燃燒仿真.燃燒仿真軟件：OpenFOAM：湍流燃燒仿真原理

燃燒仿真.燃燒仿真軟件：OpenFOAM：湍流燃燒仿真原理1燃燒仿真基礎(chǔ)1.1燃燒化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)燃燒是一種化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其中燃料與氧氣反應(yīng)生成熱能和一系列化學(xué)產(chǎn)物。在燃燒仿真中，理解燃燒化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)至關(guān)重要。燃燒反應(yīng)可以是簡(jiǎn)單的，如甲烷與氧氣的反應(yīng)：CH也可以是復(fù)雜的，涉及多種燃料和產(chǎn)物的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。在OpenFOAM中，可以使用chemReactingFoam求解器來(lái)模擬化學(xué)反應(yīng)。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，展示如何在OpenFOAM中定義化學(xué)反應(yīng)：#在$FOAM_RUN/tutorials/combustion/chemReactingFoam/case1中創(chuàng)建化學(xué)反應(yīng)文件

$cd$FOAM_RUN/tutorials/combustion/chemReactingFoam/case1

$cp-r$FOAM_TUTORIALS/combustion/chemReactingFoam/case1/constant/chemistry在constant/chemistry目錄下，可以編輯reactions文件來(lái)定義化學(xué)反應(yīng)：#reactions文件示例

typereactions;

defaultReactionOrder1;

reactions

(

CH4+2O2->CO2+2H2O

);1.2燃燒熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)燃燒過(guò)程不僅涉及化學(xué)反應(yīng)，還涉及熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。熱力學(xué)描述了燃燒反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換，而動(dòng)力學(xué)則關(guān)注反應(yīng)速率。在OpenFOAM中，可以使用thermophysicalProperties文件來(lái)定義燃燒的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)屬性。例如，定義一個(gè)簡(jiǎn)單的熱力學(xué)模型：#thermophysicalProperties文件示例

thermoType

{

typehePsiThermo;

mixturemixture;

transportconst;

thermoHConst;

equationOfStateperfectGas;

speciespecie;

energysensibleInternalEnergy;

}

mixture

{

specie

{

nMoles1;

molWeight16;//甲烷的摩爾質(zhì)量

}

//定義燃料和氧化劑的熱力學(xué)屬性

thermodynamics

{

fuelCH4;

oxidantO2;

productsCO2H2O;

Tstd298.15;

pstd101325;

}

}1.3湍流燃燒簡(jiǎn)介湍流燃燒是在湍流環(huán)境中發(fā)生的燃燒過(guò)程，這種環(huán)境下的燃燒比層流燃燒更為復(fù)雜，因?yàn)橥牧鲿?huì)加速燃料與氧化劑的混合，從而影響燃燒速率和火焰結(jié)構(gòu)。在OpenFOAM中，模擬湍流燃燒通常使用turbulentReactingFoam求解器。為了模擬湍流燃燒，需要定義湍流模型。OpenFOAM提供了多種湍流模型，如k-epsilon模型和k-omega模型。下面是一個(gè)使用k-epsilon模型的湍流燃燒設(shè)置示例：#turbulenceProperties文件示例

simulationTypelaminar;

RAS

{

RASModelkEpsilon;

turbulenceon;

printCoeffson;

}

//定義湍流模型的初始條件和邊界條件

boundaryField

{

inlet

{

typefixedValue;

valueuniform(0.010.010.01);//k的初始值

}

outlet

{

typezeroGradient;

}

}在實(shí)際應(yīng)用中，還需要定義燃料和氧化劑的初始濃度、溫度和湍流強(qiáng)度。這些參數(shù)可以通過(guò)編輯0目錄下的alpha、T和k文件來(lái)設(shè)置。通過(guò)以上步驟，可以使用OpenFOAM進(jìn)行基本的燃燒仿真，包括化學(xué)反應(yīng)、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)以及湍流燃燒的模擬。這為更深入地理解和分析燃燒過(guò)程提供了強(qiáng)大的工具。2燃燒仿真軟件：OpenFOAM-湍流燃燒仿真原理2.1OpenFOAM軟件概覽2.1.1OpenFOAM簡(jiǎn)介與安裝OpenFOAM（OpenFieldOperationandManipulation）是一個(gè)開源的CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）軟件包，由OpenCFD有限公司開發(fā)并維護(hù)，現(xiàn)由SINTEFDigital的FoamFoundation管理。OpenFOAM提供了豐富的物理模型和數(shù)值方法，適用于各種流體動(dòng)力學(xué)和傳熱問(wèn)題，包括湍流燃燒仿真。安裝OpenFOAM安裝OpenFOAM通常涉及以下步驟：下載源代碼：從官方網(wǎng)站下載最新版本的OpenFOAM源代碼。配置環(huán)境：設(shè)置必要的環(huán)境變量，如WMAKE_INCLUDE_DIR和WMAKE_LIB_DIR。編譯：使用wmake工具編譯源代碼。驗(yàn)證安裝：運(yùn)行一些內(nèi)置的測(cè)試案例，確保安裝正確。2.1.2OpenFOAM基本操作OpenFOAM的基本操作包括案例設(shè)置、網(wǎng)格生成、求解器選擇和后處理。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的案例設(shè)置流程：案例目錄結(jié)構(gòu)：OpenFOAM案例通常包含0目錄（初始條件）、constant目錄（網(wǎng)格和物理屬性）、system目錄（求解器設(shè)置）。網(wǎng)格生成：使用blockMesh或snappyHexMesh生成網(wǎng)格。求解器選擇：根據(jù)問(wèn)題類型選擇合適的求解器，如simpleFoam用于穩(wěn)態(tài)流體流動(dòng)，rhoCentralFoam用于非穩(wěn)態(tài)燃燒問(wèn)題。運(yùn)行求解器：在案例目錄下運(yùn)行求解器，如./Allrun。后處理：使用paraFoam或foamToVTK將結(jié)果轉(zhuǎn)換為可視化軟件（如ParaView）可讀的格式。2.1.3OpenFOAM湍流模型OpenFOAM提供了多種湍流模型，包括RANS（雷諾平均納維-斯托克斯方程）模型和LES（大渦模擬）模型。RANS模型中最常用的是k-ε模型和k-ω模型，而LES模型則適用于更復(fù)雜的湍流流動(dòng)。k-ε模型示例在system/fvSolution文件中，可以設(shè)置k-ε模型：#system/fvSolution

solvers

{

p

{

solverpBiCG;

preconditionerDILU;

tolerance1e-06;

relTol0;

}

U

{

solversmoothSolver;

smootherGaussSeidel;

nSweeps2;

tolerance1e-05;

relTol0;

}

k

{

solversmoothSolver;

smootherGaussSeidel;

nSweeps2;

tolerance1e-05;

relTol0;

}

epsilon

{

solversmoothSolver;

smootherGaussSeidel;

nSweeps2;

tolerance1e-05;

relTol0;

}

}k-ω模型示例在system/fvSolution文件中，設(shè)置k-ω模型：#system/fvSolution

solvers

{

p

{

solverpBiCG;

preconditionerDILU;

tolerance1e-06;

relTol0;

}

U

{

solversmoothSolver;

smootherGaussSeidel;

nSweeps2;

tolerance1e-05;

relTol0;

}

k

{

solversmoothSolver;

smootherGaussSeidel;

nSweeps2;

tolerance1e-05;

relTol0;

}

omega

{

solversmoothSolver;

smootherGaussSeidel;

nSweeps2;

tolerance1e-05;

relTol0;

}

}2.2湍流燃燒仿真原理湍流燃燒仿真涉及到流體動(dòng)力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和傳熱學(xué)的綜合應(yīng)用。在OpenFOAM中，湍流燃燒通常使用RANS或LES模型結(jié)合化學(xué)反應(yīng)模型來(lái)模擬。2.2.1RANS模型與化學(xué)反應(yīng)RANS模型通過(guò)平均納維-斯托克斯方程來(lái)描述湍流流動(dòng)，而化學(xué)反應(yīng)則通過(guò)一組反應(yīng)速率方程來(lái)模擬。在OpenFOAM中，可以使用rhoTurbFoam求解器結(jié)合chemReactFoam來(lái)模擬湍流燃燒。示例：使用rhoTurbFoam和chemReactFoam在system/controlDict文件中，設(shè)置求解器為rhoTurbFoam：#system/controlDict

applicationrhoTurbFoam;

startFromstartTime;

startTime0;

stopAtendTime;

endTime100;

deltaT0.01;

writeControltimeStep;

writeInterval10;

purgeWrite0;

writeFormatascii;

writePrecision6;

writeCompressionoff;

timeFormatgeneral;

timePrecision6;

runTimeModifiabletrue;然后，在system/reactingProperties文件中，定義化學(xué)反應(yīng)模型：#system/reactingProperties

thermodynamics

{

thermoType

{

typereactingIncompressible;

mixturemixture;

transportlaminar;

equationOfStateperfectGas;

energysensibleInternalEnergy;

turbulenceRAS;

}

mixture

{

typemultiComponentMixture;

species(O2N2H2OCO2CH4);

equationOfState

{

typeperfectGas;

}

transport

{

typelaminar;

}

thermodynamics

{

typehePsiThermo;

mixturespecies;

thermoData

{

(O2N2H2OCO2CH4)

{

(specie)

{

molWeight32;

CpCoeffs(3.91650.00120410.0000013811-0.000000000011367);

Hf-300000;

}

...

}

}

}

equationOfStateCoeffs

{

R287.14;

}

}

}2.2.2LES模型與化學(xué)反應(yīng)LES模型通過(guò)直接求解大尺度渦流，而小尺度渦流則通過(guò)亞網(wǎng)格模型來(lái)模擬。在OpenFOAM中，可以使用rhoCentralFoam求解器結(jié)合化學(xué)反應(yīng)模型來(lái)模擬湍流燃燒。示例：使用rhoCentralFoam在system/controlDict文件中，設(shè)置求解器為rhoCentralFoam：#system/controlDict

applicationrhoCentralFoam;

startFromstartTime;

startTime0;

stopAtendTime;

endTime100;

deltaT0.01;

writeControltimeStep;

writeInterval10;

purgeWrite0;

writeFormatascii;

writePrecision6;

writeCompressionoff;

timeFormatgeneral;

timePrecision6;

runTimeModifiabletrue;在system/fvSolution文件中，設(shè)置LES湍流模型：#system/fvSolution

LESModeldynamicKEpsilon;

turbulenceon;

alpha0.9;

delta(cDelta*sqrt((2.0/3.0)*k)+deltaMin);

cDelta0.0707;

deltaMin0.001;2.3結(jié)論OpenFOAM是一個(gè)強(qiáng)大的工具，用于模擬包括湍流燃燒在內(nèi)的復(fù)雜流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。通過(guò)選擇合適的湍流模型和化學(xué)反應(yīng)模型，可以精確地模擬燃燒過(guò)程中的流體流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)。上述示例展示了如何在OpenFOAM中設(shè)置k-ε模型、k-ω模型以及LES模型，為湍流燃燒仿真提供了基礎(chǔ)。3湍流燃燒模型選擇在燃燒仿真中，選擇合適的湍流燃燒模型至關(guān)重要，它直接影響到仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率。OpenFOAM提供了多種模型，包括：層流模型：適用于低湍流強(qiáng)度的燃燒過(guò)程。湍流模型：如k-ε模型、k-ω模型、雷諾應(yīng)力模型（RSM）等，用于描述高湍流強(qiáng)度下的流體動(dòng)力學(xué)行為。湍流燃燒模型：如EDC（EddyDissipationConcept）、PDF（ProbabilityDensityFunction）、LES（LargeEddySimulation）等，專門用于湍流燃燒的仿真。3.1示例：使用k-ε模型進(jìn)行湍流燃燒仿真在OpenFOAM中，可以通過(guò)編輯constant/turbulenceProperties文件來(lái)選擇k-ε模型。以下是一個(gè)示例配置：simulationTypeRAS;

RAS

{

RASModelkEpsilon;

turbulenceon;

printCoeffson;

}4湍流與化學(xué)反應(yīng)的耦合湍流與化學(xué)反應(yīng)的耦合是湍流燃燒仿真的核心。在OpenFOAM中，這通常通過(guò)以下幾種方式實(shí)現(xiàn)：混合分?jǐn)?shù)法：使用混合分?jǐn)?shù)來(lái)描述湍流與化學(xué)反應(yīng)的耦合，適用于預(yù)混燃燒。PDF法：通過(guò)概率密度函數(shù)來(lái)描述非預(yù)混燃燒中燃料與氧化劑的混合狀態(tài)。EDC法：基于湍流耗散率的概念，適用于非預(yù)混和部分預(yù)混燃燒。4.1示例：使用混合分?jǐn)?shù)法進(jìn)行預(yù)混燃燒仿真在OpenFOAM中，預(yù)混燃燒可以通過(guò)constant/thermophysicalProperties文件中的transportModel和thermodynamicsModel來(lái)配置。以下是一個(gè)使用混合分?jǐn)?shù)法的示例：transportModellaminar;

thermodynamicsModel

{

thermoType

{

typehePsiThermo;

mixturemixture;

transportconst;

thermohConst;

equationOfStateperfectGas;

speciespecie;

energysensibleInternalEnergy;

}

mixture

{

typereactingMixture;

transportModelconst;

thermoModelhConst;

equationOfStateperfectGas;

specieModelspecie;

reactionModelfiniteRate;

mixturespeciesTable;

}

}5湍流燃燒數(shù)值方法數(shù)值方法是實(shí)現(xiàn)湍流燃燒仿真的關(guān)鍵。OpenFOAM支持多種數(shù)值方法，包括：有限體積法：基于控制體積理論，適用于復(fù)雜幾何和多物理場(chǎng)問(wèn)題。時(shí)間積分方法：如隱式和顯式方法，用于解決時(shí)間依賴性問(wèn)題?？臻g離散化方法：如中心差分、上風(fēng)差分等，用于處理對(duì)流項(xiàng)。5.1示例：使用有限體積法進(jìn)行湍流燃燒仿真在OpenFOAM中，有限體積法是默認(rèn)的數(shù)值方法。通過(guò)編輯system/fvSchemes文件，可以配置數(shù)值離散化方案。以下是一個(gè)示例配置：ddtSchemes

{

defaultsteadyState;

}

gradSchemes

{

defaultGausslinear;

}

divSchemes

{

defaultnone;

div(phi,U)Gausslinear;

div(phi,k)Gausslinear;

div(phi,epsilon)Gausslinear;

div(phi,R)Gausslinear;

div(R)none;

div(phi,nuTilda)Gausslinear;

}

laplacianSchemes

{

defaultGausslinearcorrected;

}

interpolationSchemes

{

defaultlinear;

}

snGradSchemes

{

defaultcorrected;

}

fluxRequired

{

defaultno;

p;

}在system/fvSchemes文件中，divSchemes部分配置了對(duì)流項(xiàng)的離散化方案，laplacianSchemes部分配置了擴(kuò)散項(xiàng)的離散化方案。這些設(shè)置對(duì)于湍流燃燒仿真的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。以上內(nèi)容詳細(xì)介紹了在OpenFOAM中進(jìn)行湍流燃燒仿真時(shí)，如何選擇模型、實(shí)現(xiàn)湍流與化學(xué)反應(yīng)的耦合，以及配置數(shù)值方法。通過(guò)這些示例，用戶可以更好地理解如何在OpenFOAM中設(shè)置和運(yùn)行湍流燃燒仿真。6OpenFOAM湍流燃燒仿真設(shè)置6.1仿真案例選擇與準(zhǔn)備在進(jìn)行OpenFOAM湍流燃燒仿真前，選擇一個(gè)合適的案例至關(guān)重要。案例的選擇應(yīng)基于仿真目標(biāo)，例如，研究燃燒效率、污染物生成或火焰?zhèn)鞑ニ俣?。?zhǔn)備階段包括收集必要的物理參數(shù)，如燃料和氧化劑的化學(xué)性質(zhì)、燃燒反應(yīng)機(jī)理、操作條件（溫度、壓力）等。6.1.1選擇案例假設(shè)我們選擇一個(gè)典型的柴油噴射燃燒案例，目標(biāo)是分析不同噴射壓力下燃燒效率的變化。此案例涉及柴油噴霧的形成、蒸發(fā)和燃燒過(guò)程，需要一個(gè)詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，如Diesel.nrg。6.1.2準(zhǔn)備物理參數(shù)燃料化學(xué)性質(zhì)：柴油的化學(xué)式、分子量、熱容等。燃燒反應(yīng)機(jī)理：使用[Diesel.nrg]文件，包含柴油燃燒的化學(xué)反應(yīng)路徑。操作條件：環(huán)境溫度、壓力，噴射壓力等。6.2網(wǎng)格生成與優(yōu)化網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響仿真的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率。OpenFOAM使用六面體網(wǎng)格，可以通過(guò)blockMesh工具生成。網(wǎng)格優(yōu)化包括調(diào)整網(wǎng)格密度、確保網(wǎng)格質(zhì)量（如正交性、扭曲度）和邊界層的設(shè)置。6.2.1生成網(wǎng)格在案例目錄中，編輯constant/polyMesh/blockMeshDict文件，定義網(wǎng)格的幾何形狀和單元?jiǎng)澐帧Ｒ韵率且粋€(gè)簡(jiǎn)單的blockMeshDict示例：/**-C++-**\

|=========||

|\\/Field|OpenFOAM:TheOpenSourceCFDToolbox|

|\\/Operation|Version:4.x|

|\\/And|Web:www.OpenFOAM.org|

|\\/Manipulation||

\**/

FoamFile

{

version2.0;

formatascii;

classdictionary;

objectblockMeshDict;

}

//*************************************//

convertToMeters1;

vertices

(

(000)

(0.100)

(0.10.10)

(00.10)

(000.01)

(0.100.01)

(0.10.10.01)

(00.10.01)

);

blocks

(

hex(01234567)(10101)simpleGrading(111)

);

edges

(

);

boundary

(

inlet

{

typepatch;

faces

(

(3267)

);

}

outlet

{

typepatch;

faces

(

(0154)

);

}

walls

{

typewall;

faces

(

(0374)

(1265)

(0123)

(4567)

);

}

);

mergePatchPairs

(

);

//*************************************************************************//6.2.2優(yōu)化網(wǎng)格使用checkMesh工具檢查網(wǎng)格質(zhì)量，根據(jù)輸出結(jié)果調(diào)整blockMeshDict中的參數(shù)，如simpleGrading，以優(yōu)化網(wǎng)格。blockMesh

checkMesh6.3邊界條件與初始條件設(shè)置邊界條件和初始條件的設(shè)置確保仿真結(jié)果的物理意義。在OpenFOAM中，這些條件通常在0目錄下的文件中定義。6.3.1設(shè)置邊界條件編輯0目錄下的U（速度）、p（壓力）、T（溫度）和Y（組分濃度）文件，定義邊界條件。例如，對(duì)于U：/**-C++-**\

|=========||

|\\/Field|OpenFOAM:TheOpenSourceCFDToolbox|

|\\/Operation|Version:4.x|

|\\/And|Web:www.OpenFOAM.org|

|\\/Manipulation||

\**/

FoamFile

{

version2.0;

formatascii;

classvolVectorField;

objectU;

}

//*************************************//

dimensions[01-10000];

internalFielduniform(000);

boundaryField

{

inlet

{

typefixedValue;

valueuniform(100);

}

outlet

{

typezeroGradient;

}

walls

{

typenoSlip;

}

}

//*************************************************************************//6.3.2設(shè)置初始條件在0目錄中，同樣編輯U、p、T和Y文件，設(shè)置初始條件。例如，對(duì)于T：/**-C++-**\

|=========||

|\\/Field|OpenFOAM:TheOpenSourceCFDToolbox|

|\\/Operation|Version:4.x|

|\\/And|Web:www.OpenFOAM.org|

|\\/Manipulation||

\**/

FoamFile

{

version2.0;

formatascii;

classvolScalarField;

objectT;

}

//*************************************//

dimensions[0001000];

internalFielduniform300;

boundaryField

{

inlet

{

typefixedValue;

valueuniform300;

}

outlet

{

typezeroGradient;

}

walls

{

typefixedValue;

valueuniform300;

}

}

//*************************************************************************//6.3.3結(jié)合化學(xué)反應(yīng)機(jī)理在constant目錄下，編輯thermophysicalProperties文件，引入化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。例如：thermodynamics

{

thermoType

{

typehePsiThermo;

mixturemixture;

transportconst;

thermohConst;

equationOfStateperfectGas;

speciespecie;

energysensibleInternalEnergy;

}

mixture

{

specie

{

nMoles1;

molWeight18;

}

thermodynamics

{

Hf(0);

}

transport

{

mu1.8e-5;

Pr0.71;

}

equationOfState

{

rho1000;

e(300000);

}

energy

{

Cp(4182);

Hf(0);

}

}

}

transport

{

transportModelconstant;

}

turbulence

{

turbulenceModellaminar;

}

chemistry

{

chemistryModelconstant;

chemistryReader

{

typeCHEMKIN;

transportReader

{

typenone;

}

thermoReader

{

typenone;

}

reactionReader

{

typeCHEMKIN;

dictionaryDiesel.nrg;

}

}

}通過(guò)以上步驟，我們?yōu)镺penFOAM的湍流燃燒仿真準(zhǔn)備了一個(gè)基本的案例設(shè)置，包括網(wǎng)格生成、邊界條件和初始條件的定義，以及化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的引入。這些設(shè)置為后續(xù)的仿真提供了必要的物理和化學(xué)基礎(chǔ)。7OpenFOAM湍流燃燒仿真執(zhí)行7.1仿真參數(shù)調(diào)整在OpenFOAM中進(jìn)行湍流燃燒仿真，參數(shù)調(diào)整是確保仿真準(zhǔn)確性和效率的關(guān)鍵步驟。這包括選擇合適的湍流模型、燃燒模型以及調(diào)整網(wǎng)格分辨率和時(shí)間步長(zhǎng)等。7.1.1湍流模型選擇OpenFOAM提供了多種湍流模型，如k-ε模型、k-ω模型、LES模型等。對(duì)于大多數(shù)工程應(yīng)用，k-ε模型是一個(gè)好的起點(diǎn)，但如果你的仿真目標(biāo)是高精度的湍流燃燒分析，可能需要考慮使用LES模型。示例：k-ε模型設(shè)置在constant/turbulenceProperties文件中，你可以設(shè)置湍流模型如下：simulationTypeRAS;

RAS

{

RASModelkEpsilon;

...

}7.1.2燃燒模型調(diào)整OpenFOAM支持多種燃燒模型，包括預(yù)混燃燒、非預(yù)混燃燒和部分預(yù)混燃燒。選擇模型時(shí)，應(yīng)考慮燃料類型和燃燒條件。示例：非預(yù)混燃燒模型設(shè)置在constant/thermophysicalProperties文件中，你可以設(shè)置燃燒模型如下：thermoType

{

typereactingIncompressible;

mixturemixture;

...

}

mixture

{

typereactingMixture;

transportreactingMixture;

thermodynamicsreactingMixture;

equationOfStatereactingMixture;

speciereactingMixture;

energysensibleInternalEnergy;

...

}7.1.3網(wǎng)格分辨率和時(shí)間步長(zhǎng)網(wǎng)格分辨率和時(shí)間步長(zhǎng)直接影響仿真的精度和計(jì)算時(shí)間。通常，更精細(xì)的網(wǎng)格和更小的時(shí)間步長(zhǎng)會(huì)提高精度，但也會(huì)增加計(jì)算資源的需求。示例：調(diào)整網(wǎng)格分辨率在system/blockMeshDict文件中，你可以調(diào)整網(wǎng)格分辨率如下：convertToMeters1;

vertices

(

(000)

(0.100)

(0.10.10)

(00.10)

(000.1)

(0.100.1)

(0.10.10.1)

(00.10.1)

);

blocks

(

hex(01234567)(101010)simpleGrading(111)

);

edges

(

);

boundary

(

...

);

mergePatchPairs

(

);示例：調(diào)整時(shí)間步長(zhǎng)在system/controlDict文件中，你可以設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)如下：startFromstartTime;

startTime0;

stopAtendTime;

endTime100;

deltaT0.01;

...7.2仿真運(yùn)行與監(jiān)控運(yùn)行OpenFOAM湍流燃燒仿真涉及準(zhǔn)備計(jì)算域、設(shè)置邊界條件、選擇求解器和監(jiān)控仿真進(jìn)度。7.2.1準(zhǔn)備計(jì)算域確保你的計(jì)算域定義正確，包括幾何形狀、網(wǎng)格和邊界條件。7.2.2設(shè)置邊界條件在0目錄下，為每個(gè)邊界設(shè)置適當(dāng)?shù)某跏己瓦吔鐥l件。示例：邊界條件設(shè)置在0/T文件中，你可以設(shè)置溫度邊界條件如下：dimensions[0001000];

internalFielduniform300;

boundaryField

{

inlet

{

typefixedValue;

valueuniform300;

}

outlet

{

typezeroGradient;

}

...

}7.2.3選擇求解器根據(jù)你的問(wèn)題類型選擇合適的求解器，如simpleFoam、rhoCentralFoam等。示例：運(yùn)行求解器在終端中，你可以運(yùn)行求解器如下：simpleFoam-case<yourCaseDirectory>7.2.4監(jiān)控仿真進(jìn)度使用foamLog或paraFoam工具監(jiān)控仿真進(jìn)度和結(jié)果。示例：使用foamLog監(jiān)控在終端中，你可以使用foamLog命令監(jiān)控求解器輸出：foamLogsimpleFoam-case<yourCaseDirectory>7.3結(jié)果后處理與分析OpenFOAM提供了多種工具進(jìn)行后處理和結(jié)果分析，如paraFoam、foamToVTK等。7.3.1使用paraFoam進(jìn)行可視化paraFoam是一個(gè)基于ParaView的后處理工具，可以用來(lái)可視化和分析仿真結(jié)果。示例：使用paraFoam在終端中，你可以使用paraFoam命令打開ParaView界面：paraFoam-case<yourCaseDirectory>7.3.2使用foamToVTK轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)foamToVTK工具可以將OpenFOAM的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為VTK格式，便于在其他可視化軟件中使用。示例：使用foamToVTK在終端中，你可以使用foamToVTK命令轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)：foamToVTK-case<yourCaseDirectory>7.3.3分析燃燒效率和污染物排放通過(guò)分析溫度、壓力、燃料消耗率和污染物濃度等數(shù)據(jù)，評(píng)估燃燒效率和排放性能。示例：分析溫度分布在ParaView中，你可以加載溫度數(shù)據(jù)并使用切片、等值面或流線等工具來(lái)分析溫度分布。7.3.4生成報(bào)告和圖表使用分析結(jié)果生成報(bào)告和圖表，以清晰地展示仿真結(jié)果和發(fā)現(xiàn)。示例：生成溫度分布圖表在ParaView中，使用圖表生成工具，如圖表視圖，來(lái)生成溫度分布的圖表。以上示例和說(shuō)明提供了在OpenFOAM中執(zhí)行湍流燃燒仿真的基本步驟和參數(shù)調(diào)整方法。通過(guò)這些操作，你可以有效地設(shè)置、運(yùn)行和分析你的燃燒仿真項(xiàng)目。8高級(jí)湍流燃燒仿真技巧8.1多相流燃燒仿真8.1.1原理與內(nèi)容在燃燒仿真中，多相流的處理是復(fù)雜而關(guān)鍵的，尤其是在涉及液滴燃燒、氣溶膠或顆粒物的情況。OpenFOAM提供了多種模型來(lái)處理多相流，包括歐拉-歐拉模型和拉格朗日模型。歐拉-歐拉模型適用于連續(xù)相和分散相之間的相互作用，而拉格朗日模型則更適用于追蹤單個(gè)液滴或顆粒的運(yùn)動(dòng)。模型選擇歐拉-歐拉模型：適用于當(dāng)分散相的體積分?jǐn)?shù)較高時(shí)，連續(xù)相和分散相之間的相互作用不能忽略的情況。拉格朗日模型：適用于當(dāng)分散相的體積分?jǐn)?shù)較低，且需要詳細(xì)追蹤每個(gè)液滴或顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)。實(shí)現(xiàn)步驟定義相：在constant/transportProperties文件中定義連續(xù)相和分散相的物理屬性。選擇模型：在constant/turbulenceProperties文件中選擇適合的湍流模型。設(shè)置邊界條件：在0目錄下為每個(gè)相設(shè)置初始和邊界條件。編寫控制字典：在system目錄下，通過(guò)controlDict和fvSchemes等文件控制仿真參數(shù)和數(shù)值方法。運(yùn)行仿真：使用OpenFOAM的多相流求解器，如interFoam或lagrangian模型的求解器sprayFoam。8.1.2示例：歐拉-歐拉模型下的液滴燃燒仿真#在constant/transportProperties中定義連續(xù)相和分散相

phase1

{

typeincompressibleNewtonian;

namegas;

rho1.225;//空氣密度

nu1.5e-5;//空氣動(dòng)力粘度

};

phase2

{

typeincompressibleNewtonian;

nameliquid;

rho800;//液體密度

nu1e-6;//液體動(dòng)力粘度

};

#在system/controlDict中設(shè)置仿真控制參數(shù)

applicationinterFoam;

star