涡破碎：煤燃烧
煤粉燃烧仍然是全球主要的初级能量转换机制之一。
本教程将模拟轴对称煤燃烧器中煤颗粒的流动和燃烧。煤炉通常用于供热以用于特定用途。因此，模拟温度并监视出口处的任何不完全燃烧的产物（如碳颗粒或一氧化碳气体）非常有用。由于煤通常含有硫杂质，因此谨慎的做法是监视二氧化硫排放（一种污染物，酸雨的重要成因）。
煤颗粒以 速度和 温度与传输空气一起进入计算域。在不同的边界，燃烧空气流入被指定为具有旋流 的速度分布 。
下图显示煤燃烧器的几何：
最初，燃烧室充满了温度为 的热气。在煤颗粒喷射到燃烧器时，煤颗粒脱挥以形成可燃气体燃料。煤颗粒周围的高初始温度会确保脱挥开始，还会点燃气相燃烧。
拉格朗日多相流模型用于模拟固体煤颗粒的离散相，辐射模型用于模拟系统内的辐射热传递。
要在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置煤燃烧模拟，需要以下信息：
- 煤样本的近似和最终分析
- 煤样本的热值 (LCV)
- 煤的比热
- 煤的颗粒密度
在颗粒相中，多组分煤颗粒包含四个组分：原煤、焦炭、灰和水分（水）。这些组分的确切成分取决于煤的近似分析。喷射后通过域时，煤颗粒要经历多个过程。Simcenter STAR-CCM+ 提供了以下模型来描述每个过程：
- 煤中水分含量的蒸发通过煤水分蒸发模型进行建模
- 煤挥发分产生通过煤脱挥模型进行建模
- 剩余焦炭的氧化通过焦炭氧化模型进行建模
煤水分蒸发模型基于准稳态蒸发过程，在此过程中，蒸发的驱动力是与使用 Ranz-Marshall 相关关系的汽-液平衡的偏差。
因煤脱挥模型而释放为气相的煤挥发分与周围的气体混合，经历氧化过程。气相燃烧反应包含两个步骤：
要正确定义气相反应，需要煤挥发分成分，它基于近似分析和最终分析以及煤挥发比热计算得出。