第14章 非预混燃烧模拟75(11)

低热（加热）值（燃烧产物假设为水蒸汽和CO2），和平均燃料的比热。步骤如下：

1、在“Stream”下确保“Fuel（or Secondary”选项可用。

2、在“Defined Species”列表中选择每一个元素并输入其原子分数“Atom Fraction”。 3、输入低热值“Lower Caloric Value”和燃料流比热“Specific Heat of the Fuel (or Secondary) stream”。

4、当对所有设置满意时，单击“Apply”按钮，关闭面板。

燃料成分的平衡修正 （Equilibrium Corrections to Fuel Composition）

注：对所有的平衡选项（也就是当第八步中的燃料富限设为1时），prePDF也将为燃料流输入执行平衡计算（如，在f＝1）。结果，你会发现如果按你定义的燃料系统不平衡，prePDF将调整你对燃料成分和温度的输入。例如，如果定义的燃料成分为在300K时，0.5CO和0.5CH4，prePDF将在751K时燃料修正为与平衡成分相一致的0.35C(s)，0.14 CH4，0.009CO，0.1552CO2和0.3596H2。

当用经验定义燃料时，将总是使用平衡计算，因为对这种情况，仅有完全平衡法可用。如果用组分摩尔或质量分数定义燃料，将仅当使用完全平衡选项时才发生修正。如果燃料为液体或固体（煤）燃料，平衡修正将对模型的建立没有任何影响。

！ 对气相燃料，平衡计算对燃料成分和温度的影响是一个重要的模拟问题，即在FLUENT中影响气相燃料入口处的流体边界条件。如果正在模拟气相燃料，并正在使用完全平衡模型或燃料的经验定义，应该回顾一下下面第八步中包括的这一主题的其他信息。

第六步：定义工作条件 （Step 6: Define Operating Conditions） 建立查询表和计算平衡化学模型需要反应系统的热动力工作条件。这些条件用“Operating Conditions” 面板输入（图14.3.6）。 Setup→Operating Conditions?

下面描述每一个输入。记住完成以后单击“Apply”按钮。 Absolute Pressure（绝对压力）：通过最小吉布斯自由能的用来从数据库中和化学平衡计算里提取合适的属性数据。

Min. Temperature（最小温度）：用来确定为产生查询表的最低温度（见图14.2.5）。输入应该与控制域（如，一个入口或墙温度）中期望的最小温度相一致。最小温度应设为低于最小系统温度10—20K。仅当在“Defined Case”面板中选择了“Equilibrium Chemistry”模型时，该选项才可用。

Max. Temperature（最大温度）：用来确定为产生查询表的最高温度（见图14.2.5）。其应设置为高于prePDF为绝热系统计算的预测温度的峰温100K。注：如果峰温输入太低，prePDF对查询表的计算将失败。仅当在“Defined Case”面板中选择了“Equilibrium Chemistry”模型时，该选项才可用。

Inlet Temperature （入口温度）：包括对燃料，氧化剂和次要流入口的温度输入：

图14.3.6：prePDF中“Operating Conditions”面板 Figure 14.3.6: The Operating Conditions Panel in prePDF

Fuel（燃料）：为模型中燃料入口的温度。在绝热模拟中，这项输入（与氧化剂入口温度一起）决定了将被FLUENT使用的入口流温度。在非绝热系统中，该项输入应该与该将在FLUENT使用的入口热边界条件（尽管在FLUENT部分将再次输入该边界条件）相匹配。如果FLUENT模型使用液体燃料或煤燃烧，将入口燃料温度定义为蒸发／离解开始时的温度（也就是，为离散相材料指定的蒸发温度“Vaporization Temperature”，见19.11节）。对这样的非绝热系统，入口温度将仅在prePDF中用来调整查询表网格（如，为计算查询表的离散焓值）。注：如果有多于一个的燃料入口，并且这些入口拥有不同的温度，则必须定义系统为非绝热的。在这种情况里，应该输入燃料入口温度作为优势燃料入口的值。

！ prePDF使用对燃料和氧化剂入口温度来确定燃料和氧化剂焓。当使用

完全平衡模型时（富限为1.0），在f＝1处的平衡计算会导致燃料成分和温度被调整。如果正在对一种气体燃料（或如果正使用一种经验定义的气体燃料）使用平衡模型，应该注意燃料温度的这种平衡调整对FLUENT中燃料入口边界条件的影响。见下面第八步。 Oxidiser （氧化）：为模型中氧化剂入口的温度。在燃料流入口温度输入（直接在上面）的讨论中也提出了与该项输入相关的问题。 Secondary（次要）：为模型中次要流入口的温度。（仅当定义了次要流入口时才出现该项）在燃料流入口温度输入（直接在上面）的讨论中也提出了与该项输入相关的问题。

Nonadiabatic Flamelet Temperature Limits （非绝热小火焰温度限制）：包括对非绝热小火焰系统的温度限制的输入。只要正在应用层流小火焰模型而且已经定义了情形为非绝热，就需要这些输入。见14.4.6节小火焰输入的更多信息。

第七步：定义反应化学当量 （Define the Reaction Stoichiometry）

当选择使用化学当量反应（mixed-is-burned）化学模型时，需要反应化学当量输入。如果正使用部分平衡方（定义的富限），也会在富限（见下面）处选择定义系统化学当量。对上面任何一种情况，反应化学当量输入定义为在燃料组分和氧化剂组分之间的一个简单一步反应。例如，考虑下面非常简单的系统：

CH4?2O2?CO2?2H2O

prePDF需要你为这个简单的系统输入摩尔化学当量系数如下：CH4为1，O2为2，CO2为-1，H2O为-2。注：规定产物化学当量用负数输入。

可使用“Stochiometric Coefficients”面板输入这些系数（图14.3.7）。 Setup→Species→Stochiometry?

图14.3.7：prePDF中“Stoichiometric Coefficients”面板 Figure 14.3.7: The Stoichiometric Coefficients Panel in prePDF

在“Defined Species”列表中选择一种组分并在“Coefficient”中输入其化学当量系数。当为所有的组分都设置了系数时，单击“Apply”，关闭面板。 对燃料混合物的化学当量输入（Input of Stoichiometry for Fuel Mixtures）

如果燃料流由多于一种组分组成，将需要为组和反应输入化学当量。例如，假设燃料由40％（体积）CH4和60％（体积）CO组成。每一摩尔CH4需要2摩尔的O2，每一摩尔CO需要0.5摩尔O2。因此O2的摩尔化学当量系数将输入为

(0.4?2)?(0.6?0.5)?1.1。每一种产物的摩尔化学当量将以相似的方式确定。所

以最终化学当量为

（14.3-1） (0.4CH4?0.6CO)?1.1O2?CO2?0.8H2O …… 此处隐藏：1375字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……