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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 仿真模拟 » FLUENT & CFX » 燃烧点火问题
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yfk3253367

银虫 (小有名气)

[求助] 燃烧点火问题

各位好，我现在要做的是甲烷空气混合物在燃烧室中的模拟。
我选用的是基于压力的层流稳态求解器，组分运输模型，mixture material选用的是甲烷-空气二步反应，湍流化学反应模型选用的是有限速率模型。
Material中reaction采用甲烷六步反应：
CH4 + O = CO + 2H2;
CO + OH =CO2 + H ;
H + H +M = H2 +M ;
H + O2 = OH + O ;
O + H2 = H + OH ;
OH + H2 = H + H2O .
操作条件保持默认。（没有选择重力）
边界条件设置：（采用的工况为总当量比为0.8，中心当量比1.4，甲烷流量0.5L/Min）
A.        中心进口边界选用速度进口，速度大小采用的是自己编写的一个UDF，速度分布为抛物线状，温度为300k ，组分质量分数为甲烷0.0656，O2为0.1874 ，N2为0.7470
B.        两侧进口边界条件：速度大小为0.0825，温度为300k , 组分质量分数为O2 0.2971 ，N2为0.7029.
C.        速度出口为压力出口，表压力设置为0-50pa , 组分质量分数o2为0.23。
D.        燃烧室壁面设置:wall 1(即中心进口与两侧进口中间的部分),恒壁温2000k，壁厚 wall thickness为2.5mm ；wall2和 wall3 为恒壁温300k。
E.        Compute from all-zones
F.        所有物质都是二阶迎风。
G.  Patch的时候选取了甲烷浓度较高的区域，variable选择temprature，value值给了1500k。参与反应物质（co2,h2o,co,h,o,h2,oh）value均给定0.02

在此基础上，迭代后发现，燃烧室中并没有发生化学反应。。。我对此很困惑，不知道是那块儿存在问题。。。求助大神！！！
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开水加冰
1楼 2013-04-30 14:07:16
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sun_rain

铁杆木虫 (著名写手)
★ ★
xiegangmai: 金币+2, 鼓励讨论交流！ 2013-05-01 22:22:54
没用组分输运来做燃烧了，一直在用预混。
采用的工况为总当量比为0.8，中心当量比1.4，这个当量比是过量空气系数吗？
中心进口空气和CH4一起进？这些CH4预先跟空气已经混合好了？
贴个平面图吧，哪儿进气，哪儿燃烧，哪儿排气
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yfk3253367
2楼2013-04-30 16:56:58
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yfk3253367

银虫 (小有名气)
送红花一朵
引用回帖:
2楼: Originally posted by sun_rain at 2013-04-30 16:56:58
没用组分输运来做燃烧了，一直在用预混。
采用的工况为总当量比为0.8，中心当量比1.4，这个当量比是过量空气系数吗？
中心进口空气和CH4一起进？这些CH4预先跟空气已经混合好了？
贴个平面图吧，哪儿进气，哪儿燃 ...

您好， 感谢回复！我这个模型设置三个进气口（图中蓝色部分），分别是一个中心进气口和两个两侧进气口，中心进气口通入的是甲烷燃料以及氧浓度为18%的稀氧气体的混合气体，两侧进气口通入的是富氧气体，保持进口处总体的氧气的含量与氮气的含量之比为21:79。

未命名.jpg
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开水加冰
3楼2013-04-30 17:54:24
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sun_rain

铁杆木虫 (著名写手)
★
感谢参与，应助指数 +1
xiegangmai: 金币-1, 应助指数-1, 谢谢参与！非应助请勿选择“应助回帖” 2013-05-03 23:46:58
还是没搞太懂。
三个进气口（图中蓝色部分），我怎么没看到有蓝色的部分呀，是指的最上边暗红色的部分吗？
两侧进口是两个竖着的白色的线条部分？
现在是属于边混合边燃烧？
燃烧室在哪儿块呢？
这些能否用文字注明呢？可能我的理解有问题，对你的问题不甚了解。
patch前压力是多少呢？
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4楼2013-05-03 10:00:58
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yfk3253367

银虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by sun_rain at 2013-05-03 10:00:58
还是没搞太懂。
三个进气口（图中蓝色部分），我怎么没看到有蓝色的部分呀，是指的最上边暗红色的部分吗？
两侧进口是两个竖着的白色的线条部分？
现在是属于边混合边燃烧？
燃烧室在哪儿块呢？
这些能否用文字 ...

不好意思，问题没说清楚是我的表述问题！附图~
甲烷和稀氧氧化剂从中心入口垂直通入燃烧室内，富氧氧化剂从两边的入口垂直通入燃烧室，三个进口均为速度进口，暗红色部分为燃烧室的出口，设为压力出口，其余部分为wall.

123.jpg
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开水加冰
5楼2013-05-03 14:48:33
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sun_rain

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
xiegangmai: 金币-1, 谢谢参与！非应助请勿选择“应助回帖” 2013-05-06 00:32:31
哦，现在看明白了，意思是，你中间的浅色的整个是燃烧室，这样理解，对吗？
我现在还有疑问，就是你的燃烧室里的压力是怎样的呢？
你最初的帖子里说patch CH4浓度高的地方给了个高温，是甲烷入口地方吗？
你有监测反应时候各区域的CH4浓度吗？
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6楼2013-05-03 18:49:17
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yfk3253367

银虫 (小有名气)
引用回帖:
6楼: Originally posted by sun_rain at 2013-05-03 18:49:17
哦，现在看明白了，意思是，你中间的浅色的整个是燃烧室，这样理解，对吗？
我现在还有疑问，就是你的燃烧室里的压力是怎样的呢？
你最初的帖子里说patch CH4浓度高的地方给了个高温，是甲烷入口地方吗？
你有监 ...

嗯，是的！中间浅色的部分是燃烧室,燃烧室中的压力均为大气压力101325pa,第一次patch的时候是在甲烷和氧气浓度都相对较高的区域，为了达到收敛的效果，会patch很多次，第二次往后的patch区域我选择了在甲烷和氧气浓度都相对较高且流速较大的区域，且每次patch 的时候，参与反应物质（co2,h2o,co,h,o,h2,oh）value均给定0.02，不知道这样的做法对不对，总是控制不好温度，温度偏高！
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开水加冰
7楼2013-05-03 19:48:32
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sun_rain

铁杆木虫 (著名写手)
不能总patch吧，patch一次就成了吧。
你什么时候patch第二次呢？
我现在做燃烧计算时，压力正常，温度也是偏低，压力跟我们试验的差不多，温度试验没测，计算出来的CH4当量比=1时的峰值温度在1500K左右。
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8楼2013-05-04 14:25:34
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yfk3253367

银虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by sun_rain at 2013-05-04 14:25:34
不能总patch吧，patch一次就成了吧。
你什么时候patch第二次呢？
我现在做燃烧计算时，压力正常，温度也是偏低，压力跟我们试验的差不多，温度试验没测，计算出来的CH4当量比=1时的峰值温度在1500K左右。

嗯,，之所以会反复的patch,是因为我在迭代设置时候的问题，数值都是自己尝试着给定的，时间步长大小设置为0.001，时间步长的数目设定为50，时间步长最大迭代次数为300.这里会不会有啥问题呢？
另外，我在计算过程中发现，我的燃料和氧化剂的量并没有减少，不知道是何问题呢？
温度有时会高达3000多k ，不知您采用了何种设置可以保持温度偏低的呢？
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开水加冰
9楼2013-05-04 16:13:52
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sun_rain

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
xiegangmai: 金币-1, 谢谢参与！非应助请勿选择“应助回帖” 2013-05-06 00:32:39
要不你尝试下步长小一点儿呢，每个时间步内迭代300次，你迭代那么多呀，呵呵
你的时间步长0.001s吗？如果是这样的话，时间步长够大的，我是做发动机燃烧的，我们整个的燃烧过程才是2-4ms，我计算的时间步长都是e-5数量级的。
我是想保持那么低的温度，我现在是温度偏低，我希望燃烧时的峰值温度可以到2000K左右，我是在燃烧前温度大约在600-700K。
咱们用的模型不成，我是用的预混燃烧模型。
另外，你说你的燃料和氧化剂的量没少，是质量还是质量百分比呢？你的这个是属于开口系统吧，开口系统里怎样看燃料的量少没少呢？
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10楼2013-05-04 19:02:05
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