【Fluent实例】液体燃烧

本案例利用Fluent中的混合分数/PDF平衡化学模型模拟液体燃料的蒸发及燃烧过程。

案例涉及的内容包括：

• 准备液体燃料燃烧的概率密度函数文件

• 定义PDF化学反应模拟所需的各种参数

• 利用DPM模型定义液滴的蒸发过程

1 问题描述

计算模型如下图所示。戊烷（C5H12）燃料以液体喷雾的形式进入到计算区域中，空气流速1 m/s，温度650 K。通道壁面为恒温1200 K。计算模型长度1 m，高度1 m。根据入口条件估算雷诺数为100000，流动状态为湍流流动。戊烷蒸发后以气相形式燃烧，假设戊烷液滴直径为100 微米，注入温度为300 K，且以通道中轴线为对称轴呈30°半锥角喷入计算区域。液体燃料注入的质量流量为0.004 kg/s。

2 启动Fluent进行计算

• 以2D、Double Precision方式启动Fluent

• 利用菜单File → Read → Mesh读入网格文件lfuel.msh

3 Models设置

• 右键选择模型树节点Models > Energy，点击弹出菜单项On激活能量方程

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

4 设置组分输运模型

• 双击模型树节点Models > Species，弹出设置对话框，如下图所示激活选项Non-Premixed Combustion，按图中顺序设置Chemistry标签页

• 切换至Boundary标签页，按图中顺序设置组分

• 切换至Table标签页，如下图所示设置参数，点击按钮Calculate PDF Table创建PDF文件

• 利用菜单File → Write → PDF…保存pdf文件为ifuel.pdf

5 定义离散相

• 双击模型树节点Models > Discrete Phase Model，弹出如下图所示对话框，按图中参数进行设置，点击按钮Injections…进入入射器设置对话框

• 点击Create按钮创建入射器

• 如下图所示，设置入射器参数

• 如下图所示，设置液滴在湍流作用下的运动行为

6 Materials设置

• 鼠标双击模型树节点Materials > Droplet Particle > n-pentane-liquid，弹出设置对话框，如下图所示设置材料属性

设置参数如下表所示。

7 Boundary Conditions设置

1、velocity-inlet-7边界设置

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > velocity-inlet-7，弹出设置对话框，如下图所示，设置Velocity Specification为Magnitude and Direction，设置Velocity Magnitude为1 m/s，设置X-Component of Flow Direction为1

• 指定湍流强度为10%，水力直径为2 m

• 切换至Thermal标签页，设置Temperature为650 K

2、pressure-outlet-5设置

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > pressure-outlet-5，弹出如下图所示对话框，按图中参数进行设置

• 切换至Thermal标签页，设置Backflow Total Temperature为1800 k

• 进入Species标签页，设置Mean Mixture Fraction为0

3、wall-6设置

• 双击模型树节点Boundary Conditions > wall-6，如下图所示，设置该壁面温度为1200 K

8 初始化计算

• 鼠标右键点击模型树节点Initialization，选择弹出菜单项Initialize进行初始化

9 迭代参数设置

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置Number of Iterations为2000，点击按钮Calculate进行计算

10 计算结果

• 温度分布

• 平均混合分数

• 颗粒轨迹

链接：

https://pan.baidu.com/s/1DnYyactBcL0-Nbw-TSGTdw 

提取码：x5su

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道