计算流体力学作业FLUENT模拟燃烧
组分传输与气体燃烧
问题描述：长为2m直径为的圆筒形燃烧器结构如图    1所示，燃烧筒壁上嵌有三块厚
为m，高m的薄板，以利于甲烷与空气的混合。燃烧火焰为湍流扩散火焰。在燃烧器中心 有一个直径为 m、长为m、壁厚为m的小喷嘴，甲烷以60 m/s的速度从小喷嘴注入燃烧器。 空气从喷嘴周围以 m/s的速度进入燃烧器。总当量比大约是（甲烷含量超过空气约 28%）,甲 烷气体在燃烧器中高速流动，    并与低速流动的空气混合，    基于甲烷喷嘴直径的雷诺数约为X
103。
假定燃料完全燃烧并转换为：CH4+2OU CG+2H0
反应过程是通过化学计量系数、形成焓和控制化学反应率的相应参数来定义的。利用
FLUENT的 finite-rate    化学反应模型对一个圆筒形燃烧器内的甲烷和空气的混合物的流动
和燃烧过程进行研究。
1、    建立物理模型，选择材料属性，定义带化学组分混合与反应的湍流流动边界条件
2、    使用非耦合求解器求解燃烧问题
3、    对燃烧组分的比热分别为常量和变量的情况进行计算，并比较其结果
4、    利用分布云图检查反应流的计算结果
5、    预测热力型和快速型的 NQ含量
6、    使用场函数计算器进行 NO含量计算
一、利用GAMBIT建立计算模型
第1步启动GAMBIT建立基本结构
分析：圆筒燃烧器是一个轴对称的结构，    可简化为二维流动， 故只要建立轴对称面上的
(1)建立新文件夹
在F盘根目录下建立一个名为 combustion的文件夹。
⑵启动GAMBIT
(3)创建对称轴
1创建两端点。A(0,0,0) ，B(2,0,0)
2将两端点连成线
⑷ 创建小喷嘴及空气进口边界
1创建C、D E、F、G点
C
D
E
F
G
x
0
0
0
y
2连接 AC CD DE DF FG
(5)创建燃烧筒壁面、隔板和出口
1创建H、I、J、K、L、M N点(reaction diffusiony轴为，z轴为0)
H
I
J
K
L
M
N
x
2将H、I、J、K、L、M N向丫轴负方向复制，距离为板高度。
3连接 GH、HO、OP、PI 、IJ 、JQ、QR、RK、KL、LS、ST、TM、MN、NB。 （6） 创建流域
将以上闭合线段创建为面。
第 2 步 对空气进口边界进行网格划分
（1）    划分甲烷进口边界为等距网格
1点击 Edges 右侧黄区域
2按下Shift+鼠标左键，点击AC线段
3Type选 Successive Ratio,Radio 选 1
4在 Spacing 下面白区域右侧下拉列表中选择 Interval count
5在 Spacing 下面白区域内填入网格的个数 5
6保留其他默认设置，点击 APPLY
（2）    划分空气入口边界为不等距网格
1选择FG线时，若线段方向由F指向G,则按住Shift键，用鼠标中 键点击FG线段，使线段方向由G指向F。
2在 Type 项选择 Exponet
3在 Ratio 项输入
4Spacing 选择 Interval size 并输入
5点击APPLY
（3）    划分小喷嘴壁面为等距网格
1把CD EF线段划分为网格数为4的等距网格
2把DE线段划分为网格数为3的等距网格
（4）    划分燃烧器出口边界为等距网格
把燃烧器出口边界BN划分为35个等距离网格。
（5）    划分燃烧器壁面为网格
燃烧器壁面由GH IJ、KL、MN组成
1在Edges项选择GH IJ、KL、MN
2在 Type 项选择 Bi-exponent, 在 Ratio 项输入
3在 Spacing 项选择 Interval count ，并输入 62
4Apply
6） 对壁筒上的三个隔板进行网格划分
1把六个竖直边HO IP、JQ KQ LS MT分别划分为10个等距网格
2把三个横边OPQRS分别化为2个等距网格
7） 对整个计算域进行面网格划分
1点击 Face 右侧黄区域
2按下 Shift+ 鼠标左键，点击面上的边线
3在 Elements 选择 Quad
4在 Type 项选择 Pave
5在 Spacing 项选择 Interval size, 并输入网格间距
6Apply
第 3 步 设置边界类型并输出文件
（1） 设置甲烷速度入口边界
1在 Action 项为 Add
2在Name项填入边界名in let-fuel
3在 Type 项选择 WELOCITY_INLET
4点击Edges右侧黄区域
5按住Shift键点击AC线段
6Apply
（ 2） 设置空气速度入口边界
1在Name项填入边界名in let-air
2在 Type 项选择 WELOCITY_INLET
3在Edges项选择FG线段
4Apply
（ 3） 设置压力出流边界
1在 Name 项填入边界名 outlet
2在 Type 项选择 PRESSURE_OUT
3在Edges项选择BN线段
4Apply
（ 4） 设置对称轴边界
1在Name项填入边界名axis
2在 Type 项选择 axis
3在Edges项选择AB线段
4Apply
（ 5） 设置小喷嘴的边界类型
1在Name项填入边界名zozzle
2在 Type 下选择 WALL
3在Edges项选择CD DE EF
4点击 apply
（ 6） 输出网格文件
1在 File Name 项确认文件名
2选择 Export 2-D（X-Y）Mesh
3Apply
利用FLENT-2d求解器进行模拟计算
第1步启动FLENT-2d求解器，读入网格文件
（1）    启动FLUENT-2C求解器
（2）    读入网格文件
（ 3 ） 检查网格
（ 4） 网格信息
5) 网格长度单位设置
(6)显示网格
第 2 步 设置求解模型
( 1) 设置求解器
1在 Solver 项选择 Segregated

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