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【燃烧案例】11:烟灰模拟

内容纲要

污染物浓度预测是燃烧系统设计和运行中的一项重要要求。模型污染物一般有三种类型:氧化氮(氮氧化物)、硫氧化物(硫氧化物)和烟灰。

烟灰是一个统称,指碳氢化合物燃烧不完全产生的黑色不纯碳颗粒。本案例模拟烟灰形成过程。Fluent中有三种模型可用于预测燃烧系统中的烟灰浓度:

  • 单步(Khan及Greeve)模型,其中ANSYS FLUENT基于简单的经验函数预测烟尘形成率。

  • 两步(Tesner)模型,在ANSYS Fluent预测核颗粒的形成,而烟灰在核颗粒上形成。

  • Moss-Brookes烟灰模型解决输运方程,求解烟灰质量分数和颗粒数密度 

单步和两步模型的精度有限,Moss-Brookes模型具有比其他两种模型更准确。在本案例中,利用非预混模型获取收敛解,之后利用Moss-Brookes模型预测烟灰生成。

1

问题描述

Moss Brookes模型是一种比单步(Khan及Greeve)和两步(tesner)模型更精确的模型。本案例利用非预混模型计算燃烧,之后采用Moss-Brookes模型模拟烟灰生成。案例计算模型如下图所示。 

2

Fluent设置

本案例的计算从非预混燃烧计算的结果文件开始。

2.1 准备工作
  • 准备case与data文件(brookes ch4.cas.gz及brookes ch4.dat.gz),PDF及flamelet文件(brookes ch4.pdf及flamelet.fla)及ray文件brookes ch4.ray

  • 2DDouble Precision启动Fluent

2.2 打开case文件
  • 利用菜单File → Read → Case & Data...读取文件

  • 利用File → Read → DTRM Rays...读取ray文件

ray文件是DTRM辐射模型生成的光线文件,用于辐射计算,该文件的生成非常消耗计算资源

  • 查看温度分布 

  • 查看h2o组分分布 

2.3 设置moss-brookes模型
  • 双击模型树节点Models > Species > Soot打开烟灰设置对话框 

2.4 Boudnary Conditions设置

1、inlet-air设置 

2、inelt-fuel设置 

2.5 Controls设置
  • 设置soot亚松弛因子为0.9 

  • 设置Equations 

2.6 计算

设置计算300步。 

3

计算结果

查看烟灰分布。 


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