验证利用Fluent的组分输运模型计算两种不同组分混合问题。

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案例概况

求解器：ANSYS Fluent

物理模型：Multi-Species flow, turbulent, jet mixing

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案例描述

本案例要计算的问题如图所示，丙烷及空气以不同的速度从同心入口进入计算区域，计算并验证轴心上丙烷速度分布。案例采用轴对称建模，只考虑一半几何。

验证利用Fluent的组分输运模型计算两种不同组分混合问题。

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Fluent设置

案例采用稳态计算，涉及到的组分包括丙烷、氧气和氮气，不考虑化学反应。

• 以2D、Double Precision启动Fluent

• 利用菜单File → Read → Case...打开VMFL014_san_jet.cas

注：本案例几何模型及网格划分都很简单，因此略去创建过程。

计算采用为2D轴对称模型，模型如图所示。

入口位置局部如下图所示。

3.1 General设置

• 双击模型树节点General，右侧面板选择选项Axisymmetric

3.2 Models设置

• 右键选择模型树节点Models > Viscous，点击弹出菜单项model → Realizable k-epsilon

注：Realizable k-epsilon湍流模型非常适合于模拟湍动射流。

• 鼠标双击模型树节点Models > Species，弹出设置对话框，激活选项Species Transport，采用默认设置，点击OK按钮关闭对话框

3.3 Materials设置

• 从Fluent材料库中添加组分C3H8、N2以及O2，如下图所示

• 右键选择模型树节点Materials > Mixture > mixture-template ，点击弹出菜单项Edit...

• 参数设置如下图所示，点击Mixture Sprecies右侧按钮Edit...弹出设置对话框

• 添加组分o2、c3h8及n2，确保n2位于列表最下方

3.4 Profile文件

• 利用菜单File → Read → Profile...读取文件VMFL014_san_jet.set.prof

TUI窗口出现如下提示表示文件读取成功。

3.5 Boundary Conditions

1、velocity-inlet-7

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > velocity-inlet-7，如下图所示设置其速度

• 切换至Thermal标签页，设置温度为300K

• 切换至Species标签页，设置C3H8质量分数为1

2、velocity-inlet-8

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > velocity-inlet-8，如下图所示设置其速度为9.2 m/s**

• 切换至Thermal标签页，设置温度为300K

• 切换至Species标签页，设置O2质量分数为0.23

注：这里设置o2质量分数为0.23，同时意味着n2质量分数为0.77

3、outflow-6

采用默认设置。

3.6 Initialization

• 右键选择模型树节点Initialization，选择弹出菜单项Initialize进行初始化

3.7 Run Calculation

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置Number of Iterations为1000

• 点击按钮Calculate开始计算

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计算结果

• 查看速度分布如下图所示

• 输出axis上的c3h8质量分数，并与实验值进行比较

• 计算值与实验中比较结果如下图所示。

可以看出计算结果与实验值吻合较好。

文件下载：

https://pan.baidu.com/s/1c_TkDNINpARvwO9uJ7Pi7A 

密码: 9vk5

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道