本算例演示利用Fluent中的部分预混燃烧模型计算燃烧器内的燃烧状态。

1 问题描述

算例模型如下图所示。燃烧器包括两个入口，其中一个入口全为空气，另一个入口为甲烷与空气的混合物。空气入口温度650 K，流速10 m/s沿轴向流入；混合物入口温度300 K， 轴向流速50 m/s，旋转方向流速30 m/s，混合物中甲烷质量分数0.0453。计算区域边界如下图所示。

2 Fluent设置

• 以2D、Double Precision方式启动Fluent
• 利用File → Read → Mesh…读取计算网格par-premixed.msh

2.1 General设置

• 进入General面板，点击Scale… 按钮
• 进入Scale Mesh对话框，如下所示缩放几何

• 激活选项Axisymmetric Swirl

注：Axisymmetric与Axisymmetric Swirl的区别在于Axisymmetric Swirl可以考虑区域沿旋转轴旋转。

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2.2 Models设置

• 采用SST k-omega湍流模型

• 打开Species Model对话框，在Chemistry标签页进行如下图所示设置
• 激活选项Partially Premixed Combustion
• 选择选项Chemical Equilibrium
• 选项选择Adiabatic
• 指定参数Fuel Stream Rich Flammability Limit为1

• 进入Boundary 标签页
• 指定燃料列中ch4 为0.0453，n2为0.7283，o2为0.2264
• 指定Oxid的温度为650 K
• 其他参数保持默认设置

• 进入Table标签页，采用默认参数设置，点击按钮Calculate PDF Table创建PDF表

• 其他参数保持默认设置，点击OK按钮关闭对话框

2.3 边界条件设置

1、air边界

• 进入Momentum标签页
• 指定Axis-Velocity为10 m/s
• 指定Specification Method 为Intensity and Hydraulic Diameter
• 指定Turbulent Intensity 为10，指定Hydraulic Diameter为0.0254 m
• 其他参数保持默认设置，点击OK 按钮关闭对话框

2、air-fuel边界

• 进入Momentum标签页
• 指定Axial-Velocity为50 m/s， 指定Swirl-Velocity 为30 m/s ，其他参数如下图所示设置

• 进入Species 标签页
• 指定Mean Mixture Fraction 为1
• 点击Apply 及Close 按钮确认并关闭对话框

3、outlet边界

• 指定Backflow Progress Variable 为1
• 点击Apply 及Close 按钮确认并关闭对话框

2.4 Controls设置

• 进入Equations 对话框，取消选择Premixed Combustion及Pdf

注：先进行冷态场计算。

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2.5 初始化设置

• 选择Hybrid Initialization 进行初始化计算

2.6 迭代计算

• 设置迭代1000 次

2.7 标记区域

• 如下图所示标记一个矩形区域

2.8 Patch区域

• 如下图所示Patch标记区域的进程标量为0

2.9 启用方程

• 如下图所示进入Equations对话框选择所有的方程

2.10 迭代计算

• 设置迭代1000 次

3 计算结果

• 甲烷质量分数

• 进程变量分布

• 温度分布

相关文件：

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