使用有限速率化学模型进行气相燃烧分析
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目 录
关键字：
1. 摘要.............................................................................................................................1
2. 案例描述.....................................................................................................................1
3. 操作步骤.....................................................................................................................1
3.1. 创建工作目录并启动 Fluent............................................................................1
3.2. 导入网格文件...................................................................................................2
3.3. General 一般设置 ..............................................................................................3
3.4. Models 模型设置...............................................................................................3
3.5. Boundary Conditions 设置 ................................................................................6
3.6. Solution Methods 求解方法设置 ....................................................................14
3.7. Report Definitions 报告定义设置...................................................................15
3.8. Monitors 监视设置 ..........................................................................................17
3.9. Initialization 初始化 ........................................................................................18
3.10. Run Calculation 运行计算.............................................................................18
3.11. 使用 Laminar Finite Rate 模型进行详细化学的计算.................................19
3.12. 使用 Eddy Dissipation Concept 模型进行详细化学的计算.......................31
3.13. 对比仿真结果和实验结果...........................................................................42
4. 本章小结...................................................................................................................43
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1. 摘要
本算例使用 ANSYS Fluent 19.1 软件，对燃烧器内的燃烧进行仿真。文档内包含
详细的网格导入、模型选择、材料物性、边界条件、求解参数和后处理的设置。通过
仿真计算获得燃烧器内的温度、化学组分等结果。
2. 案例描述
本算例仿真的模型源自于美国 Sandia 国家实验室的 Flame D 实验（详见
http://www.ca.sandia.gov/TNF/DataArch/FlameD.html），本算例中使用二维轴对称对几
何模型进行简化，使用详细的甲烷燃烧化学反应机理（GRI 3.0，包含 53 种组分和 325
个反应）来仿真燃烧器内的火焰燃烧。燃烧器的入口分为三部分，分别是 coflow（进
空气）、pilot（进已燃的混合气用于引燃）和 jet（进未燃的空气和甲烷混合气）。
3. 操作步骤
3.1. 创建工作目录并启动 Fluent
在硬盘上创建英文名称的文件夹（例如 Finite_Rate_Chemistry），将网格文件
flameD.msh.gz 以及其它需要用到的文件 exp-D-Tempmean-cl.xy、
grimech30-reordered.che 和 thermo30.dat 拷贝至该目录下。启动 Fluent 19.1，在 Fluent
Launcher 中，Dimension 选择 2D，Display Options 中勾选 Display Mesh After Reading
和 Workbench Color Scheme，Options 中勾选 Double Precision，Processing Options
选择 Parallel，设置使用 4 个 Processes 并行计算（用户可以根据现有的硬件资源和
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License 授权酌情选择合适的并行数），更改 Working Directory 路径至该网格文件目
录下，点击 OK 启动 Fluent 19.1。
3.2. 导入网格文件
菜单中点击【File】>【Read】>【Mesh…】，选取网格文件 flameD.msh.gz，点击
OK 导入网格。此时，图形界面中可以查看导入的网格。
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3.3. General 一般设置
在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【General】，在 General 的 Task Page
中，2D Space 选择 Axisymmetric。
3.4. Models 模型设置
在最左侧的树中，鼠标左键双击【Setup】>【Models】，进行物理模型设置。
3.4.1. 激活能量方程
树中【Setup】>【Models】>【Energy】，鼠标右键点击 Energy，选择 On；或者
鼠标左键双击 Energy，在弹出的菜单中勾选 Energy Equation，点击 OK 完成设置。
