反应组分传输工作流

使用此工作流模拟多组分液体反应或气相湍流火焰,其中涉及火焰点燃、缓慢形成污染物、火焰淬火和熄灭等动能现象。

此工作流中的步骤用于接续反应流体常规工作流中的初始步骤。
如果正在对反应通道建模,应遵循反应通道工作流,即使使用反应组分传输模型也是如此。请参见反应通道工作流
  1. 对于表示反应流体的物理连续体或相,除了先前选择的模型之外,还在激活自动选择推荐模型的情况下选择以下模型:
    组合框 模型
    反应流体模型 反应组分传输
    反应组分模型
    • 对于具有大型机制的多组分气体湍流火焰:复杂化学
    • 对于受限于有限速率动力学的多组分液-液反应:复杂化学
    • 对于使用简单机制的多组分液体或气体反应:涡破碎
    • 对于缓慢的多组分液体或气体反应:激活了仅动力学属性的涡破碎
    • 对于具有化学反应快速(分子混合时间尺度长)的简单机制的多组分液体反应:漩涡接触微观混合
    湍流化学相互作用(适用于复杂化学)
    • 对于预混或部分预混火焰前缘的湍流火焰:湍流火焰速度封闭
    • 对于稳态扩散火焰:涡耗散概念
    • 对于预混、部分预混和非稳态火焰或缓慢反应:层流火焰概念
  2. 选择任何可选模型。
    例如:
    • 氮氧化物排放碳烟排放 — 对这些污染物的形成建模。
    • 液膜 — 对滴床反应器或尿素薄膜中的选择性催化还原 (SCR) 反应等相内或相间反应建模。请参见液膜建模
    • 辐射模型可用于对辐射热传递很重要的应用建模,因为大多数燃烧系统都是这种情况。碳烟排放模型通过对连续相的吸收系数(描述吸收和排放的吸收系数)起作用,影响参与介质辐射 (DOM)灰体热辐射模型。
    • VOF — 可用于对具有不同交界面的两个相共存的多相反应流体应用(如玻璃熔炉)建模。
    • 重力 — 当重力明显影响求解(例如在火焰模拟中)时使用。
  3. 如果使用排放模型或表面化学,需要遵循特定的工作流,才能继续后续步骤。
  4. 定义反应组分物理/相模型的参数:
    可以将多个燃烧模型常数指定为参数。请参见全局参数
    • 对于复杂化学模型,定义复杂化学模型及其子节点的属性。
      1. 选择模型 > 复杂化学节点,然后设置所需的属性。

        CVODE 求解器计算反应率,并解析 Simcenter STAR-CCM+ 中的复杂化学问题。

      2. 选择复杂化学 > 化学加速节点,如果需要,激活必要的加速选项:
        • 聚类(默认处于激活状态)
        • 动力机制减少
        • ISAT(与动态机制缩减不兼容,建议不要用于“聚类”)
        然后定义加速选项属性。请参见化学加速属性
      3. 要在设置的时间范围内将组分的组成放宽到其平衡状态,选择复杂化学 > 逼近法选项节点,然后激活化学平衡的松弛。选择逼近法选项 > 化学平衡的松弛节点并设置属性。

      有关更多信息,请参见复杂化学模型参考

    • 对于涡破碎 (EBU) 或漩涡接触微观混合 (ECM) 模型,定义 EBU 或 ECM 属性。
      • 默认情况下,EBU 属性反应控制设为混合,这适用于大多数模拟。“混合”将反应率指定为湍流混合预测的速率和有限速率化学动力学预测的速率二者的较小值。但是,如果速率仅由湍流混合尺度确定,则选择标准 EBU

      请参见涡破碎模型参考漩涡接触微观混合模型参考

  5. 导入或创建表示反应流体反应的机制。
    • 对于复杂化学,使用模型 > 复杂化学节点导入复杂化学定义。可以使用模型 > 反应 > 反应节点创建机制,不过此方法不切实际,因为大多数复杂化学定义过大。可以在全球大学网站上找到由学术界开发的化学机制。
    • 对于 EBU 或 ECM,使用模型 > 反应 > 反应节点创建或导入反应。

    请参见导入组分和反应

  6. 指定湍流-化学相互作用模型的属性。
    • 使用湍流火焰速度闭合 (TFC) 模型时,设置湍流火焰速度方法(请参见湍流火焰速度)并定义 TFC 模型的属性。

      TFC 模型模拟薄火焰,这些火焰可能会导致与较大法向应力相关的快速密度变化。默认情况下,湍流动能中忽略法向应力,这会导致湍流水平过高,导致油耗率过快。因此,建议还激活湍流模型的法向应力项属性(请参见法向应力项)。

    • 当使用涡耗散概念模型或层流火焰概念模型时,可以通过更改多组分气体 > 材料属性 > 湍流施密特数调整火焰位置。
  7. 根据需要设置任何其他[连续体] > 模型[相] > 模型的参数。
  8. 返回到反应流体常规工作流