燃燒學(xué)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-10-27
燃燒學(xué)的實例教程
使用ANSYS 精確仿真燃燒動力學(xué)http://www.ansys-blog.com/simulating-lean-premixed-combustion/?utm_campaign=coschedule&utm_source=facebook_page&utm_medium=ANSYS,%20Inc.&utm_content=Simulating%20Accurate%20Combustion%20Dynamics%20with%20Lean%20Premixed%20Combustion
“計算流體動力學(xué)的燃燒建模及分析”專題
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，適于能源化工、航空航天、汽車石油、環(huán)保減排等各行業(yè)研發(fā)人員學(xué)習(xí)。
授課專家
張老師
博士，副教授
澳大利亞阿德萊德大學(xué)訪問學(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。
主持國家自然科學(xué)基金1項、省自然科學(xué)基金1項、省部級及企業(yè)橫向課題共二十余項。
獲浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督科學(xué)技術(shù)進步獎。
獲國家專利11項，其中發(fā)明專利6項。
展開 .--293頁
計算傳熱學(xué)/[美]施天謨.--北京：教育科學(xué)出版社，1987.12.--598頁
計算傳熱學(xué)/郭寬良等編著.--合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出 版社，1988.12.--328頁
計算傳熱學(xué)的近代進展/陶文銓著.--北京：科學(xué)出版社， 2000.6.--489頁
工程湍流流動、傳熱及傳質(zhì)的數(shù)值模擬/倪浩清，沈永明編 著.--北京：中國水利水電出版社，1996.7.--176頁
鑄件凝固過程數(shù)值模擬/陳海清等編著.--重慶：重慶大學(xué) 出版社，1991.4.--219頁
流體力學(xué)數(shù)值模擬/傅德薰主編.--北京：國防工業(yè)出版社 ，1993.1.--467頁
湍流氣粒兩相流動和燃燒的理論與數(shù)值模擬/周力行著；陳 文芳，林文漪譯.--北京：科學(xué)，1994.--285頁
湍流兩相流動與燃燒的數(shù)值模擬/周力行著.--北京：清華 大學(xué)出版社，1991.8.--297頁
大氣數(shù)值模擬/程麟生，丑紀范編著.--北京：氣象出版社 ，1991.6.--172頁
中尺度天氣系統(tǒng)的診斷分析和數(shù)值模擬/鄭良杰主編.--北 京：氣象出版社，1989.10.--198頁
關(guān)于計算燃燒學(xué)推薦一本書
《燃燒的數(shù)值模擬》
出版社： 科學(xué)出版社
作者： 趙堅行
本書是計算燃燒學(xué)方面的一本專著，它系統(tǒng)地敘述燃燒過程數(shù)值模擬中所涉及的基本理論、數(shù)學(xué)模型、數(shù)值解法以及數(shù)值模擬在實際工程裝置中的應(yīng)用，并著重介紹近年來計算燃燒學(xué)科最新的研究成果。
全書共分六章。第一至三章主要闡述燃燒過程數(shù)值模擬的基礎(chǔ)理論知識，包括多組分氣相粘性反應(yīng)流動基本方程以及層流和紊流擴散燃燒，紊流流動的數(shù)學(xué)模型、大渦模擬及其在紊流燃燒中的應(yīng)用，氣體紊流燃燒的模擬、以及紊流兩相流動與燃燒模擬。第四至六章著重敘述近代計算燃燒學(xué)的新發(fā)展。
展開 GPU計算(新興力量): GPU加速在隱式FEM中的應(yīng)用正在快速發(fā)展，尤其是在直接求解器和迭代求解器上，但成熟度和普適性尚不如在顯式動力學(xué)和CFD中。
3. 燃燒與傳熱
-涉及算法:
核心算法: 計算流體動力學(xué)(CFD) +化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)+輻射傳熱模型。原因：這是一個典型的多物理場耦合問題。需要用CFD計算流動，用詳細化學(xué)反應(yīng)機理模擬燃燒過程，用輻射模型（如DO模型）計算熱量傳遞。
-計算特點:
計算密度極高: 這是所有仿真中計算最密集的領(lǐng)域之一。詳細的化學(xué)反應(yīng)機理可能包含數(shù)千個反應(yīng)，在每個網(wǎng)格單元、每個時間步都需要計算。強耦合性: 流場、溫度場、化學(xué)組分場相互影響，求解過程復(fù)雜且收斂困難。時間步長小: 為捕捉火焰鋒面，需要極小的時間步長，導(dǎo)致總計算步數(shù)巨大。
-計算平臺:
CPU多核計算(傳統(tǒng)基石): 傳統(tǒng)上，這類問題運行在大型CPU計算集群上，通過MPI并行。GPU計算(前沿方向): GPU為燃燒仿真帶來了革命性變化。CONVERGE 求解器是GPU加速的典范。GPU可以極大地加速化學(xué)反應(yīng)源項的計算和線性求解器，使得在桌面工作站上進行高保真燃燒模擬成為可能。CPU單核計算(不適用): 計算量太大，單核無法勝任。
4. 電磁散射（隱身）
-涉及算法:
核心算法: 矩量法、時域有限差分法、有限元法。MoM: 非常適合計算電大尺寸開放目標的散射問題，但會產(chǎn)生稠密矩陣，內(nèi)存和計算量巨大。FDTD: 在時域直接求解麥克斯韋方程組，一次計算可獲得寬頻帶響應(yīng)，算法本身具有天然的并行性。
-計算特點:
MoM: 內(nèi)存瓶頸和計算瓶頸并存。稠密矩陣的存儲和求逆是主要挑戰(zhàn)。FDTD: 高度并行。每個網(wǎng)格點的電場和磁場更新只依賴于鄰近點，與CFD中的顯式算法類似。
展開 今年CONVERG專場共安排了15個報告，客戶報告占了90%，報告客戶來自中國第一汽車集團有限公司研發(fā)總院、上海汽車集團技術(shù)中心、東風(fēng)商用車技術(shù)中心、一汽解放事業(yè)部商用開發(fā)院、蜂巢易創(chuàng)動力分公司、中國北方發(fā)動機研究所、濰柴動力發(fā)動機技術(shù)研究院、上海交通大學(xué)、天津大學(xué)內(nèi)燃機燃燒學(xué)國家重點實驗室、北京工業(yè)大學(xué)、廣西大學(xué)等客戶，報告內(nèi)容涉及汽油機、柴油機燃燒、柴油機后處理技術(shù)、天然氣發(fā)動機燃燒、均質(zhì)燃燒技術(shù)等各種類型的燃燒仿真，充分展現(xiàn)了中國工業(yè)燃燒領(lǐng)域領(lǐng)先的研發(fā)實力和可持續(xù)發(fā)展的未來！
5【iconCFD/modeFRONTIER分會場】
iconCFD軟件是IDAJ公司獨家銷售的開源CFD軟件，開源CFD針對很多高度成熟的CFD領(lǐng)域，具有極高的性價比，已經(jīng)在歐洲和北美整車廠應(yīng)用十年以上，客戶包括通用，大眾，奧迪，斯柯達等。來自北美的iconCFD專家向客戶介紹了國外主機廠應(yīng)用iconCFD解決整車CFD問題的案例及iconCFD軟件最新功能進展；
modeFRONTIER軟件是IDAJ獨家代理的多目標優(yōu)化軟件，來自原廠ESTECO公司的開發(fā)專家結(jié)合機器學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)介紹了MF在AI方面最新展示。
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課程描述
計算流體力學(xué)（CFD）是工程領(lǐng)域最強大的工具之一，用于模擬流體流動、傳熱、混合、空氣動力學(xué)、燃燒以及許多真實世界的過程。然而，許多學(xué)生和專業(yè)人士試圖直接通過軟件學(xué)習(xí)CFD，而沒有首先理解其背后的控制方程。
本課程旨在通過清晰、可視化和直觀的方式從基本原理教授CFD來解決這個問題。
韓國科學(xué)技術(shù)院攜手Ansys預(yù)測火焰特征
韓國科學(xué)技術(shù)院研究小組在Kim教授的領(lǐng)導(dǎo)下，與Ansys合作，使用韓國科學(xué)技術(shù)院燃燒動力學(xué)與診斷實驗室生成的高質(zhì)量氫及氫混合測試數(shù)據(jù)，制定CFD建模方法以預(yù)測火焰特征，并根據(jù)測試數(shù)據(jù)對其進行驗證。這些工作，將幫助研究界獲得有關(guān)燃燒系統(tǒng)的更多詳細信息，并設(shè)計更高效的未來系統(tǒng)。
飛行器氣動設(shè)計、結(jié)構(gòu)強度與疲勞、燃燒與傳熱、電磁散射（隱身）、軌道動力學(xué)直接觸及了航空航天領(lǐng)域仿真的技術(shù)核心。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，精準把握這些算法的計算特性，是為客戶提供最優(yōu)硬件解決方案的關(guān)鍵。
我將為您逐一解析這五大航空航天仿真領(lǐng)域。
核心結(jié)論速覽表
圖片來源：第十三屆中國國際航空航天博覽會
4.燃燒仿真
計算燃燒學(xué)是對燃燒的基本現(xiàn)象和實際過程進行計算機模擬的一門學(xué)科，為深入認識航空發(fā)動機燃燒過程和燃燒裝置的設(shè)計及研制提供了重要手段。當前，燃燒數(shù)值仿真技術(shù)進一步朝著系統(tǒng)級高保真的方向發(fā)展。
CFD 是 Ansys 的一大耀眼領(lǐng)域—— Fluent 可在我們的發(fā)動機設(shè)計中，為燃燒動力學(xué)和復(fù)雜的換熱現(xiàn)象建模。其熱分析和結(jié)構(gòu)分析的集成可簡化工作流程，并且界面對用戶很友好，支持團隊響應(yīng)迅速。對我們這樣的快節(jié)奏公司而言，這是一款極為重要的工具。”
云計算、HPC 和 GPU
云計算、HPC 和 GPU 的強大功能正在改變現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計速度。
燃料電池是一種非燃燒過程的電化學(xué)能轉(zhuǎn)換裝置，將氫氣（等燃料）和氧氣的化學(xué)能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換為電能，是發(fā)電設(shè)備而非儲能設(shè)備。
根據(jù)電解質(zhì)的不同，分為堿性燃料電池AFC、磷酸燃料電池PAFC、熔融碳酸鹽燃料電池MCFC、固體氧化物燃料電池SOFC、質(zhì)子交換膜電池PEMFC。
圖片來源：第十三屆中國國際航空航天博覽會
4燃燒仿真
計算燃燒學(xué)是對燃燒的基本現(xiàn)象和實際過程進行計算機模擬的一門學(xué)科，為深入認識航空發(fā)動機燃燒過程和燃燒裝置的設(shè)計及研制提供了重要手段。當前，燃燒數(shù)值仿真技術(shù)進一步朝著系統(tǒng)級高保真的方向發(fā)展。
中國工業(yè)合作協(xié)會仿真技術(shù)產(chǎn)業(yè)分會執(zhí)行會長兼秘書長楊曉暉、副秘書長劉彥青及秘書處相關(guān)人員，中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司、中汽研（天津）汽車工程研究院、中汽數(shù)據(jù)（天津）有限公司、天津大學(xué)內(nèi)燃機燃燒學(xué)國家重點實驗室、河北工業(yè)大學(xué)、天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)、精工智造（天津）數(shù)字科技有限公司等單位出席會議。
會議由中汽中心首席專家王偉主持。
關(guān)于作者
憑借業(yè)界領(lǐng)先的網(wǎng)格劃分方法以及強大的求解器和后處理功能，Cadence Fidelity 為推進、空氣動力學(xué)、流體動力學(xué)和燃燒等應(yīng)用提供了全面的計算流體動力學(xué) (CFD) 工作流程。
文章來源：Cadence博客
2） 學(xué)科維度：力學(xué)、熱學(xué)、機械學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、信息學(xué)等主要基礎(chǔ)和工程技術(shù)學(xué)科，包括流體力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)強度、振動、可靠性分析、機械設(shè)計、控制系統(tǒng)、材料學(xué)、工藝制造、計算機、信息學(xué)及多學(xué)科交叉耦合等。
3） 空間維度：包括零維、一維、二維、準三維和全三維等所有宏觀空間尺度。
4） 時間維度：包括定常、非定常、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)等。
