燃燒器燃燒仿真的案例
【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(fā)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(yè)企業(yè)建立設計、仿真和優(yōu)化相結合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)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 CFDPro發(fā)動機燃燒仿真 | 實現航空航天發(fā)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(tài)、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(fā)動機燃燒仿真，實現航空航天發(fā)動機內部燃燒過程的流體仿真
其中，CombustionPro為專業(yè)的發(fā)動機燃燒模擬模塊,可用于航空發(fā)動機、液體及固體發(fā)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(fā)動機內部過程。CombustionPro是基于實際發(fā)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(tài)、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(fā)：CFDPro采用Level Set界面追蹤方法，具有連續(xù)、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(fā)及技術服務的國家級高新技術企業(yè)，致力于打造好用、易用的國產流體仿真軟件。
展開 【AICFD教程】6分鐘學會錐形燃燒器燃燒模擬
1、案例背景
燃燒器常用在燃油、燃氣、煤粉燃燒等行業(yè)，通過本節(jié)仿真操作，可以看到燃燒器內燃料運動速度及溫度的分布，為燃燒器的結構設計提供參考依據。
本案例需要的輸入文件和參數信息如下表：
網格文件
Burner.msh
介質
混合物
湍流模型
Standard k-epsilon
邊界條件
入口速度：60m/s
出口靜壓：101325Pa
圖1 網格模型
2、網格處理
2.1 新建工程
a. 啟動AICFD 2024R1；
圖2 AICFD窗口
a. 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3 新建工程
2.2 網格導入
a. 單擊菜單欄 網格> 導入網格 ，導入體網格，讀取體網格。（點擊下載模型文件 ）
圖4 網格導入
這個網格模型是燃燒器內腔的一個切片，完整的燃燒器內腔是這樣的，燃料從中間進入，周圍噴出，因為模型中心對稱，所以我們只仿真這個切片就可以知道全局，這是仿真中簡化計算的常規(guī)處理方式。
圖5 切片仿真
3、求解設置
3.1 求解模型
a. 雙擊 求解> 求解模型，設置物理模型。時間選穩(wěn)態(tài)。流動選可壓，方法選湍流，其余默認。
圖6 模型設置
b. 材料是指燃燒器腔內燃燒過程涉及的所有物質。
展開 
流量傳感器在燃燒器控制中的應用
工業(yè)燃燒器是每條熱處理生產線的核心，最終產品質量主要取決于燃燒器的可靠性和性能。維護任務少、使用效率高、高水平的能源效率及與現有自動化系統(tǒng)的無縫集成是先進燃燒系統(tǒng)的主要要求。而在工業(yè)過程控制流量儀表的作用是對密封管道中的流體流量進行檢測，必要時還將流量測量儀表與調節(jié)儀表、執(zhí)行器等組成調節(jié)系統(tǒng)，將流量穩(wěn)定在合適的范圍，從而實現過程的穩(wěn)定性。
我們都知道流量 、壓力、溫度是檢測物體的三大參數 ， 被廣泛應用于測量中。隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展， 各類自動化控制系統(tǒng)對流量測量的要求日益提升， 流量儀表獲得了廣泛的應用 。下面工采網小編和大家一起看看流量傳感器在燃燒器控制中的相關應用解決方案。
現有燃燒器氣體流量不易掌控,使用不安全，使用流量控制閥可以有效的解決其問題使供氣流量穩(wěn)定,點火效率高且點火過程較安全.工采網推薦的美國Siargo MF5700系列便攜式氣體質量流量計 - MF5706。
MF5700系列便攜式氣體質量流量計是根據我公司自主研發(fā)的MEMS流量傳感芯片開發(fā)的一款應用范圍寬、低功耗、便攜式、帶顯示、能夠實現網絡化的計量儀表。該儀表適用于醫(yī)院臨床供氧的監(jiān)視和計量（即醫(yī)用氧氣表）和各種工業(yè)、商業(yè)應用。
美國Siargo MF5700系列便攜式氣體質量流量計 產品特點：
1. 傳感芯片采用熱質量流量計量，無需溫度壓力補償，保證了流量計的高精度計量
2. 靈敏度高，能夠對極小的始動流量就可以開始計量
3. 在單個芯片上實現了多傳感器集成，使其量程比達到了50:1甚至更高
4. 全量程高穩(wěn)定性、高精度和優(yōu)良的重復性
5. 支持多種氣體的測量，允許客戶對某些特殊氣體進行現場標定
6. 響應速度快
7.
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(fā)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(fā)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(fā)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(tài)是液體，還需考慮液體的噴霧及蒸發(fā)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 燃燒器的五大結構詳解
3、監(jiān)測系統(tǒng)
監(jiān)測系統(tǒng)的功能在于保證燃燒器安全的運行， 其主要部件有火焰監(jiān)測器、壓力監(jiān)測器、監(jiān)測溫度器等。
火焰監(jiān)測器：其主要作用是監(jiān)視火焰的形成狀況， 并產生信號報告程控器。火焰檢測器主要有三種：光敏電阻、紫外線 UV 電眼和電離電極。
A、光敏電阻：多用于輕油、重油燃燒器上，其功能和工作原理為：
光敏電阻和一個有三個觸點的火焰繼電器相連，光敏電阻的阻值隨器接收到的光的多少而變化，接收到的光越多，阻值就越低，當加在光敏電阻兩端的電壓一定時，電路中的電流就越高，當電流達到一定值時，火焰繼電器被激活，從而使燃燒器繼續(xù)向下工作。 當光敏電阻沒有感受到足夠的光線時，火焰繼電器不工作，燃燒器將停止工作。光敏電阻不適用于氣體燃燒器，因為氣體燃燒時火焰不夠亮。
B、電離電極：多用于燃氣燃燒器上。 程控器給點火變壓器輸入220V電壓，兩根輸出高壓線之一接地，另一根接到點火電極上，電極與大地之間放電產生電火花，點燃燃氣和空氣混合物，程控器給電離電極供電，如果沒有火焰，電極上的供電將停止，如果有火焰，燃氣被其自身的高溫電離，離子電流在電極、火焰和燃燒頭之間流動，離子電流被整流成直流，并通過接地的燃燒器外殼到達火焰繼電器使之工作，以保證燃燒器后序工作順利進行。如果電離電極發(fā)生接地現象，那么產生的電流是交流而非直流的，火焰繼電器將不工作，程控器鎖定。此外，電離電流和點火電流通過同樣的接地電路，因點火電流比電離電流強得多，如果兩種電流流向相反，電離電流將被點火電流阻擋，造成火焰形成后，燃燒器卻斷路了，這種缺陷可以通過點火變壓器反向輸入來補償，因為反接電線后，造成點火
變壓器的交流電方向旋轉 180°，產生的點火電流方向也旋轉 180°，結
果兩種電流方向一致，這樣上述缺陷也即克服。
展開 燃燒器模擬網格與案例 ￥9.9
燃燒器模擬網格與案例
燃燒器
概述
直流燃燒器
出口氣流是直流射流：擴散角小，射程遠
旋流燃燒器
出口為旋轉射流
物理模型
長方形燃燒器，有噴嘴，噴嘴為圓弧狀
3D模型
仿真模型
邊界條件
inlet
velocity inlet
nozzle
velocity inlet
wall
wall
out
pressure outlet
材料屬性
計算模型
k-e湍流模型
能量方程
啟動化學組分傳輸和反應模型
Species Transport
Eddy-Dissipation
求解方法
后處理
不同組分的質量分數分布
有cas 和 msh
dat 太大了，沒有上傳
展開 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。
建議在wifi環(huán)境下觀看
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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
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。
如何利用氧氣傳感器提高鍋爐燃燒效率
所有物質燃燒過程都需要燃料和氧氣的正確空燃比，不然不完全燃燒會造成燃料浪費、有毒物質排放增加和潛在損害，從而影響鍋爐系統(tǒng)的整體性能和運行成本之外還對環(huán)境和財務損失影響也是巨大的。下面工采網小編和大家一起看看如何利用氧氣傳感器提高鍋爐燃燒效率。
在大型工業(yè)和商業(yè)鍋爐和熔爐中燃料消耗的間接費用很高，為了看到投資回報并保持最低的運行成本因而運營必須保持在高效率。要知道完全燃燒需要理想的燃料空氣比，通過使用閉環(huán)反饋系統(tǒng)中的氧氣傳感器測量廢氣/煙道氣的輸出氧氣含量來優(yōu)化和維持該過程，該閉環(huán)反饋系統(tǒng)到鍋爐控制器以調節(jié)輸入混合。當供應的燃料質量可能變化時(即氣體來自不同來源)，這尤其有用。如果空氣流量和溫度足夠，燃料將釋放高水平的能量，同時廢碳分子被氧化形成低毒性的氣態(tài)化合物這可以通過使用能夠監(jiān)測從熔爐中釋放的氧氣含量的氧氣傳感器來測量。
工采網提供的SST氧氣傳感器能夠優(yōu)化生物質、煤炭、天然氣和燃油鍋爐系統(tǒng)的燃燒過程。如OXY-Flex氧氣分析儀通過測量煙氣中的含氧量并將數據反饋給鍋爐控制器，可以消除鍋爐系統(tǒng)中的低效因素。這使得能夠原位監(jiān)測燃燒鍋爐的效率，并調節(jié)燃料和空氣流量輸入比，以實時優(yōu)化燃燒。
值得注意的是普通溫度型氧氣分析儀ОXY-FLEX-X系列用來測量空氣或惰性氣體里氧氣濃度，氣體溫度范圍是-100到+250°℃;高溫系列氧氣分析儀OXY-FLEX-X-H系列是用來測量空氣或惰性氣體里氧氣濃度，溫度范圍是-100到+400℃(752°F)的最高工作溫度。它可以配置為三個不同的輸出測量范圍，可通過閉環(huán)系統(tǒng)經由4-20mA、0-10Vdc和RS232輸出進行通信。這種不消耗氧氣的傳感器使用壽命長達10年，這類產品特別適用于不易接觸到氣體的測量場合或封閉系統(tǒng)，如通風管道，煙道和容器里。
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(fā)動機對高溫升、高熱容燃燒室的點火與穩(wěn)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(fā)展新的燃燒室設計技術，為先進航空發(fā)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(fā)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(yōu)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(fā)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(jié)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(fā)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(qū)域：在此區(qū)域中焚燒橄欖油渣，考慮橄欖油渣的燃燒反應；
熔爐區(qū)域：在此區(qū)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(qū)域（左）和熔爐區(qū)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(qū)域進行求解，以獲得此區(qū)域的初始溫度、速度、氣體組分和粒子組成；
將爐排區(qū)域的計算結果作為熔爐區(qū)域的一部分入口條件，在熔爐區(qū)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(qū)域計算的結果重新計算步驟1，經過反復迭代，直到爐排區(qū)域的傳出輻射熱通量和熔爐區(qū)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 紫外線傳感器用于天然氣燃燒火焰探測
不完全燃燒可產生一氧化碳。
天然氣是存在于地下巖石儲集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱，比重約0.65，比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性。
天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水汽和少量一氧化碳及微量的稀有氣體，如氦和氬等。天然氣在送到最終用戶之前，為助于泄漏檢測，還要用硫醇、四氫噻吩等來給天然氣添加氣味。
火焰探測器（flame detector）是探測在物質燃燒時，產生煙霧和放出熱量的同時，也產生可見的或大氣中沒有的不可見的光輻射。它是用于響應火災的光特性，即探測火焰燃燒的光照強度和火焰的閃爍頻率的一種火災探測器。
最后推薦一款可以應用在天然氣燃燒火焰探測中的紫外線傳感器，由工采網從國外引進的紫外線傳感器 - GUVB-T11GD，該傳感器芯片大小0.4mm，TO 46封裝，使用鋁氮化鎵材料構成，裝有肖特基光電二極管，具有光伏模式操作，有良好的日盲, 高響應，低暗電流。廣泛應用于：紫外線強度檢測和控制，UV指數檢測。戶外檢測UV指數設備等，UV-B燈監(jiān)控，還可以用于紫外線消毒和UV固化，用來監(jiān)測紫外線強度。UV火焰探測器等。
展開 