第14章 非预混燃烧模拟75(10)

在面板中，在“Defined Species”列表中选择每一种固体或液体组分然后输入其密度“Density”。注：这个密度应该为浓缩相组分的密度，而不是像FLUENT中定义的粒子的表观密度。例如，在煤燃烧中，应该输入C（s）的密度而不是煤的表观密度。为所有的固体和液体燃料设置完密度时，单击“Apply”并关闭面板。

选择组分到Include 指南 （Guidelines on Choosing the Species to Include）

在简单的烃燃烧中，许多组分和基已经被确认。原则上，尽管能定义包括大量组分的平衡系统，还是应该限定这些最重要组分的系统描述。下列建议可能会在定义化学反应系统中有所帮助：

?在包括像H，O和OH这样的基的高温火焰（例如，T>2000K）中。这些基在高温离解反应中产生，会对火焰峰温度值产生重大的影响。

（如，燃料油），作为高温分解和气化反应的结果，较轻烃（如，?对重烃燃料

CH4，C2H4）将在富混合物中形成。

?对煤燃烧，挥发分可能表现为CH4（或一种重烃）和CO的混合物。煤中的焦炭应该以C(s) 表示。跟着这里概括的其他一般指南确定燃烧系统中应该包括的其他组分。

?如果对碳黑（soot）形成感兴趣，C(s)可被包括在燃料流定义中。然而，应该注意：平衡模型将不代表通常与碳黑形成有联系的复杂有限率化学反应。

！ 应该小心区分原子碳，C，和固体碳，C(s)。只要正在使用经验定义输入方法，就应该选择原子碳。

?燃烧产物应该总是包括CO2和H2O。另外，也可能会想包括CO和H2。注：当H2在水－气转移反应中产生时，不应该单独包括H2，CO?H2O?CO2?H2。 ，使用经验定义流选项?如果燃料成分在经验上是已知的（如，C0.9H3O0.2）（见第三步）。

?对烃燃烧系统，推荐包括C(s)和H2O(l)。

?如果希望包括烃燃料中可能存在的硫，注意这会干扰平衡求解器的收敛，尤其是如果硫的浓度小时。因此，仅在如果它以可考虑的量存在时，才推荐在计算中包括硫。

模拟硫最简单的方式是把它表示为SO2和S(l)，其中，SO2将在富氧混合物

中形成，而S(l)将在富燃料混合物中形成。对一个含硫燃料－氧化剂系统

的更为精细的的描述可能包括SO2，H2S，COS，S(l)，CS2和S2。 组分选择提供了一种系统化学反应的可感觉描述这一点相当重要。如果不是这种情况，平衡计算会收敛失败或者产生不正确的结果。

平衡计算中包含的组分可能应该不包括NOx组分，因为NOx的反应率缓慢，不应该用平衡假设来处理。取而代之，用FLUENT NOx后处理器预测NOx浓度更精确，在后处理器中包括有有限率动力学。（见17.1节）。注：燃烧模拟包括NOx并不重要，因为NOx组分存在浓度低，对燃烧过程几乎没什么影响。

调整数据库 （Modifying the Database）

如果想要在反应系统中包括一种化学数据库中不可用的新组分，可以将其添加到数据库文件THERMO.DB（prePDF）和thermodb.scm（FLUENT使用）中。THERMO.DB的格式在［112］中有详细记录。可以用File/Write/Thermodb?菜单项在prePDF中产生themodb.scm文件。 File→Write→Thermodb?

如果thermodb.scm文件在FLUENT启动目录中，FLUENT将认识这个新组分。为在标准数据库中永久储存该新组分，从产生的thermodb.scm文件中复制该新组分数据到默认的thermodb.scm文件中，如14.5节所述。如果选择了调整标准数据库文件，应该创建原始文件的复制版。

第五步：定义燃料和氧化剂（和次要流）成分 （Step 5: De_ne the Fuel and Oxidizer (and Secondary-Stream) Compositions）

定义完反应系统中考虑的组分后，如果只有一种存在，必须定义燃料和氧化剂入口和次要流入口处组分的摩尔或质量分数。（如果根据经验选择定义燃料或次要流成分，将代替输入该步末尾所描述的参数。）例如，对图14.1.12c的例子，燃料入口有60％CH4，20％CO，10％CO2和10％C3H8组成。这些信息用成分面板“Composition”输入（图14.3.5）。

Setup→Species→Composition? 定义摩尔或质量分数的顺序如下：

1、在“Stream”下，选“Fuel,Oxideser”或“Secondary”项。

2、在“Specify Compostion In?”下，指明是想输入“Mole Fractions” 还是“Mass Fractions”。

3、从“Defined Species”列表中选择一个组分，然在通过在“Species Fraction”域中选择的流（燃料，氧化剂或次要）里键入其摩尔或质量分数。在“Defined Species”列表中对所有组分重复上述过程，直到已经为选择的流设置了所有的摩尔或质量分数。

图14.3.5：prePDF中“Composition”面板 Figure 14.3.5: The Composition Panel in prePDF

4、通过选择合适的选项为其他每一个流输入摩尔或质量分数（也就是在第一步中没选的的一个），然后重复第三步。

5、当对所有的设置满意时，单击“Apply”按钮，关闭面板。

可以通过在“Defined Species”列表中选择流和组分名来检查个别流组分的当前设置。

非标准化摩尔或质量分数输入 （Un-Normalized Mole or Mass Fraction Inputs）

如果在定义成分时，输入了非标准化摩尔或质量分数，prePDF将换算输入以便它们统一，并通知（用信息对话框）摩尔或质量分数将被标准化。

为液体燃料定义燃料成分 （Defining the Fuel Composition for Liquid Fuels）

如果考虑从液滴蒸发出来的燃料燃烧，应该在prePDF中定义蒸发的燃料成分。

为煤燃烧定义燃料成分 （Defining the Fuel Composition for Coal Combustion）

如果FLUENT模型中包括煤燃烧，燃料和次要流的成分可用几种方式中的一种输入。可用单一混合分数（燃料流）来代表煤，把燃料成分定义为挥发分和焦炭（固态碳）的混合物。另一种，可用二混合分数（燃料和次要流），分别定义挥发分和焦炭。在煤燃烧的二混合分数模型中，燃料流代表焦炭，次要流代表挥发分。见14.3.5对煤燃烧模拟选项和输入顺序更为详细的描述。

经验定义燃料流成分输入 （Composition Inputs for Empirically-Defined Fuel Streams）

如第三步所提，可以用经验定义燃料流（也就是标准燃料或次要燃料）成分来代替通过指定摩尔或质量分数。对一个经验定义流，将输入原子分数，燃料更