拟序火焰模型参考

拟序火焰模型是一种火焰定位模型,可以与任何小火焰燃烧模型(化学平衡、稳态层流小火焰或小火焰生成流形)结合使用。

在此模型中,网格上的火焰面积密度和过程变量通过传输方程进行追踪。平均组分浓度来自基础燃烧模型(化学平衡、稳态层流小火焰或小火焰生成流形)。还将对平均焓传输方程进行求解。已知平均焓和组分浓度之后,可以计算得出平均温度、密度和粘度。

表 1. 拟序火焰模型参考
理论 请参见火焰传播。
提供方式
  • 使用 FGM 模型时:[物理连续体] > 模型 > 过程变量源
  • 使用化学平衡或 SLF 模型时:[物理连续体] > 模型 > 火焰传播
节点路径示例 连续体 > 物理 1 > 模型 > 拟序火焰模型 (CFM)
要求
  • 材料:多组分气体
  • 反应期:反应
  • 反应流体模型:小火焰
然后,需要设置以下任一项:
    • 小火焰模型:小火焰生成流形 (FGM)
    • 小火焰模型:化学平衡或稳态层流小火焰
    • 火焰类型:部分预混火焰
属性 关键属性为系数 α 、 β 、 a 和 B 。

请参见拟序火焰模型 (CFM) 属性。

激活 模型控制(子节点) 层流火焰速度
初始条件
  • 火焰面积密度
  • 过程变量
请参见初始条件。
边界输入
  • 火焰面积密度
  • 过程变量
请参见边界设置。
区域设置 激活反应选项。请参见区域设置。
其他连续体节点 点火器节点提供了右键单击选项,用于创建 Flame Area Density Ignitor(火焰面积密度点火器)。请参见点火器。
求解器 使用 FGM 模型时,请参见 FGM 燃烧。

使用化学平衡或 SLF 模型时,

CFM 燃烧求解器已激活。请参见 CFM 燃烧求解器属性。
监视器
  • Fad:火焰面积密度
  • ProgVarCFM:Progress Variable CFM(过程变量 CFM)
场函数
  • 火焰面积密度
  • 过程变量
  • 过程变量方差
  • Unnormalized Progress Variable CFM(非标准化过程变量 CFM)
  • 非标准化过程变量方差
请参见场函数。

拟序火焰模型 (CFM) 属性

对流
设置 Simcenter STAR-CCM+ 用于计算适当传输方程中网格单元面上的对流通量的离散格式。有关更多信息,请参见“对流项”的相关主题:
  • 一阶:一阶迎风格式。此格式根据流向按上游或下游质量流率来比例缩放传输物理量。仅当高阶格式无法给出收敛或要在切换到高阶格式之前获得初始求解时,才使用此格式。
  • 二阶:二阶迎风格式。此格式引入了在上游或下游面的任一侧上对网格单元值求线性插值。使用此格式会导致降低收敛属性,但提供的精度与一阶格式相同甚至更高。
二阶梯度
Simcenter STAR-CCM+ 流动求解器中有两个二阶梯度源:
  • 用于扩散的边界二阶梯度
  • 网格单元面上的内部二阶梯度

使用此属性可控制求解器中要包括哪些梯度。打开时将提供两种梯度,关闭时排除这两种梯度。选择仅限内部和仅限边界时,将选择相应的梯度。

流体边界扩散
激活时,会跨所有燃烧标量(例如混合分数、混合分数方差和过程变量)的流边界计算扩散。

使用化学平衡模型或稳态层流小火焰模型时,以下属性也可用。

CFM 常数,α
Eqn. (3562) 中的系数 α 。
CFM 常数,β
Eqn. (3562) 中的系数 β 。
CFM 常数,A
Eqn. (3562) 中的系数 a 。
CFM 常数,B
Eqn. (3569) 中的系数 B 。

层流火焰速度

层流火焰速度
提供用于控制无约束层流火焰速度的选项。当湍流火焰速度封闭 (TFC) 源选项属性设为用户自定义的源时不可用。
方法 对应方法节点
小火焰表层流火焰速度

当使用 FGM 模型并且反应器类型设为 1D 预混自由传播时可用。

使用存储在 FGM 表生成器生成的小火焰表中的层流火焰速度。请参见 FGM 表。

激活小火焰表层流火焰速度节点。
Gulder 层流火焰速度

使用 Gülder 层流火焰速度相关性 Eqn. (3579)。

激活 Gulder 层流火焰速度节点,这样可使用燃料名属性来选择燃料。

Metghalchi 层流火焰速度

使用 Metghalchi 层流火焰速度相关性 Eqn. (3573)。

激活 Metghalchi 层流火焰速度节点,这样可使用燃料名属性来选择燃料。

通用层流火焰速度 Simcenter STAR-CCM+ 可标识燃料混合物中每个单独燃料的最佳层流火焰速度相关性,然后使用 Hirasawa 方法计算 Eqn. (3571) 中指定的燃料混合物的层流火焰速度。碳氢化合物、酒精、氢和氨均被视为燃料。

激活通用层流火焰速度节点。

用户自定义的层流火焰速度

可用于指定无约束层流火焰速度。

激活用户自定义的层流火焰速度节点。

初始条件

火焰面积密度
单位体积的初始火焰面积。Eqn. (3563) 中的 Σ 。
过程变量
指定在 0.0(未燃烧)和 1.0(完全燃烧)之间的初始过程变量。

边界设置

流体边界(出口除外)
火焰面积密度
单位体积的火焰面积。Eqn. (3563) 中的 Σ 。
过程变量
指定在 0.0(未燃烧)和 1.0(完全燃烧)之间的过程变量。
壁面边界
壁面燃烧标量
选择用于壁面燃烧计算的标量。
请参见壁面燃烧标量选项。

区域设置

应用于任何区域:
激活反应选项
激活或停用此区域中的化学反应。

CFM 燃烧求解器属性

亚松弛因子
为了提升收敛,此属性用于在迭代过程中亚松弛求解的变化。如果残差显示求解发散且不减小,则减小相关求解器的亚松弛因子。默认值为 0.9。
冻结求解器
开启时,求解器在迭代过程中不更新任何物理量。该选项默认情况下关闭。这是一个调试选项,由于缺少储存,它可能导致不可恢复的错误和错误的求解。有关详细信息,请参见有限体积求解器参考。
冻结重构
激活时,Simcenter STAR-CCM+ 不会在每次迭代时更新重构梯度,而是使用上一次迭代更新的梯度。激活保留临时储存与此属性结合使用。默认情况下,此属性已停用。
归零重构
开启时,求解器在下一次迭代时会将重构梯度设为零。此操作意味着,用于迎风的面值 (Eqn. (905)) 以及用于计算网格单元梯度的面值(Eqn. (917) 和 Eqn. (918))将变为一阶估计值。默认情况下,此属性处于关闭状态。如果开启此属性之后关闭它,则求解器将在下一次迭代时重新计算梯度。
保留临时储存
激活时,Simcenter STAR-CCM+ 将保留求解器在迭代期间生成的额外场数据。保留的特定数据取决于求解器,且在后续迭代期间可用作场函数。默认情况下停用。

场函数

火焰面积密度
Σ (位于 Eqn. (3563) 中)。
过程变量
c (位于 Eqn. (3331) 中)。
过程变量方差
c var ⁡ (位于 Eqn. (3332) 中)。
Unnormalized Progress Variable CFM(非标准化过程变量 CFM)
y (位于 Eqn. (3329) 中)。
非标准化过程变量方差
y var ⁡ (位于 Eqn. (3330) 中)。