燃燒模型的案例
ANSYS教學(xué)視頻| ANSYS燃燒仿真模型介紹與應(yīng)用
視頻內(nèi)容：
新版本的ANSYS CFD對(duì)多種燃燒模型進(jìn)行了代碼重構(gòu)工作并對(duì)求解器進(jìn)行了大量改進(jìn)，從而顯著提升了仿真效率和精度。在實(shí)際的仿真工作中，不同的仿真案例需采用不同的燃燒模型及設(shè)置。本視頻對(duì)多種燃燒現(xiàn)象、燃燒仿真任務(wù)和燃燒模型進(jìn)行了探討，為不同仿真案例燃燒模型的選擇和設(shè)置提供依據(jù)。
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視頻課程|ANSYS燃燒仿真模型介紹與應(yīng)用
ANSYS CFD對(duì)多種燃燒模型進(jìn)行了代碼重構(gòu)工作并對(duì)求解器進(jìn)行了大量改進(jìn)，從而顯著提升了仿真效率和精度。
在實(shí)際的仿真工作中，不同的仿真案例需采用不同的燃燒模型及設(shè)置。
本課程對(duì)多種燃燒現(xiàn)象、燃燒仿真任務(wù)和燃燒模型進(jìn)行了探討，為不同仿真案例燃燒模型的選擇和設(shè)置提供依據(jù)。
干貨 | ANSYS Fluent燃燒模型簡(jiǎn)介
總體而言分為通用有限速率模型、非預(yù)混燃燒模型、預(yù)混燃燒模型、部分預(yù)混燃燒模型和組分概率密度輸運(yùn)模型5種（見(jiàn)圖4）。
圖3 ANSYS Fluent化學(xué)反應(yīng)模型分類(lèi)列表
圖4
除此之外，ANSYS還可結(jié)合DPM模型模擬顆粒燃燒過(guò)程，開(kāi)啟污染物模型預(yù)測(cè)氮氧化物、碳氧化物以及煙的分布、開(kāi)啟電化學(xué)反應(yīng)模擬電化學(xué)過(guò)程、結(jié)合CHEMKIN軟件詳細(xì)描述化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的化學(xué)反應(yīng)等（見(jiàn)圖5、圖6、圖7、圖8）。
FLUENT非預(yù)混燃燒模擬 附FLUENT非預(yù)混燃燒模型下載
下載地址：FLUENT非預(yù)混燃燒模型
干貨 | ANSYS Fluent燃燒模型簡(jiǎn)介
總體而言分為通用有限速率模型、非預(yù)混燃燒模型、預(yù)混燃燒模型、部分預(yù)混燃燒模型和組分概率密度輸運(yùn)模型5種（見(jiàn)圖4）。
圖3 ANSYS Fluent化學(xué)反應(yīng)模型分類(lèi)列表
圖4
除此之外，ANSYS還可結(jié)合DPM模型模擬顆粒燃燒過(guò)程，開(kāi)啟污染物模型預(yù)測(cè)氮氧化物、碳氧化物以及煙的分布、開(kāi)啟電化學(xué)反應(yīng)模擬電化學(xué)過(guò)程、結(jié)合CHEMKIN軟件詳細(xì)描述化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的化學(xué)反應(yīng)等（見(jiàn)圖5、圖6、圖7、圖8）。
湍流-化學(xué)作用的噴霧燃燒模擬 | 基于OpenFOAM的FGM模型實(shí)現(xiàn)與分析
引言
噴霧燃燒是內(nèi)燃機(jī)研究領(lǐng)域中一個(gè)重要且富有挑戰(zhàn)性的課題。本文重點(diǎn)討論柴油噴霧燃燒，其特點(diǎn)是高溫非預(yù)混燃燒。為了加深對(duì)內(nèi)燃機(jī)的理解以便更好地對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須考慮詳細(xì)的化學(xué)機(jī)理和TCI（turbulence-chemistry interaction）效應(yīng)。準(zhǔn)確地模擬非預(yù)混噴霧自點(diǎn)火和氧化過(guò)程以及污染物排放，特別是多環(huán)芳烴物種的演化過(guò)程，詳細(xì)的化學(xué)計(jì)算至關(guān)重要。
許多TCI模型已被應(yīng)用于噴霧火焰的建模。例如，輸運(yùn)概率密度函數(shù)(TPDF)方法、代表性交互火焰面(RIF)、火焰面/進(jìn)度變量(FPV)模型、火焰面生成流形(FGM) 和建表火焰面模型(TFM)。
在這些湍流燃燒模型中，基于火焰面思想的模型具有計(jì)算效率高的特點(diǎn)，因此可以使用詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。火焰面方法的基本思想是，多維湍流火焰可以看作是嵌入在湍流流場(chǎng)中的被拉伸的一維層流火焰(稱(chēng)為火焰面)的集合。引入混合分?jǐn)?shù)Z以消除非線(xiàn)性化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)求解的困難。由此，化學(xué)可以在混合分?jǐn)?shù)坐標(biāo)下求解，然后映射到流場(chǎng)。基于火焰面的模型與化學(xué)建表方法相結(jié)合，通過(guò)將3D-CFD和層流火焰面計(jì)算解耦，降低了計(jì)算成本。這使得火焰面模型能夠使用復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，且計(jì)算成本相對(duì)較低。此外，基于火焰面的模型能夠通過(guò)預(yù)設(shè)概率密度函數(shù)（PDF）有效地解釋TCI現(xiàn)象。只當(dāng)特征化學(xué)時(shí)間尺度比混合時(shí)間尺度短時(shí)，火焰面假設(shè)才是有效的，就像在大多數(shù)相關(guān)條件下類(lèi)似柴油的燃燒一樣。
本文使用FGM燃燒模型對(duì)正十二烷燃料的ECN sprayA進(jìn)行RANS模擬。此外，由于傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為高溫非預(yù)混燃燒受限于混合過(guò)程，其進(jìn)度變量的方差很大程度上依賴(lài)于混合物的形成速度，因此進(jìn)度變量的方差經(jīng)常被忽略。本研究考慮了進(jìn)度變量的方差，類(lèi)似于預(yù)混系統(tǒng)中進(jìn)度變量的處理。
展開(kāi) 案例分享丨燃燒室模型的PERA SIM PreCFD高級(jí)CFD網(wǎng)格劃分方法
因此發(fā)展燃燒室數(shù)值分析技術(shù)，這對(duì)深入了解燃燒室內(nèi)各工作過(guò)程、指導(dǎo)與優(yōu)化燃燒室設(shè)計(jì)是至關(guān)重要，
網(wǎng)格劃分作為數(shù)值仿真的基礎(chǔ)十分重要，網(wǎng)格質(zhì)量的好壞直接決定了仿真計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文以燃燒室模型為例，詳細(xì)介紹安世亞太自主開(kāi)發(fā)的CFD前處理軟件PERA SIM PreCFD網(wǎng)格劃分流程。
二、網(wǎng)格流程劃分
1. 幾何模型導(dǎo)入
PERA SIM PreCFD的前處理接口可以導(dǎo)入多種CAD模型，本案例導(dǎo)入的是x_t格式的幾何文件。
圖1- 1導(dǎo)入模型的文件格式
導(dǎo)入的幾何文件是由一個(gè)固體零件組成的燃燒室模型，如圖所示。幾何在導(dǎo)入過(guò)程中會(huì)自動(dòng)進(jìn)行檢查，當(dāng)前在目錄樹(shù)中g(shù)eometry節(jié)點(diǎn)下顯示僅有double edges，沒(méi)有single edges，說(shuō)明當(dāng)前的零件幾何是封閉的實(shí)體。
圖1- 2幾何顯示
2. 幾何修復(fù)
PERA SIM PreCFD前處理模塊提供了多種工具可以對(duì)幾何模型進(jìn)行修復(fù)。
展開(kāi) 天然氣鍋爐燃燒數(shù)學(xué)模型的建立及驗(yàn)證試驗(yàn)設(shè)計(jì)
目前在電廠鍋爐的燃燒數(shù)值計(jì)算中，較為常用的是統(tǒng)計(jì)分析法及基于混合速率的方法。統(tǒng)計(jì)分析法在電廠鍋爐燃燒數(shù)值計(jì)算中最為常用的是混合分?jǐn)?shù)一概率密度函數(shù)模型（Mixture Fraction/PDF）, 雖然幾率分布函數(shù)的輸運(yùn)方程模型對(duì)于簡(jiǎn)單的湍流火焰計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)基本相符，但在數(shù)值計(jì)算中對(duì)于計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量和所需的計(jì)算時(shí)間要求很高，因此在工程上應(yīng)用較少。在電廠的鍋爐燃燒情況下，決定燃燒反應(yīng)速率的最主要因素為湍流混合作用，因此本文采用基于混合速率的湍流燃燒計(jì)算方法。混合速率法中最有代表性的三種模型為：渦團(tuán)破碎模型(Eddy Break Up)，拉切滑模型（Stretch-cut-and-slide Model）以及渦團(tuán)耗散模型（Eddy Dissipation Model）。
早在1971年Spalding就提出了旋渦破碎模型(Eddy Break Up)。它的基本思想是：把湍流燃燒區(qū)域考慮成未燃?xì)馕F(tuán)和已燃?xì)馕F(tuán)的混合物，化學(xué)反應(yīng)在這兩種微團(tuán)的交界面上發(fā)生，化學(xué)反應(yīng)速率取決于未燃?xì)馕F(tuán)在湍流作用下破碎成更小微團(tuán)的速率，破碎速率與湍流脈動(dòng)動(dòng)能衰變的速率成正比。為了進(jìn)一步考慮動(dòng)力學(xué)對(duì)反應(yīng)控制的情況，在上面模型的基礎(chǔ)上又發(fā)展了EBU-Arrhenius模型，該模型在預(yù)混燃燒的模擬中曾得到了很多的應(yīng)用。EBU-Arrhenius模型突出了湍流混合對(duì)燃燒速率的控制作用，并且簡(jiǎn)單直觀，其缺點(diǎn)是該模型低估了分子輸運(yùn)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)因素的影響，一般只適用于高雷諾數(shù)的湍流燃燒過(guò)程。
針對(duì)旋渦破碎模型的不足之處，Spalding在1976年提出了所謂的“拉切滑模型”（Stretch-cut-and-slide Model）。
展開(kāi) FLUENT反應(yīng)流與燃燒模擬高級(jí)培訓(xùn)！！！
培訓(xùn)大綱：
第一章 FLUENT燃燒模擬簡(jiǎn)介
1.1 燃燒模擬的應(yīng)用
1.2 軟件功能概述
1.3 計(jì)算網(wǎng)格
1.4 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、湍流與化學(xué)反應(yīng)之間的相互作用
1.5 量綱分析
第二章 FLUENT燃燒模型之一
2.1 渦耗散模型
2.2 非預(yù)混模型
第三章 FLUENT燃燒模型之二
3.1 火焰面模型
3.2 預(yù)混燃燒模型
3.3 部分預(yù)混燃燒模型
第四章 FLUENT詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)和表面反應(yīng)
4.1 層流有限率模型
4.2 ISAT理論
4.3 EDC模型
4.4 概率密度函數(shù)輸運(yùn)模型
4.5 表面反應(yīng)模型
4.6 動(dòng)力學(xué)模型
4.7 相關(guān)算例介紹
第五章 FLUENT離散相（DPM）反應(yīng)和噴霧模型
5.1 離散相模型
5.2 噴霧模型
5.3 二次霧化，焦炭反應(yīng)和噴霧
第六章 FLUENT輻射模型
6.1 DTRM模型
6.2 P1模型
6.3 Rosseland模型
6.4 DO模型
6.5 S2S模型
6.6 日光輻射模型
第七章 FLUENT污染物模型
7.1 NOx模擬
7.2 SOx模擬
7.2 Soot模擬
第八章 FLUENT燃燒模擬技巧
第九章 FLUENT燃燒模擬算例
9.1 煤粉旋流燃燒
9.2 GE LM-1600燃?xì)鉁u輪燃燒室
9.3 使用EDC模型考慮詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理模擬氣體燃燒
9.4 使用概率密度函數(shù)輸運(yùn)模型考慮詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理模擬氣體燃燒
9.5 使用zimont完全預(yù)混模型模擬燃燒
9.6 液滴燃燒的模擬
9.7 穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)火焰面模型模擬燃燒與化學(xué)反應(yīng)流
9.8 利用有限反應(yīng)速率模型自定義反應(yīng)過(guò)程參數(shù)模擬燃燒與化學(xué)反應(yīng)流
9.9 焦炭多步反應(yīng)過(guò)程模擬
9.10 SNCR模型模擬脫硝
9.11 表面多步反應(yīng)模擬（表面催化反應(yīng)模擬）
9.12 富氧燃燒爐反應(yīng)模擬
9.13 氣化爐反應(yīng)模擬
答疑
展開(kāi) 渦耗散概念模型在MILD燃燒中的應(yīng)用
中等或強(qiáng)烈的低氧稀釋?zhuān)∕ILD）燃燒能夠提供高燃燒效率和低污染物排放。沒(méi)有溫度峰值，溫度場(chǎng)更均勻，大大減少了NOx的形成，同時(shí)確保了完全燃燒和低CO排放。MILD燃燒具有強(qiáng)烈的湍流/化學(xué)相互作用，對(duì)其燃燒模型研究的越來(lái)越受關(guān)注，本文提供了函數(shù)表達(dá)式，得到渦耗散概念（EDC）系數(shù)對(duì)無(wú)量綱流動(dòng)參數(shù)的依賴(lài)性，例如雷諾數(shù)和達(dá)姆克勒數(shù)。
渦耗散概念（EDC）模型
渦耗散概念（EDC）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于模擬湍流反應(yīng)流，特別是對(duì)于燃燒動(dòng)力學(xué)起主要作用的情況，因?yàn)樗l(fā)生在MILD條件下。
根據(jù)EDC模型，燃燒發(fā)生在流動(dòng)的區(qū)域中，在該區(qū)域中發(fā)生湍流動(dòng)能的消散。這些區(qū)域表示為精細(xì)結(jié)構(gòu)，并且它們可以描述為完全攪拌反應(yīng)器（PSR）。
展開(kāi) Chemkin-煤粉燃燒擴(kuò)散火焰PDF模型 ￥9.9
Chemkin-煤粉燃燒擴(kuò)散火焰PDF模型 包括Ckemkin 的文件和msh 以及cas
對(duì)于化學(xué)反應(yīng)模擬有啟示作用
4月23-26日 北京 | Fluent燃燒及化學(xué)反應(yīng)流計(jì)算理論與工程應(yīng)用專(zhuān)題
一、專(zhuān)題目標(biāo)：
通過(guò)理論與工程實(shí)例相結(jié)合的方式進(jìn)行講解，掌握利用Fluent軟件對(duì)工程中的組分?jǐn)U散、化學(xué)反應(yīng)、燃燒等物理現(xiàn)象進(jìn)行建模與仿真計(jì)算
二、工程案例：12個(gè)工程案例
三、典型問(wèn)題：組分?jǐn)U散、體積反應(yīng)、燃燒、表面反應(yīng)、多相反應(yīng)、污染物預(yù)測(cè)。
四、知 識(shí) 點(diǎn)：組分輸運(yùn)模型、燃燒模型的選擇及參數(shù)設(shè)置、污染物模型參數(shù)設(shè)置。
積鼎CFD發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒仿真，實(shí)現(xiàn)航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒過(guò)程的流體仿真
航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒現(xiàn)象是一種復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，包括流動(dòng)、霧化、相變、傳熱傳質(zhì)、點(diǎn)火熄火、化學(xué)反應(yīng)、污染物排放、熱聲振蕩和冷卻等多個(gè)過(guò)程，加上燃燒的非定常性和高湍流度，使得準(zhǔn)確模擬燃燒過(guò)程變得異常困難。在傳統(tǒng)CFD模擬需要考慮的質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和能量方程之外，燃燒還需要考慮組分守恒方程以及多相流、相變、熱聲耦合等多個(gè)模型，其中任何一個(gè)過(guò)程模擬的失真，都將影響最終的燃燒計(jì)算。積鼎科技CFDPro，可滿(mǎn)足航空、航天、船舶、兵器、能源等領(lǐng)域的流體仿真分析。
發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模擬的難點(diǎn)
多物理場(chǎng)耦合：發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程中涉及到多個(gè)物理場(chǎng)的耦合，如流動(dòng)、傳熱、燃燒等。這些物理場(chǎng)之間相互影響，需要同時(shí)考慮多個(gè)因素。非線(xiàn)性行為：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)、燃燒等過(guò)程存在非線(xiàn)性行為，如湍流、化學(xué)反應(yīng)等。這些非線(xiàn)性行為使得模型的建立和求解變得更為復(fù)雜。邊界條件和初始條件：在仿真模擬中，需要為模型設(shè)置合理的邊界條件和初始條件，需要根據(jù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境和狀態(tài)設(shè)定，有時(shí)難以準(zhǔn)確獲取和模擬。模型參數(shù)的不確定性：模型參數(shù)的不確定性會(huì)對(duì)模擬結(jié)果產(chǎn)生影響。如何減小這些不確定性對(duì)模擬結(jié)果的影響，提高模擬的準(zhǔn)確性和可靠性是一個(gè)挑戰(zhàn)。
國(guó)產(chǎn)自主流體仿真軟件CFDPro
CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領(lǐng)先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應(yīng)機(jī)理接口，更加適用于工程計(jì)算模擬，滿(mǎn)足航空、航天、船舶、兵器、能源等領(lǐng)域的流體仿真分析。
專(zhuān)業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模塊
CFDPro涵蓋了9大專(zhuān)業(yè)模塊。
展開(kāi) “計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的燃燒建模及分析”專(zhuān)題進(jìn)階培訓(xùn)課程
“計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的燃燒建模及分析”專(zhuān)題
課程背景
本課程系統(tǒng)講解仿真軟件中燃燒（包括化學(xué)反應(yīng)）模塊的原理與使用方法。內(nèi)容涉及渦耗散燃燒模型、非預(yù)混燃燒模型、預(yù)混燃燒模型、部分預(yù)混燃燒模型和火焰面燃燒模型，詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)和表面化學(xué)反應(yīng)，顆粒和液霧的反應(yīng)，相關(guān)的輻射計(jì)算方法，污染物模擬，以及燃燒和化學(xué)反應(yīng)模擬中的技巧并介紹典型算例。內(nèi)容豐富詳細(xì)，適于能源化工、航空航天、汽車(chē)石油、環(huán)保減排等各行業(yè)研發(fā)人員學(xué)習(xí)。
授課專(zhuān)家
張老師
博士，副教授
澳大利亞阿德萊德大學(xué)訪問(wèn)學(xué)者。
從事FLUENT數(shù)值模擬方面的研究工作15年，具有豐富的模擬應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
主持國(guó)家自然科學(xué)基金1項(xiàng)、省自然科學(xué)基金1項(xiàng)、省部級(jí)及企業(yè)橫向課題共二十余項(xiàng)。
獲浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。
獲國(guó)家專(zhuān)利11項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利6項(xiàng)。
展開(kāi) CFDPro發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒仿真 | 實(shí)現(xiàn)航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒過(guò)程仿真
<p>航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒現(xiàn)象是一種復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，包括流動(dòng)、霧化、相變、傳熱傳質(zhì)、點(diǎn)火熄火、化學(xué)反應(yīng)、污染物排放、熱聲振蕩和冷卻等多個(gè)過(guò)程，加上燃燒的非定常性和高湍流度，使得準(zhǔn)確模擬燃燒過(guò)程變得異常困難。在傳統(tǒng)CFD模擬需要考慮的質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和能量方程之外，燃燒還需要考慮組分守恒方程以及多相流、相變、熱聲耦合等多個(gè)模型，其中任何一個(gè)過(guò)程模擬的失真，都將影響最終的燃燒計(jì)算。</p><p><br></p><p><strong>發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模擬的難點(diǎn)</strong></p><ul><li><strong>多物理場(chǎng)耦合：</strong>發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程中涉及到多個(gè)物理場(chǎng)的耦合，如流動(dòng)、傳熱、燃燒等。這些物理場(chǎng)之間相互影響，需要同時(shí)考慮多個(gè)因素。</li><li><strong>非線(xiàn)性行為：</strong>發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)、燃燒等過(guò)程存在非線(xiàn)性行為，如湍流、化學(xué)反應(yīng)等。這些非線(xiàn)性行為使得模型的建立和求解變得更為復(fù)雜。</li><li><strong>邊界條件和初始條件：</strong>在仿真模擬中，需要為模型設(shè)置合理的邊界條件和初始條件，需要根據(jù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境和狀態(tài)設(shè)定，有時(shí)難以準(zhǔn)確獲取和模擬。</li><li><strong>模型參數(shù)的不確定性：</strong>模型參數(shù)的不確定性會(huì)對(duì)模擬結(jié)果產(chǎn)生影響。如何減小這些不確定性對(duì)模擬結(jié)果的影響，提高模擬的準(zhǔn)確性和可靠性是一個(gè)挑戰(zhàn)。
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