CFX_combustion

1、綱要 反應(yīng)過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型反應(yīng)過程描述模型方程與多組分流類似，添加了化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的源項(xiàng)IjIIjjIjISxYxxYutYeffIIYIS反應(yīng)過程描述化學(xué)反應(yīng)率組分?jǐn)?shù)化學(xué)計(jì)量數(shù)基元反應(yīng)CCNCBAIkINCBAIkIIvIv, ,CNkIvkKkkkIkIIIRvvWS1 反應(yīng)k的基本反應(yīng)速率kR綱要 反應(yīng)過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 小火焰模型 NO生成模型 煙塵模型EDM模型假設(shè)化學(xué)反應(yīng)速度比流動(dòng)傳輸過程迅速反應(yīng)速率直接與反應(yīng)物分子級(jí)混合時(shí)間相關(guān)適用于湍流混合時(shí)間由漩渦性質(zhì)決

2、定kREDM模型反應(yīng)速率反應(yīng)物限制條件：生成物限制條件： minkIkvIkAR反應(yīng)物I摩爾濃度 I PIkIPIkWvWIkABR 在所有生成物組分內(nèi)累加P綱要 反應(yīng)過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型FRC模型假設(shè)基元反應(yīng)k是可逆反應(yīng)適用于層流或湍流反應(yīng)速率比湍動(dòng)時(shí)間比尺要慢反應(yīng)速率由反應(yīng)動(dòng)力學(xué)決定需要特定初始條件點(diǎn)燃火焰Damkhler數(shù)描述反應(yīng)速度與流動(dòng)速度比較chemflowattD FRC模型反應(yīng)速率反應(yīng)常數(shù)由Arrhenius關(guān)系描述 CkICkINBAIrkNBAIrkkIBIFR, 組分I摩爾濃度向前/向后反應(yīng)常數(shù)反應(yīng)階數(shù) IkkB

3、F ,rRTETAFkkkkexpRTETABkkkkexp前指數(shù)因子無量綱溫度指數(shù)活化能kAkEFRC模型燃燒過程源項(xiàng)處理源項(xiàng)對(duì)標(biāo)量/能量方程可能具有決定性的影響源項(xiàng)對(duì)流動(dòng)收斂過程影響較大時(shí)間步長較大，可能使組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過（0,1）限制源項(xiàng)線性化：IIRRIIRRSIIII1122*很小的數(shù)，1e-6II,max*II1 ,max1*FRC模型產(chǎn)物：源項(xiàng)為正，R0反應(yīng)物：源項(xiàng)為負(fù)，R01IifRSI11IifIRSIIifRSIIifIRSI綱要 反應(yīng)過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型EDM/FRC混合模型應(yīng)用EDM與FRC反應(yīng)速率分別計(jì)算，取

4、小值多步反應(yīng)中可對(duì)每一步分別設(shè)置反應(yīng)率模型適用于不同區(qū)域內(nèi)使用不同反應(yīng)模型的情況用于Damkhler數(shù)變化范圍較大的反應(yīng)FRCkEDMkkRRR,min綱要 反應(yīng)過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型NO生成模型生成機(jī)理熱NO生成快速NO生成燃料NO生成N2ONO生成模型熱NO生成氣體火焰溫度超過1800K時(shí)的NO主要來源在接近化學(xué)計(jì)量數(shù)比時(shí)，可能存在反應(yīng)ki乘以反應(yīng)物濃度后，就得到源項(xiàng)消耗率kmol/m3/sNNONO2ONOON2HNONOHTk38730exp108 . 1111Tk3162exp104 . 692133100 . 3kNO生成模

5、型熱NO生成反應(yīng)一生成N離子單個(gè)N離子參加反應(yīng)二或反應(yīng)三，反應(yīng)速度很快熱NO生成速度主要由反應(yīng)一決定 2,NOkWSthermalNOthermalNO12kkthermalNO分子量NOWNO生成模型熱NO生成層流小火焰模型直接計(jì)算了O離子濃度EDM&FRC模型需要額外計(jì)算： 221,2NOkWSthermalNOOthermalNO 2122121232131096exp12567OTKTKmkmolOOO 221TKTsKkmolmkOthermal69466exp1052414. 421121212315,2NO生成模型快速NO生成溫度低于1800K時(shí)，碳?xì)浠鹧鏁?huì)產(chǎn)生很高的NO濃度生成

6、機(jī)理不同，反應(yīng)過程為：NHCNNCH2NOOHCN2NO生成模型快速NO生成反應(yīng)源項(xiàng)為Arrhenius常數(shù)取決于燃料屬性甲烷乙炔 232212,WFuelNOkWSpromptNOpromptNOTTAkpromptApromptprompt,expNO分子量混合物平均分子量NOWW sAprompt1104 . 66 KTpromptA36510, sAprompt1102 . 16 KTpromptA30215,NO生成模型湍流影響湍流波動(dòng)會(huì)對(duì)NO的生成產(chǎn)生決定性的影響NO的生成與溫度有直接關(guān)系溫度的正向波動(dòng)導(dǎo)致NO的大量生成NO生成率的波動(dòng)采用概率密度函數(shù)方式描述 dTTPTkTTku

7、lTTlu1積分分別在每一步反應(yīng)上進(jìn)行Tu與Tl為反應(yīng)發(fā)生的溫度限，缺省值300K，2300KNO生成模型湍流影響概率密度函數(shù)PDF函數(shù) 10111111dTPbaba溫度波動(dòng)大時(shí)， 函數(shù)蛻變?yōu)閐ouble Dirac peak溫度波動(dòng)小時(shí)， 函數(shù)蛻變?yōu)轭愃朴贕aussian分布11ga111gblulTTTTlulTTTT2 luTTTgNO生成模型湍流影響溫度波動(dòng)方程T2概率密度函數(shù)積分，得到傳輸方程：2 22 2 2 PrPrTkCxTCxTxxTutTdissjttprodjttjjj忽略化學(xué)反應(yīng)放熱引起的溫度波動(dòng)0 . 2prodC0 . 2dissC綱要 反應(yīng)過程描述 EDM模型

8、FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型煙塵模型Magnussen煙塵形成模型兩個(gè)階段：基本形核過程煙塵顆粒生長過程cnucleifnucleijNttjjNjNSSxXxxXutX,PrcsootfsootjSttjjSjSSSxYxxYutY,Pr核的濃度，mol/kg煙塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)，kg/kgNXSY煙塵模型煙塵模型的三部分核與煙塵顆粒的形成核與煙塵的燃燒過程Magnussen EDC描述湍流影響煙塵模型煙塵模型的三部分核與煙塵顆粒的形成SNNfnucleiCCgCgfnS00,NSpfsootCbCamS,核的顆粒密度，part/m3煙塵的顆粒密度，part/m3Avogadro常數(shù)NNXACpSSmYC/1002214199. 623molpartA63dmsootpsoot煙塵顆粒質(zhì)量煙塵密度煙塵顆粒直徑dTTYfanAfuelc0 ,00exp燃料自然形核時(shí)cf燃料中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)煙塵模型煙塵模型的三部分核與煙塵的燃燒過程核與煙塵燃燒應(yīng)用了與燃料燃燒相同的假設(shè)燃料燃燒使用EDM時(shí)，核與煙塵燃燒同樣是非常迅速湍流效應(yīng)已反映在燃料反應(yīng)率中，不作特殊建模fuelSfuelcsootYYSS,fuelNfuelcnucleiYXSS,fuelS燃料反應(yīng)消耗率kg/m3/s煙