燃燒仿真的案例
發動機燃燒仿真｜CMCL填補CFD與0維/1維均質反應模型方法間的空白
發動機的研制涉及空氣動力、燃燒傳熱、自動控制等多方面的問題。相比基于物理樣機試驗的傳統涉及方法，數值模擬仿真設計方法大大地節約了研發成本、縮短了研發周期。
對于發動機一維概念設計，CMCL燃燒仿真解決方案可以幫助用戶快速準確實現點火、熄火、失火、火焰傳播以及著火延遲時間和排放等過程的模擬；對于燃油霧化等多相流問題，可通過CFD仿真技術進行精確仿真。全流程的燃燒仿真解決方案能幫助設計人員實現多領域、多維度的燃燒仿真計算。
CMCL軟件起源于劍橋，可提供領先的燃料、燃燒及排放仿真解決方案。其軟件包括:kinetics?（燃料，排放和后處理的化學反應模型）、SRM EngineSuite?（內燃機物理化學模型）、MoDS?（模擬功能的自主機器學習和高級統計）以及Explorer?（可視化的后處理工具），彌補了計算流體力學（CFD）與零維/一維均質反應模型方法之間的空白，可為用戶提供高效的燃料、燃燒以及排放解決方案。
展開 積鼎CFD發動機燃燒仿真，實現航空航天發動機內部燃燒過程的流體仿真
其中，CombustionPro為專業的發動機燃燒模擬模塊,可用于航空發動機、液體及固體發動機內部過程全流程模擬，可分析噴注器內流動、霧化特性、燃燒室燃燒、液膜冷卻與固體燃料燃面退移等問題，幫助客戶理解整個發動機內部過程。CombustionPro是基于實際發動機設計邏輯而集成，降低了工程師使用門檔,提升了仿真效率。
功能特點
燃燒模型:提供包括反應動力學、氣相湍流燃燒模型、EDC/EDM模型在內的多種燃燒模型,兼具仿真精度與工程適用性:燃燒模型預留接口，便于新模型的植入。液膜模塊:具備壁面液膜流動換熱模塊,可分析燃料射流對燃燒室高溫壁面的冷卻效果。
典型應用領域
湍流燃燒全過程仿真:CFDPro實現冷態、流動、點火、燃燒全過程的仿真分析;提供Cantera數據接口以復雜化學動力學計算。同時，可提供定制化解決方案，如低馬赫數大渦模擬、超大渦模擬等。
霧化與蒸發：CFDPro采用Level Set界面追蹤方法，具有連續、可導特性，適合處理界面劇烈變形、破碎、聚并等問題；Level Set方法不做界面重構，界面真實性高且計算量少。
上海積鼎信息科技有限公司（簡稱：積鼎科技）成立于2008年，是專注于自主知識產權的CFD軟件研發及技術服務的國家級高新技術企業，致力于打造好用、易用的國產流體仿真軟件。
展開 視頻課程|ANSYS燃燒仿真模型介紹與應用
ANSYS CFD對多種燃燒模型進行了代碼重構工作并對求解器進行了大量改進，從而顯著提升了仿真效率和精度。
在實際的仿真工作中，不同的仿真案例需采用不同的燃燒模型及設置。
本課程對多種燃燒現象、燃燒仿真任務和燃燒模型進行了探討，為不同仿真案例燃燒模型的選擇和設置提供依據。
ANSYS教學視頻| ANSYS燃燒仿真模型介紹與應用
視頻內容：
新版本的ANSYS CFD對多種燃燒模型進行了代碼重構工作并對求解器進行了大量改進，從而顯著提升了仿真效率和精度。在實際的仿真工作中，不同的仿真案例需采用不同的燃燒模型及設置。本視頻對多種燃燒現象、燃燒仿真任務和燃燒模型進行了探討，為不同仿真案例燃燒模型的選擇和設置提供依據。
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來源于：陽普科技sunpro
CFDPro發動機燃燒仿真 | 實現航空航天發動機內部燃燒過程仿真
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</div><p><br></p><p><strong>功能特點</strong></p><ul><li class="ql-align-justify"><strong>燃燒模型:</strong>提供包括反應動力學、氣相湍流燃燒模型、EDC/EDM模型在內的多種燃燒模型,兼具仿真精度與工程適用性:燃燒模型預留接口，便于新模型的植入。</li><li class="ql-align-justify"><strong>液膜模塊:</strong>具備壁面液膜流動換熱模塊,可分析燃料射流對燃燒室高溫壁面的冷卻效果。</li></ul><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>典型應用領域</strong></p><ul><li><strong>湍流燃燒全過程仿真:</strong>CFDPro實現冷態、流動、點火、燃燒全過程的仿真分析;提供Cantera數據接口以復雜化學動力學計算。同時，可提供定制化解決方案，如低馬赫數大渦模擬、超大渦模擬等。
展開 燃氣輪機燃燒仿真詳解
燃燒室燃燒仿真面臨的困難主要在于：1）燃燒反應過程中化學組分多；2）模擬對象燃燒過程中長度尺度和時間尺度跨度范圍大；3）化學反應的高度非線性和溫度、反應物濃度的湍流脈動是耦合在一起的。
以碳氫燃料燃燒來說，反應中涉及的化學組分就多達上千種，為了在實際研發過程中模擬燃燒過程，必須有適當的簡化機理來滿足現有計算條件且盡可能準確的捕捉燃燒過程。一般地，燃燒室的特征長度在幾百毫米左右，但燃燒過程中最小的湍流特征長度只有幾十微米，相差千倍以上，為了精確模擬該過程，即使采用直接數值模擬（DNS）也是相當困難的，因為計算量驚人。
在實際燃燒室研發過程中，多采用大渦模擬（LES）或雷諾平均（RANS）的方式來解決以減少計算量，采用RANS的方式就不可避免的需要采用湍流模型，大渦模擬中也需采用亞格子模型，上述這些湍流模型對于燃燒過程中流動結構的發展、演化有重要的影響。
至于化學反應與組分濃度、溫度的湍流擾動的相互作用，需要采用燃燒模型來解決。根據燃燒過程中燃料和氧化劑的不同進入方式可以分為預混燃燒、非預混燃燒、部分預混燃燒，可以根據不同的燃燒方式選擇合適的燃燒模型。
也可根據化學反應速度分為快速反應的模型和有限反應速度的模型，若只考慮流場和溫度場，可以選用快速反應的模型，若還需考慮組分濃度分布，則應選擇有限反應速度的模型。如果燃料形態是液體，還需考慮液體的噴霧及蒸發過程。
此外，燃燒室燃燒過程中，產生的熱有一部分通過輻射的方式傳遞給火焰筒壁面，準確預測壁面溫度選用適當的輻射模型很重要。
上述簡要介紹了燃燒室數值模擬過程中相關的化學反應機理、湍流模型、燃燒模型、輻射模型。一般來說，上述模型都是通過計算域內的網格為基礎單元進行離散求解獲得相應的解，可以說網格是數值模擬的基礎，對模擬對象進行良好的網格劃分既基礎、又重要。
展開 CFD專欄丨Flow Simulator案例：航空發動機燃燒室一維仿真
通過一維仿真快速評估不同燃燒室長度對燃燒效率的影響，避免“過長導致壓損過大，過短導致燃燒不充分”的困境。</li><li>燃料分級設計。模擬主燃區與補燃區的燃料分配，平衡高功率工況的穩定性和低污染排放需求。</li><li>極端條件預測。在高空低氧條件下，預判燃燒室熄火風險并優化點火策略。</li></ol><p><br></p><p><strong>? 一維燃燒室仿真的優勢與局限</strong></p><p><br></p><p><strong>優勢</strong></p><ol><li>用“分段建?！贝鎻碗s的多維計算，每個控制體代表一個平均狀態的流動單元。計算速度比三維仿真快百倍以上，適合早期設計迭代。</li><li>系統級分析：可與整機性能模型（如壓氣機、渦輪）無縫耦合。</li><li>物理機制清晰：通過簡化模型揭示燃燒室宏觀規律（如“富油-貧油”燃燒策略的影響）。</li></ol><p><strong>局限</strong></p><ol><li>細節缺失：無法捕捉局部現象（如火焰穩定性、旋流渦結構）。</li><li>依賴經驗模型：燃燒速率、湍流混合等參數需依賴實驗或高維仿真校準。</li></ol><p><br></p><p>本期的FlowSimulator案例：航空發動機燃燒室一維仿真分享就到這里啦，下一期我們將分享更多實用功能，敬請期待。
展開 使用ANSYS 精確仿真燃燒動力學
使用ANSYS 精確仿真燃燒動力學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
【AICFD案例教程】錐形燃燒器燃燒仿真
AICFD是由天洑軟件自主研發的通用智能熱流體仿真軟件，用于高效解決能源動力、船舶海洋、電子設備和車輛運載等領域復雜的流動和傳熱問題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結果處理完整仿真分析流程，幫助工業企業建立設計、仿真和優化相結合的一體化流程，提高企業研發效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例仿真對象為某錐形燃燒器，在入口速度為60m/s時進行了燃燒的數值模擬。
2）網格
整體網格為非結構網格，網格數量3576。
圖1-1 網格模型
3）計算條件
入口速度：60 m/s；出口靜壓：101325Pa；湍流模型：Standard k-epsilon；介質：混合物。
二、網 格
1）新建工程
① 啟動AICFD 2023R2；
② 選擇 文件>新建，新建工程，選擇工程文件路徑，設置工程文件名，點擊“確定”。
圖2-1 AICFD窗口
圖2-2 新建工程
2）網格導入
單擊菜單欄 網格>導入網格，導入外部生成的計算域網格。
圖2-3 網格導入
3）網格質量檢查
單擊菜單欄 網格>網格質量，檢查網格質量。
圖2-4 網格質量檢查
三、求解設置
1）求解模型
雙擊 求解> 求解模型，設置物理模型。
展開 OpenFOAM燃燒建模：reactingFoam與XiFoam ￥16
- 希望從基礎仿真進階到燃燒建模的OpenFOAM使用者
- 希望學習CFD燃燒仿真實操與求解器配置的人員
- 本課程不適合完全無CFD及OpenFOAM基礎的純新手
技術分享︱基于非結構網格的仿真——太湖之光上的巨大挑戰
OpenFOAM風資源評估應用優化加速
燃燒仿真應用：
利用UNAT加速工具，單個開發者 2周內完成了15萬行某燃燒仿真程序優化，使得該程序最終在太湖之光上取得了整體5.4倍加速。由于性能提升，該軟件可使用10億級網格，在合理的時間內，進行航空發動機全環燃燒室高保真數值模擬。
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燃燒仿真應用優化加速
參考文獻：
[1] Vincent, P., Witherden, F., Vermeire, B., Park, J. S., & Iyer, A. (2016). Towards Green Aviation with Python at Petascale. SC16: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis. doi:10.1109/sc.2016.1
[2] Liu, H. , et al. "UNAT: UNstructured Acceleration Toolkit on SW26010 many-core processor." Engineering Computations: Int J for Computer-Aided Engineering (2020).
展開 
基于非結構網格的仿真——太湖之光上的巨大挑戰
OpenFOAM風資源評估應用優化加速
燃燒仿真應用：利用UNAT加速工具，單個開發者 2周內完成了15萬行某燃燒仿真程序優化，使得該程序最終在太湖之光上取得了整體5.4倍加速。由于性能提升，該軟件可使用10億級網格，在合理的時間內，進行航空發動機全環燃燒室高保真數值模擬。
燃燒仿真應用優化加速
參考文獻：
[1] Vincent, P., Witherden, F., Vermeire, B., Park, J. S., & Iyer, A. (2016). Towards Green Aviation with Python at Petascale. SC16: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis. doi:10.1109/sc.2016.1
[2] Liu, H. , et al. "UNAT: UNstructured Acceleration Toolkit on SW26010 many-core processor." Engineering Computations: Int J for Computer-Aided Engineering (2020).
END
十四五期間，工業數字化將是工業轉型升級的主路線?！吧窆し弧北帧八懔x能、協同創新”的理念，爭做“先進算力到仿真算能的轉換器”、“離散機理和垂直仿真場景的連接器”，助力我國工程仿真技術實現跨越發展，支撐重大裝備研制創新和工業設計研發數字化轉型。
展開 自主仿真 | 燃燒室PERA SIM PreCFD高級CFD網格劃分方法
一、問題描述
為了滿足航空發動機對高溫升、高熱容燃燒室的點火與穩定燃燒范圍、出口溫度分布系數、耗油率、火焰筒冷卻以及污染物與噪音排放等日益苛刻的要求，發展新的燃燒室設計技術，為先進航空發動機設計與研制提供有力的技術支持，是當前面臨的一項十分重要的任務。因此發展燃燒室數值分析技術，這對深入了解燃燒室內各工作過程、指導與優化燃燒室設計是至關重要，
網格劃分作為數值仿真的基礎十分重要，網格質量的好壞直接決定了仿真計算結果的準確性，本文以燃燒室模型為例，詳細介紹安世亞太自主開發的CFD前處理軟件PERA SIM PreCFD網格劃分流程。
二、網格流程劃分
1. 幾何模型導入
PERA SIM PreCFD的前處理接口可以導入多種CAD模型，本案例導入的是x_t格式的幾何文件。
圖1- 1導入模型的文件格式
導入的幾何文件是由一個固體零件組成的燃燒室模型，如圖所示。幾何在導入過程中會自動進行檢查，當前在目錄樹中geometry節點下顯示僅有double edges，沒有single edges，說明當前的零件幾何是封閉的實體。
圖1- 2幾何顯示
2. 幾何修復
PERA SIM PreCFD前處理模塊提供了多種工具可以對幾何模型進行修復。本案例中導入的幾何模型發現在其腹部存在兩個多余的面，選擇Geometry-Quick Repair在左下方的屬性欄中設置Stich參數，點擊Repair，程序自動根據容差進行模型修復，修復后的模型如下圖所示。
圖2-1模型修復
3. 抽取體
PERA SIM PreCFD前處理模塊提供了Find volumes功能，用于在幾何拓撲關系的基礎上自動尋找封閉的體積空間，用于體網格的劃分。
展開 【CAE案例】橄欖廢料燃燒鍋爐飛灰沉積的仿真模擬
數值模擬過程中，對實際物理模型進行了一定的簡化，并將整個橄欖油渣鍋爐劃分為兩個不同的計算域：
爐排區域：在此區域中焚燒橄欖油渣，考慮橄欖油渣的燃燒反應；
熔爐區域：在此區域中不計算橄欖油渣的燃燒反應，但會計算氣體之間的燃燒反應。
在整個橄欖油渣燃燒爐計算域中都將考慮不同組分的氣體因密度差異而產生的浮力驅動流。
爐排區域（左）和熔爐區域（右）
對于整個橄欖油渣燃燒爐的模擬通過以下步驟實現：
基于橄欖油渣的燃料特性，首先對爐排區域進行求解，以獲得此區域的初始溫度、速度、氣體組分和粒子組成；
將爐排區域的計算結果作為熔爐區域的一部分入口條件，在熔爐區域計算由橄欖油渣產生的可燃氣體的燃燒反應；
使用熔爐區域計算的結果重新計算步驟1，經過反復迭代，直到爐排區域的傳出輻射熱通量和熔爐區域的傳入輻射熱通量之間差距可以忽略為止；
通過步驟3獲取整個生物質燃燒爐的流場，根據橄欖油渣的燃料特性，在凍結的流場中注入一定量的具有相應體積和重量的拉格朗日粒子，模擬飛灰，在燃燒爐壁面上設置對飛灰的吸附沉積效果，實現對于橄欖油渣燃燒爐中的飛灰沉積過程。
03
仿真模擬
下圖展示了code_saturne仿真計算得出的在橄欖油渣鍋爐當中溫度場和速度場的云圖。
展開 基于FLUENT有限速率/渦流耗散模型仿真煤粉燃燒中的多焦化學反應 ￥299
在10米乘1米的二維管道煤炭燃燒，如圖1所示。由于對稱性，只建半寬度的模型。二維管道的入口被分成兩部分：管道中心附近的高速氣流以50米/秒的速度進入，跨度為0.125米；另一部分以每秒15米的速度流入，跨度為0.375米。來流都是1500k的空氣。煤顆粒以0.1 kg/s的質量流量(爐內總流量為0.2 kg/s)進入高速氣流中心附近的爐內。風道壁的恒溫為1200 K。根據入口尺寸和平均入口速度，雷諾數約為100,000，即流動是湍流。煤和載氣通過內環區進入燃燒室。熱的、旋轉的二次空氣通過外環區域進入。燃燒產物從壓力出口排出。
煤炭燃燒的化學反應式
煤炭顆粒以DPM離散相的方式導入模型，計算燃燒有限化學反應以及溫度場，空氣流場。
溫度場
煤炭顆粒分布
考慮輻射傳熱模型后的溫度場
收費文件列表
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