复杂化学：甲烷-空气射流火焰
本教程演示如何设置并求解复杂化学模拟，以对火焰中的有限速率化学反应建模。
Simcenter STAR-CCM+ 中的复杂化学模型使用详细的机制和严格的 ODE 求解器来捕捉有限速率动力学。求解详细机制计算代价高昂，Simcenter STAR-CCM+ 提供使用群集和 ISAT 的选项以协调这笔开销。群集对具有类似热和化学状态的网格单元进行分组，然后积分分组的平均状态。假设群集中所有网格单元的净反应速率与群集平均值相同，因此可把反应映射插值到网格单元。群集通常可大幅提速，因为群集数小于模拟中的网格单元数。在本教程中，您使用的群集默认为激活状态。使用群集进行化学计算会减少至几千个点 — 与模拟的网格单元数无关。因为本教程中使用的网格小而简单，群集提速并没有实质的效果。但是，在工业模拟中会使用更大量的网格，群集的效果会随网格单元数量增加而增强。
本教程中，CVODE 求解器配合 Chemkin 机制使用，计算反应速率并求解复杂化学计算问题。
该二维轴对称几何由采用 7.2 mm 直径喷嘴的主喷射器组成，燃烧体积比为 25% 甲烷和 75% 干燥空气的预混气体。引导流入口包围喷嘴。测试喷嘴外径为 18.2 mm，由入口射流和空气的燃烧化学计量混合物组成。
通过在边界处使用恒定的速度分布简化设置，在边界处气体从主喷射器和引导喷嘴排出进入域中。喷嘴口恒定的速度和湍流分布很容易发生火焰吹脱。您可以通过求解喷嘴流体获得更精准的模拟 — 通过添加一个上游网格，或在射流喷嘴口处指定边界层分布速度、湍动能和湍流耗散率。