     結果后處理 

（1）在Graphics下雙擊Contous彈出Contous（等值線）對話框。

Contous of選擇Temperature和Static Temperature，在Options中選擇Filled，單擊Display按鈕，顯示云圖。

（2）Contous of選擇Velocity和Velocity Magnitude，在Options中選擇Filled，單擊Display按鈕，顯示云圖。

（3）Contous of選擇Species和Mass fraction of o2，在Options中選擇Filled，單擊Display按鈕，顯示云圖。

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