罐式燃燒仿真分析的案例
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 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 【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 SimSolid在LNG罐式集裝箱結構強度分析中的應用
SimSolid在LNG罐式集裝箱結構強度分析中的應用.docx
SimSolid在LNG罐式集裝箱結構強度分析中的應用
張竹林
摘要：LNG罐式集裝箱在物流業得到了廣泛應用，其設計技術難度較高，需要滿足船級社認證，部分結構強度分析涉及到壓力容器規范。有限元分析方法是是一種有效的結構強度分析手段，有限元分析結果得到了船級社審核的認可。LNG罐式集裝箱有限元分析不僅存在尺寸大、網格多的問題，還存在梁單元、殼單元連接問題，在分析時需要付出較多的時間和精力處理網格和單元連接。采用SimSolid軟件能夠避免復雜、繁瑣的網格處理工作，帶來極高效率，有效節省分析時間。在LNG罐式集裝箱前期設計過程中能夠快速找出結構強度薄弱環節，及時進行修改。
1.分析依據
本計算旨在確定罐式集裝箱在各種工況下結構應力水平，以確定其是否符合《集裝箱檢驗規范》和IDMG CODE中有關要求。
本計算書的主要依據：
（1）《集裝箱檢驗規范》（中國船級社）（2016）；
（2）《國際海運危險貨物規則》（IDMG CODE 2016版）；
（3） JB/T4784-2007《低溫液體罐式集裝箱》；
（4） GB 150.1～150.4-2011 《壓力容器》；
（5） ISO1496-3：1995第四版；
（6）JB 4732-1995《鋼制壓力容器-分析設計標準》。
2.低溫液體罐式集裝箱結構應力判斷依據及模型
2.1 載荷分析依據
低溫液體罐式集裝箱的載荷有：重力、慣性力和罐體內壓等。
展開 
影響電纜成束燃燒 影響電纜成束燃燒試驗結果的原因分析與解決方案
因此，在我們看來，試驗結果的差異很大程度上由于火焰強度不同而導致的，但是試驗方法僅僅是提出了達到燃燒功率的必要基本要求，因此，對燃燒噴燈功率提供明確可行的測定或校準方法，是勢在必行的。
影響火焰強度的因素很大部分是由于環境條件的不同以及噴燈裝置未作統一的校準或標定。在GB/T 18380．31一2008《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗第31部分：垂直安裝的成束電線電纜火焰垂直蔓延試驗試驗裝置》標準中規定試驗的基準條件為20 ℃和100kPa (Ibar)，在此條件下空氣和丙烷的流速分別為：
空氣：（77，7 ± 4，8）L/min 丙烷：( )3，5 ± 0，5）L/min。其中，丙烷的純度不低于95％，只有在這種情況下，才認為系統能對每個燃燒器提供等價于〈20．5 ± 0，5〉kW的功率。我們分析，首先，溫度、大氣壓、丙烷純度都對最終產生的熱量大小有決定性影響。在現有的試驗條件下，很多廠家，包括很多試驗室，都不可能單純的依靠上述的條件，來使每個燃燒器提供等價的熱量。由于成束燃燒試驗裝置配備的是轉子流量計，大多數轉子流量計被設計為在標準大氣溫度和壓力下，即20 ℃和Ibar,指示體積流速。
展開 燃氣輪機燃燒仿真詳解
燃氣輪機燃燒室內部燃燒過程包含湍流、燃油霧化蒸發和混合、化學反應、燃氣的輻射和對流、傳熱傳質等多種現象，并且這些現象中，有的是相互耦合、相互作用的。
早期，燃燒室的設計主要依靠大量的試驗和經驗積累，并在此基礎上發展了一維半經驗和半分析的燃燒室設計方法。這種計算方法是適用和可靠的，但是需要較長的研制時間、較多的研制經費。
隨著計算機、并行計算、計算流體力學（CFD）及計算燃燒學（CCD）等不斷發展進步，使得模擬燃氣輪機燃燒室內部燃燒過程成為可能。即便在現有條件下，通過測量的方法，也難以獲得燃氣輪機燃燒室內部的流動、溫度、組分等詳細分布的情況，數值模擬可以部分彌補上述不足。
雖然燃燒室內部流動非常復雜且伴隨著化學反應、精確模擬非常困難，但仍然希望數值模擬能夠部分替代試驗，通過燃燒室的數值模擬，為燃燒室設計提供參考依據。
目前國內燃燒室設計已經達到經驗分析、試驗驗證和計算分析相結合的程度，并向著計算分析為主，試驗驗證為輔的方向發展。
現在，計算已成為燃燒室設計不可缺少的一部分。在整個燃燒室研發的過程中，通過試驗和CFD模擬相結合的方式，首先采用數值模擬對初步設計方案進行篩選、分析，發現存在的問題并提出相應的改進措施進行優化，然后再進行試驗，從而達到節約研制經費、縮短研制周期之目的。
國外多家著名的燃氣輪機公司在研發過程中非常重視燃燒過程模擬并且發展了他們自己的模擬工具。近二十年來，用于流動、傳熱、燃燒數值模擬的商用軟件也有了巨大的發展，比如PHOENICS，CFX，FLUENT，STAR-CD，FLOW-3D等。這些商用CFD軟件的出現，更加快速、廣泛的推進了燃燒室研發人員通過商用軟件來進行燃燒室燃燒過程數值模擬，加速燃燒室的研發過程和節約研發經費。
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
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
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
橄欖油渣可用于生物質鍋爐的燃燒發電，功率可達2 MWe 至 25 MWe，是優秀的可再生能源。但由于橄欖油渣在燃燒時會產生大量灰燼，這些生物質鍋爐在工作一定時間后需要熄火停工，以清除管道上的污垢沉積物以及爐排拱頂上沉積的飛灰，防止沉積物影響傳熱和流動，降低鍋爐效率，避免引起事故造成危險。
海
斯坦普正在開發的生物質鍋爐
鍋爐管道上的污垢沉積物
目前對于生物質鍋爐中的飛灰沉積問題，解決方法以定期清理維護為主，但飛灰沉積對鍋爐內的傳熱特性和工作穩定性的影響卻很難評估。因此，海斯坦普通過使用Code Saturne計算流體力學軟件，將流體力學仿真與其正在開發的生物質鍋爐項目結合起來，運用CFD分析的方法，模擬其內部流體的流動狀態以及傳熱特性，根據仿真結果在設計階段優化生物質鍋爐設計，預測飛灰的產生和飛灰對于鍋爐性能的影響，以最大限度地提高鍋爐的工作效率，并且根據仿真模擬的結果相應地調整運維策略，使得經濟效益最大化。
02
模型建立
海斯坦普公司使用code_saturne 對現有投入使用的50MWt 生物質鍋爐進行了CFD數值模擬，模擬中考慮了燃燒反應、輻射傳熱、湍流的效應，并使用拉格朗日粒子方法模擬飛灰的沉積。
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“分段建模”代替復雜的多維計算，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 催化燃燒日常檢查和故障分析?
6、點火不成功
打開燃燒控制柜，按燃燒控制器復位鍵，重新點火。如重復多次，燃燒器仍不能點火，則按下列途徑查找原因：
①觀察燃燒控制器各小燈的閉合，根據其提示，分析無故障原因。
②檢查伺服電機是否正常。連桿是否松動。燃氣平衡閥是否在適當位置。
③檢查點火電磁閥是否故障。
④檢查點火管路是否開啟，壓力是否正常（減壓閥后壓力1-2KPa左右）。
⑤主減壓閥前壓力20-50kPa及減壓閥后壓力(5-7kPa)是否正常。若減壓閥后壓力不正常則調節減壓閥或更換減壓閥。
⑥擦拭點火器、及火檢頭部后再試。
⑦檢查高壓點火器是否打火。
⑧火焰檢測器是否故障。
⑨檢查燃燒風機供風是否正常是否運轉正常。
⑩火檢冷卻風是否過大，關小再試；火檢冷卻風是否關閉，如關閉，可能導致火檢端部溫度超過65℃，火檢自動保護動作導致點火失敗。
7、燃燒器突然熄火
打開燃燒控制柜，按燃燒控制器復位鍵，重新啟動燃燒器。如重復多次，燃燒器仍不能正常運行，則按下列途徑查找原因：
①減壓閥前壓力（20-50kPa）及減壓閥后壓力（5-7kPa ）是否正常。若減壓閥后壓力不正常則調節減壓閥或更換減壓閥。
②檢查伺服電機是否正常。連桿是否松動。燃氣平衡閥是否在適當位置。
③檢查助燃風機壓力開關是否動作。
④檢查火檢有無問題。
⑤高溫限制器有無動作。
⑥火檢冷卻風是否過大，導致小火時熄滅，關小點火再試；火檢冷卻風是否關閉，如關閉，可能導致火檢端部溫度超過65℃，火檢自動保護動作導致點火失敗。
8、排氣超溫上限
RTO設定溫度 356℃，此時RTO催化燃燒設備報警并自動故障停車。可對照現場溫度表，先判斷排氣熱電偶有無問題。如現場溫度表顯示未超溫則更換熱電偶，重新啟動RTO催化燃燒系統。
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
展開 阻燃電纜材料燃燒和阻燃特性分析
以及相關的煙生成速率峰值，其能夠表明材料在單位時間內產生的煙量最大值，也是衡量材料的生煙特性的重要指標
因此，對于材料燃燒引發的火災危害程度的火災逃逸指數為引燃時間與釋熱速率峰值的比值，這個比值越大，說明在遇到材料引起的火災所造成的危害越小。
（三） 垂直燃燒性能
垂直燃燒試驗只是其中的一個項目而已，反映電線的燃燒等級，參考相應的標準來看是不是需要做垂直燃燒試驗。無鹵電線的主要指標是燃燒后煙霧鹵素含量及煙密度等指標以
（四） 氧指數
普遍情況下，氧指數法和垂直燃燒并未呈現出一致性，但在有協效劑阻燃體系中，由于燃燒過程的復雜性，因此必須將氧指數和阻燃等級結合起來對材料的阻燃性進行評定，否則會引起較大的誤差。但在其他有效實驗過程中顯示，垂直燃燒阻燃與火災逃逸指數可能有較大的相關性，垂直燃燒阻燃級別較高的材料試樣中，其火災逃逸指數也相對較大
（五） 熱重分析
傳統材料在進行熱重分析中具有受熱均勻且升溫速度較低的特性，但在實際火災中，材料普遍呈單項受熱，造成升溫率較高，不能準確反應燃燒過程中材料的燃燒性和阻燃性。但可以通過熱重分析來對阻燃材料的配方進行篩選和阻燃機理進行研究[2從各類實驗過程中能夠顯示出，氧指數與試樣失重50％時的溫度呈一致的變化，當試樣在最高氧指數時，同樣呈最高試樣失重50％時的溫度。
三、阻燃特性分析
阻燃性能各項參數之間存在著一定相關性，氧指數是評定符合材料阻燃性常用的參數，氧指數與試樣失重50％時的溫度、引燃時間、火災逃逸指數呈正相關；氧指數與總余焰時間、釋熱速率峰值、總放熱量呈負相關。且相關系數的絕對值普遍大于0．7，顯著性水平普遍不超過0．04，表明氧指數和大多數參數在表征材料阻燃性能上具有較好的一致性。
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