本案例利用Fluent中的层流有限速率模型解决甲烷在铂表面催化燃烧问题。

在本教程中，甲烷、氢气和空气混合物的催化燃烧是在加热的圆柱形通道的铂壁上进行的。采用二维轴对称求解器对圆柱通道进行建模。两CHEMKIN机制文件是用来解决这个问题： 
一个只有气体物种的定义，另一个有表面物种的定义和表面反应。在这个问题中没有考虑体积反应。圆形通道有三个部分：入口、催化和出口。催化反应发生在催化段的壁面上。

• 准备网格文件及化学反应机理文件test.msh、 gas chem.che及 surf chem.che

• 以2D，Double Precision模式启动Fluent

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

• 双击模型树节点General，右侧面板设置Axisymmetric

• 点击Check按钮检查网格，确保没有负网格

1、导入机理文件

• 利用菜单File → Import → CHEMKIN Mechanism...

2、Species模型设置

• 双击模型树节点Models > Species，打开组分输运模型设置对话框，如下图所示

• 激活Species Transport，选择Volumetric及Wall Surface

• 激活选项Heat of Surface Reactors

• 点击OK按钮关闭对话框

• 鼠标双击模型树节点Materials > Mixture > chemkin-import，弹出材料设置对话框

• 点击Mechanism右侧的Edit...按钮弹出机理设置对话框

• 点击Define...按钮弹出沉积相设置对话框

• 设置pt(s)为1，其他均为0，点击Apply及Close按钮确认参数设置并关闭对话框

• 材料属性设置对话框中设置Mass Diffusivity为kinetic-theory，其他参数保持默认设置

1、inlet设置

• 设置Velocity Magnitude为0.8 m/s

• 设置Temperature为300K

• 设置Species如下图所示

2、wall边界设置

• Thermal标签页中设置Temperature为1290 K

• Species标签页中激活Reaction，并设置Reaction Mechanism为mechanism-1

其他边界保持默认设置。

• 双击模型树节点Solution > Initialization，右侧面板点击按钮Initialize进行初始化

• 点击按钮Solution > Run Calculation，右侧面板设置Number of Iteration为200，点击按钮Calculate进行计算

大约计算80步计算达到收敛。

计算完毕后可取消残差监测。

• 监测出口outlet的Mass fraction of co2

• 继续计算1400步

• 温度分布

• ch4质量分数

• h2质量分数

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本篇文章来源于微信公众号: CFD之道