条件焓

条件焓模型用于求解未燃烧气体中的(静态)条件焓的方程。条件焓模型还可求解用于计算未燃温度的未燃烧焓变化。

未燃烧条件焓的以下方程与未燃烧质量分数 Y u 一起用于确定 ECFM-3Z 和 ECFM-CLEH 模型使用的未燃温度 T u 。

图 1. EQUATION_DISPLAY
∂ ( ρ h u ) ∂ t + ∇⋅   ( ρ v h u ) − ∇⋅ ( ρ D t ∇ h u ) − ρ D t ∇ b ⋅ ∇ h u b + ∇⋅ ( ρ ρ u q u ) + ρ ρ u ∇ b b ⋅ q u = ρ ρ u ( ∂ p ∂ t + v ⋅ ∇ p ) + ρ ε
(3902)

注:目前 Simcenter STAR-CCM+ 忽略 Eqn. (3902) 左侧的后两个项。

温度方差由焓方差确定,而焓方差由以下方程求解:
图 2. EQUATION_DISPLAY
∂ ρ h u ¯ ′ 2 ∂ t + ∇ ⋅   ( ρ h u ¯ ′ 2 v ) − ∇ ⋅ [ ( μ Pr ⁡ + μ t Pr t ⁡ ) ∇ h u ¯ ′ 2 ] = 2 μ t Pr t ⁡ ∇ h u ⋅ ∇ h u − ρ C ( Re t ⁡ )   τ h u ¯ ′ 2 ⁢
(3903)
使用焓到温度转换:
图 3. EQUATION_DISPLAY
T u ¯ ′ 2 = α h u ¯ ′ 2 C p 2
(3904)
  • h u 为未燃烧气体中的条件焓。
  • T u 为未燃烧气体中的条件温度。
  • ρ u 为未燃烧气体中的条件密度。
  • p 为热力学压力
  • D t 为湍流扩散率。
  • S h 表示焓对方程的贡献。
  • v 为平均流速。
  • ρ 为平均密度。
  • ε 为湍流耗散。
  • b 为预混燃烧回归变量。
  • q u 为边界热通量。
  • α 为未燃温度文件 T ′ u 2 的乘数。
  • C p 为未燃烧气体在未燃烧温度下的热容。

分离因子

未燃烧温度
未燃温度中的分离因子 s T 由以下公式计算:
图 4. EQUATION_DISPLAY
s T = θ ¯ ′ 2 θ ( 1 − θ )
(3905)
其中:
图 5. EQUATION_DISPLAY
θ ′ = T ′ u 2 ( T u − T min ⁡ ) ( T max ⁡ − T u )
(3906)
图 6. EQUATION_DISPLAY
θ = T u − T min ⁡ ( T max ⁡ − T min ⁡ )
(3907)
T max ⁡ 和 T min ⁡ 是库或域中指定的最大温度和最小温度。
混合分数
混合分数分离因子(标准化混合分数偏差)的计算方式如下:
图 7. EQUATION_DISPLAY
s Z = Z ′ 2 ¯ Z ( 1 − Z )
(3908)
其中混合分数 Z 由 Eqn. (3489) 决定;而对于 ECFM-CLEH, Z = Z F 则由 Eqn. (3878) 决定。